基于3G网络的无线数据传输系统研究

摘 要 应用3G无线数据传输的网络服务系统，建立即时传送和显示的数字化远程服务系统，全时段全天候的设备管理方面大大减少了中间环节，并且组网简单可靠，满足许多工业系统网络无线服务的需要，实现了报警自动化、管理网络化、服务专业化、科技现代化。

关键词 3G网络 无线数据 传输

中图分类号：TN919.81 文献标识码：A

现代工程中，许多场所无法进行有线数据传输，需要进行无线数据的传输，本文介绍一种远程数据通信模块的搭建方法，数据传输的基本原理为，通过RS485口接收到用户数据信息，并将其打成IP包，分布在各种工业设备前端控制器和无线通信模块连接后通过WCDMA网络接入Internet，将设备的各种状态信息和现场语音视频信号通过WCDMA发送到Internet，并接收后端服务器发来的命令，并执行相应的操作。一旦通过3G无线模块连接上Internet，采集到的前端数据就可以用TCP/IP协议将数据发送到任意一个具有IP地址的公网主机上去，实现数据的实时无线传输，从而实现数据的Web发布。

1无线数据通信模块的选择

当前3G各协议传输速度分别为：EVDO下行速度为3.1Mbps，上行1.8Mbps；WCDMA下行速度为14Mbps，上行5.8Mbps；TD-SCDMA下行速度为2.8Mbps，上行1.6Mbps。不管通过哪一种3G通信网络，不管是视音频监控数据（D1格式），还是传统的数据，通信传输质量均可以得到完全保证。本设计选择了WCDMA通信传输协议。本设计最终选择了由华为公司开发的EM770W UMTS M2M数据传输模块。

2 EM770W通信模块特点

完整集成了WCDMA功能的华为EM770W 3G模块，具有功能齐备的连接接口，只需少量的研发，短时间内，可集成自身应用系统。

3 EM770W通信模块接口设计

WCDMA 无线3G数据通信模块EM770W将高频处理电路、射频电路（发射和接收）部分都集成在通信模块内部，我们只要根据实际需要设计好外围接口电路即可。EM770W的接口形态为通用Mini PCI Express接口，因此通过52pin金手指接口与LPC2103ARM微控制器以及外围电路相连接。其中，外部供电部分和控制器单元共用3.3V电源，Mini PCI Express接口中52管脚为电源DC3.3V电源输入，考虑到GSM大功率发射时存在电压差，应在电源端口上增加一个2200uF以上的大电容。

3.1微控制器接口的设计

EM770W UMTS M2M模块提供两路UART接口。全串口UART1可支持DATA服务，即可支持用户从UART1发起PPP拨号，进行数据业务操作。UART2不支持数据业务，不支持收发AT命令，但可以支持收发DIAG命令。在本系统设计过程中，控制芯片通过UART接口通信，接受AT指令输入。UART接口支持230.4kbit/s到300bit/s的波特率，默认为115.2kbit/s，可满足不同设计需求。

LPC2103系列的ARM7嵌入式微控制器的2个UART都带有小数波特率发生器。其中，UART1含有标准调制解调器接口信号，该接口模块还完全支持硬件流控制（auto-CTS/RTS），它们的结构符合16C550工业标准。在本设计中，使用3线制串口进行UART1与EM770W模块之间的通信，两者之间使用232类芯片与标准RS-232-C的接口连接，在这里使用MAX3232转换芯片，将信号转换为RS232电平，LPC2103即可与EM770W连接，并控制其通信。

3.2 USIM卡接口的设计

EM770W UMTS M2M无线模块提供一路USIM卡接口，外接USIM卡为3.0V或1.8V，接口支持并可以自动检测的电平为3.0V或1.8V。USIM卡座一共有8个管脚，一个为悬空管脚，一般情况下，第8脚接GND和第7脚接USIM_CD，检测USIM卡在位情况，但是在EM770W模块中并未使用这种接法，该用法未使用。USIM卡接口速率为3.25MHz， USIM卡座距模块接口较近，如果过长会波形失真，影响通信，要求走线不要超过100mm，USIM-CLK和USIM-IO信号的走线需要用地线包络。

3.3天线接口的设计

EM770W模块的天线接口有主集和分集之分。必须选择50 ohm阻抗的天线。使用的是Astron公司的51-3612-50-H连接器。考虑到模块天线口的射频性能，使用增益值大于1dBi的天线。

3.4 EM770W无线传输模块初始化设计

系统前端控制器与EM770W模块配合使用的Mini PCI-E连接器为Molex公司的MPC24-52K3311型号的female Mini PCI-E连接器。EM770W WCDMA无线数据传输模块工作电压为3V～3.6V，推荐工作电压为3.3V，在设计中使用了开关电源，信号很弱时天线以最大功率发射，产生瞬态强电流。考虑使用环境，EM770W模块要上电自动开机。RESET在开机过程中不需要做任何时序配合。当模块需要重启时，通过复位键（RESIN_N管脚）拉低100ms可以实现EM770W的复位。

4小结

本文主要进行了无线数据通信模块的设计和实现，主要实现了微控制器接口、USIM卡等接口电路的设计。

参考文献

[1] 何慧颖，胡越明，蒋嫣枫.基于DSP的PCI总线数据传输的实现[J].计算机工程，2004，（30）：497-498.518.

[2] 苏奎峰，吕强.TMS320F2812原理与开发[M].北京：电子工业出版社，2005.