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Tutorial sobre los módems GSM y GPRS

Vea también estos 4 proyectos recomendados con módems GSM:

1. Detección de alarma de puerta abierta.

 

  2. Control remoto GSM con display LCD.

 

3. Telemetría con un módem SIM900 y el sistema Bolt

 

  4. Envío programado de mensajes a través del módem

 

¿Qué es la red GSM?

La red GSM (Global System for Mobile communications) es, al año 2014, el estándar más usado para la comunicación de teléfonos móviles ó portátiles. Se denomina estándar "de segunda generación" (2G) porque, a diferencia de la primera generación de teléfonos portátiles, las comunicaciones se producen de un modo completamente digital. Posteriormente fueron introducidos respectivamente los estándares UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems, 3G) y LTE (Long Term Evolution, 4G), con capacidades adicionales de conexión a internet y mayor velocidad de transferencia de datos.

¿Qué es un módem GSM?

Un módem GSM (Global System for Mobile Communications) es un dispositivo inalámbrico que funciona en la red GSM, utilizada mundialmente para comunicación entre teléfonos móviles. La comunicación se realiza a través de ondas de radio.

El módem GSM puede verse como un teléfono celular al cual se le ha adaptado una interfaz serial RS232, con el objeto de ser controlado a través de una computadora. A través del módem GSM puede realizarse enlaces para trasmisión de voz, fax, datos, comunicación por internet y mensajes SMS (Short Message Service). También existen módems GSM que poseen una interfaz USB para ser controlados.

El módem GSM puede ser operado a través de un microcontrolador, por ejemplo el PIC 16F88 ó PIC 18F2550 y de esta manera ser incorporado a sistemas de control remoto supervisorio automático.

En una segunda aplicación puede conectarse a una computadora PC ó Laptop mediante un cable serial RS232 o un cable USB-Serial y usarse software comercial ó propietario para el envío programado de mensajes SMS á móviles. El número de mensajes SMS que pueden ser procesados por un módem GSM por minuto es de alrededor de seis a diez mensajes por minuto.

¿En cuales bandas de frecuencia operan los sistemas GSM?

Básicamente existen 4 bandas, que son estándares a nivel mundial: 850, 900, 1800 y 1900 Mhz. En la mayoría de los países de Europa, Asia, Australia, Medio Oriente y Africa, se emplean las bandas de  900-1800 Mhz. En los Estados Unidos, Canadá, México y la mayor parte de Centro y Sudamérica se usan las bandas de 850-1900 Mhz. En México se emplea la banda de 1900 Mhz. Para conocer la banda GSM en la que opera cada país, vaya al siguiente link: www.worldtimezone.com/gsm.html 

Los módems GSM cuatri-banda permiten operar en cualquiera de las 4 bandas mencionadas. Mediante los comandos AT, es posible configurar el módem GSM cuatri-banda para operar en la banda deseada. En la figura de abajo se muestra la asignación de pares de frecuencias GSM a nivel global.

 

¿Qué es la tarjeta SIM?

Un teléfono móvil se compone del handset (el transceptor de radio, la pantalla y procesadores de señales digitales) y una tarjeta inteligente denominada Subscriber Identity Module (SIM), la cual se inserta en un receptáculo especial del móvil. El SIM contiene la identificación del abonado (IMSI), una clave secreta opcional para la autenticación del usuario (PIN), y la información de contacto de otros usuarios.

La SIM proporciona movilidad personal, de manera que el usuario puede tener acceso a todos los servicios suscritos independientemente tanto de la ubicación como del uso de una terminal específica. Al insertar la tarjeta SIM en cualquier otro teléfono celular GSM (del mismo operador), el usuario es capaz de realizar ó recibir llamadas en el teléfono, y utilizar otros servicios. Alternativamente, al cambiar de operador de telefonía celular, el usuario solamente debe adquirir un nuevo SIM, conservando el mismo teléfono móvil.

Al igual que un teléfono móvil celular, un módem GSM requiere una tarjeta SIM de un operador de telefonía móvil y por tanto cuenta con un receptáculo para insertar el chip SIM. Puede ver aquí las fotos de un módem GSM.

¿Qué son los números IMEI e IMSI?

El teléfono móvil ó en su caso el módem GSM, se identifica por un número único denominado International Mobile Equipment Identity (IMEI). La tarjeta SIM contiene otro número de identificación único, llamado International Mobile Subscriber Identity (IMSI),

El IMEI e IMSI, son independientes, proporcionando de este modo la movilidad personal.

¿Como operan los comandos AT?

Para controlar a los módems GSM, a través de su interfaz RS232, ya sea desde la computadora PC ó desde un microcontrolador, se utilizan los comandos AT. Además de los comandos AT estándar, utilizados en el pasado para los módems dial-up, los módems GSM cuentan con un amplio conjunto de comandos AT. Estos comandos AT extendidos están definidos en las normas GSM. A menudo el fabricante del módem crea sus propios comandos AT, los cuales pueden no ser compatibles con otras marcas. Con el set de comandos AT, se pueden tener funciones como:

. Detección automática del enlace del módem a la red GSM.
· Envío y recepción de mensajes SMS (Short Message Service).
· Seguimiento de la intensidad de la señal en la red GSM.
· Marcado, o recepción de llamadas de audio ya sea a (ó de) teléfonos móviles ó locales.
· Lectura, escritura y búsqueda de datos del directorio de contactos.

Debido a la simplicidad de su protocolo serial de comunicaciones, los módems GSM no requieren de ningún driver para la conexión a la computadora PC ó a un microcontrolador. Una vez conectado a través de un cable serial ó un cable de interfaz USB-Serial (el cable sí requiere de un driver para funcionar), el módem puede controlarse enviando los comandos AT, que no son otra cosa que cadenas (strings) de códigos ASCII. Ésto permite realizar pruebas preliminares usando cualquier programa emulador de terminal, como lo es por ejemplo el software Hyperterminal que se incluye como parte de los sistemas operativos Windows. 

Operar el módem GSM a través de un microcontrolador ó desde la PC desde un programa escrito por ejemplo en Delphi, es igualmente sencillo dada la facilidad del lenguaje para crear un puerto serial virtual y de enviar cadenas de códigos ASCII a través de funciones estándar.

¿Qué es un módem GSM GPRS?

Un módem GSM GPRS (General Packet Radio Service) es un módem GSM, que, además, es compatible con la tecnología GPRS para la transmisión de datos. GPRS es una tecnología de conmutación de paquetes que es una extensión de GSM. La tecnología GPRS tiene capacidad de conexión a la red internet a través del protocolo TCP-IP y una velocidad máxima de trasmisión de datos de 115,000 kbps. La transferencia de datos de GPRS generalmente se cobra a los usuarios de telefonía móvil por volumen de información transmitida (en megabytes).

Un ejemplo de un módem comercial GSM-GPRS es el SIM900.

Un ejemplo de un proyecto de telemetría por medio de un módem GSM-GPRS se muestra en este link.