摘要：物联网时代悄然来临，介绍了物联网以及GSM网络在国内外的现状，分析了物联网的发展和GSM应用以及GSM技术在远程控制中的设计与实现。 GSM协会主席Rob Conway在2009亚洲移动通信大会做主题演讲时表示，“移动通信完全可能改变未来，移动通信网络会成为物联网传输的关键部分，移动通信也可以帮助ICT产业进一步降低环境污染”。同年8月***考察无锡传感网研究所，提出了“感知中国”的概念，并在随后向科技界发表的讲话中，首次明确将物联网列为我国战略性新兴产业。由此可见，GSM网络在物联网中运用必将成为时代潮流。
关键词：GSM；移动通信；物联网
中途分类号：TN92
1 物联网
1.1 物联网的定义
物联网（The Internet of Things）：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网与互联网相对，但不同于互联网，物联网是物物相连的互联网，用于实现智能化识别和管理，首先，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其次，物联网的用户端基于任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
1.2 物联网的发展
物联网的发展可分为四个阶段:
第一个阶段是大型机、主机的联网;
第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联;
第三个阶段是手机等一些移动设备的互联;
第四个阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
2 GSM——全球移动通讯系统Global System of Mobile Communication
2.1 GSM网络结构
GSM系统后面的网络被人们看作是极其庞大和复杂的，这样就可以提供所有的所需的服务。它被分成很多的部分，每一部分负责其中的一个功能。基站系统(基站和相关控制器）。网络和交换系统(网络的每一部分都要与其他部分无缝衔接)，有时也被叫做核心网。
2.2 GSM身份识别
GSM的一个关键特征就是用户身份模块(SIM), 也叫SIM卡。SIM卡是一个保存用户数据和电话本的可拆卸智能卡IC。用户就可以更换手机後还能保存自己的信息。
2.3 GSM安全
GSM系统设计使用共享密钥用户认证。用户与基站之间的通讯可以被加密。使用鉴别密钥可以保证更好的安全以及网络和用户的双向验证。虽然安全模块提供了保密和鉴别功能，但是鉴别能力有限而且可以伪造。为此，GSM使用了多种加密算法。A5/1和A5/2两种串流密码用于保证在空中语音的保密性。A5/1是在欧洲范围使用的强力算法，而A5/2则是在其他国*使用的弱强度算法。GSM系统支持多个不同算法，这样就提高了系统安全性。
2.4 我国及全球GSM现状
我国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统，并于1993年9月正式开放业务以来，全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统，使得 GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大得一种数字蜂窝系统。GSM网络已在全球范围类实现了联网和漫游，因此在组建系统时无需组建专用的网络，同时也不需要维护网络。短信息服务（SMS）作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，因此SMS完全可以作为一种远程监控方式。
3 物联网和GSM的关系
3.1 物联网系统构建
以EPC global物联网体系架构为基础，结合物联网的相关知识，给出了物联网系统模型的结构框图，如图1所示。
图1物联网的结构
该模型包括物联网的感知层( EPC传感网络)、网络层、应用层(信息服务系统)等三部分。
3.2 物联网的网络层
网络层主要包括: 物联网中间件和域名服务。物联网中间件( Internet of Things Middleware，IOT－MW)是处在物联网感知层和网络层之间的一种中间件系统。总体来说，IOT－MW起到一个中介的作用，它屏蔽前端硬件的复杂性，并把采集到的数据送到后端的系统。物联网中的域名服务类似于域名解析( DNS)，它的目的是为IOT－MW系统指明如何由采集到给定目标物的信息码定位到存储了该目标物相关信息的数据库服务器中。
3.3 GSM与网络层
我们可以使用GSM网络来代替IOT-MW，GSM网络的数据传输业务速率最高可达9.6kbit/s，且其数据传输业务费用低廉，适合广大用户使用。当物联网的感知层获取到所需的环境信息，精确识别出物体的信息时，就可以通过GSM网络将有用信息传递到物联网应用层中的网络客户端、用户或其他物体，而且网络客户端、用户或其他物体也可以通过GSM网络将有用信息及时的传递到物联网的感知层或其他物体，这样不仅实现了“物物相连”更是达到了让物品开口说话的效果。
4 GSM技术在我们“智慧小区”系统中的应用
4.1 硬件设计
系统的主要硬件框图如图2所示。当AT89S52单片机检测到报警信号时，AT89S52的串行接口通过电平转换芯片 MAX3232 与TC35的串口相连。在这里将接口设计成半串口的形式,即只使用TXD、RXD、IGT和GND四条线通信。通过当前成熟的GSM网络将报警信息发至用户及物业管理的手机,从而实现报警信号的远距离传输；当用户想用手机对*电进行远程控制时，通过GSM网络将信息发送至TC35模块，TC35经由串口告知AT89S52，即可对*电进行控制，从而实现了远程控制。
TC35模块是德国SIEMENS（西门子）公司开发的高性能GSM模块。其特点是:(1)双频GSM模块,支持GSM900MHz和DCS1800 MHz(Phase 2+);(2)具有RS232接口和语音接口;(3)支持 GPRS。
图2 GSM技术在智慧小区系统中应用的硬件框图
4.2 软件设计
4.2.1 与SMS有关的 AT 指令
在GSM模块中使用了AT Command 接口,提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口,在短消息模块发送或者接收网络发来的短信息时, 能够通过串口发送或者接收指示消息,数据终端设备可以向GSM模块发送各种AT命令。
本系统中发送 SMS 用到的 AT 指令如下:
AT+CMGF=1 //设置短消息为 TEXT 文本模式
AT+CSCA=“+8613800531500” //设置服务中心号码
AT+CMGR=1 //读取短信指令
AT+CMGD=1 //删除短信指令
AT+CMGS=“XXXXXXXXXXX” //设置发送的主人的手机号、需要发送的中文字对应的Unicode码及输入命令
4.2.2 TEXT模式简介
目前、发送短消息常用 TEXT文本模式和PDU模式, 使用TEXT模式收发短信代码简单,较容易实现。在 TEXT 模式里又分为GSM DEFAULT 7- BIT 和 UCS2模式,GSM DEFAULT 7-BIT 模式是一种字符模式, 它用来发送 ASCII 码表上所能查询到的字符。UCS2模式是一种汉字模式,由于在GSM标准中,中文编码采用Unicode编码,因此本系统中采用的是UCS2模式来编写 SMS。
4.2.3 汉字编码
该系统发送的中文为“警告：二号楼五单元一零二有小偷”,通过查看国际统一Unicode编码表可以得到这些字对应的十六进制Unicode码为“8B66 544A FF1A 4E8C 53F7 697C 4E94 5355 5143 4E00 96F6 4E8C 6709 5C0F 5077”，通过串口将“8B66544AFF1A4E8C53F7697C4E94 535551434E0096F94E8C67095C0F5077”连续写入TC35模块即可。
4.2.4 软件流程
本系统软件采用C语言编写。如图3表示。系统主要包括串口的初始化、传感器信号采集、异常报警、远程控制四大部分。系统上电后,打开串口1的设备文件/dev/tts/1,然后对串口进行初始化,初始化包括波特率设置、校验位和停止位设置。当发现异常时,系统立即将短信发送至主人的手机。同时，当系统收到用户的控制短信时，也将采取相应的行动，并向用户进行反馈。
图3 软件流程
本系统充分利用了现有的 GSM网络资源,通过实际的实验测试表明:该系统能够达到预计的效果,满足智慧小区中的要求。
5 系统创新点
本系统实现了用户通过手机利用成熟的GSM网络对*具设备进行远程控制的功能，从而验证了GSM在智能*具中的可行性。同时，也大大的方便了用户。
6 GSM网络在物联网中存在的不足及应对措施
6.1 短信通信正确率
利用短信进行通信存在短信丢失的现象，尽管当今短信通信的正确率能够达到99%，但始终存在短信丢失的现象。然后短信就意味着信息，短信丢失就意味着信息丢失，这在系统中是决不允许出现的情况。因此，我们在系统中设定了短信回复功能。当用户给系统发送短信时，系统收到短信并行动后会回复一条短信。
6.2 短信通信的实时性
利用短信进行通信存在短信延迟的现象。北京邮电大学阚凯力教授说，短信在互联互通上没有什么大问题，因为短信的发送、接收都是计算机自动控制，人为因素不存在。这几年短信发展速度相当快，有时设备的扩容速度赶不上短信用量的发展速度，所以才出现了一些问题。尤其是在节日期间，短信堵塞严重。现在运营商面临的是要如何进一步提高短信服务质量。因此，我们在系统中针对信息采集和分析处理这些操作不同的操作编写了不同的动态链接库，提高了程序的通用性，但还是需要移动通信行业共同参与努力，探索物联网在社会生活中的实践和应用。
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