Новый модуль Quectel: независимая работа GSM и приемника GNSS

27 декабря 2016

телекоммуникацииавтомобильная электроникапотребительская электроникаQuectelстатья

В новом комбинированном модуле MC60 производства компании Quectel за GSM- и GNSS-части впервые в отрасли отвечают два независимых процессорных ядра, размещенных на одном кристалле. Таким образом, появилась возможность одновременно решать навигационные задачи и задачи GSM/GPRS-связи в рамках одного компактного корпуса.

Модуль MC60 (таблица 1) – очередная новинка компании Quectel. Он создан на базе всего положительного опыта, накопленного компанией за годы ее присутствия на рынке GSM и GPS/ГЛОНАСС. Модуль является комбинированным решением GSM/GPRS + GNSS, основанным на платформе MT2503D производства компании Mediatek. Платформа MT2503D – это комбинация GNSS-чипсета MT3333 и GSM/GPRS-чипсета MT6261. Новый комбинированный чипсет показывает такую же производительность, как MT6261 и MT3333, имеет тот же обширный функционал, но существенно меньшие габариты, а также предлагает расширенные возможности в части GNSS.

Таблица 1. Спецификация модуля Quectel MC60

GPS L1 Band Receiver (1575.42 MHz), GLONASS L1 Band Receiver (1601.71 MHz) Channel 33 tracking channels 99 acquisition channels 210 PRN channels
C/A code
SBAS WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN
Horizontal Position Accuracy Autonomous < 2.5 m CEP
Velocity Accuracy Without Aid < 0.1 m/s
Acceleration Accuracy Without Aid 0.1 m/s2
Timing Accuracy 1PPS 10 ns
TTFF@-130dBm with QuecFastFix Online Cold Start < 4.5 s
TTFF@-130dBm with EASY™ Cold Start < 15 s
Warm Start < 5 s
Hot Start < 1 s
TTFF@-130 dBm without EASY™ Cold Start < 35 s
Warm Start < 30 s
Hot Start < 1 s
Sensitivity Acquisition -149 dBm
Tracking -167 dBm
Re-acquisition -161 dBm
Quad-band 850/900/1800/1900 MHz
GPRS Multi-slot Class Class 12
GPRS Mobile Station Class B
Compliant to GSM Phase 2/2+ Class 4 (2W @850/900 MHz), Class 1 (1W @1800/1900 MHz)
Supply Voltage Range 3.3…4.6 V, 4.0 V Typ.
Low Power Consumption 1.2 mA @DRX = 5
Operation Temperature -40…85°C
Dimensions 18.7х16.0х2.1 mm
Weight Approx. 1.3 g
Control via AT Commands GSM 07.07, 07.05 and other enhanced AT commands
Speech Codec Modes Half Rate (HR), Full Rate (FR), Enhanced Full Rate (EFR), Adaptive Multi-Rate (AMR)
Echo Arithmetic Echo Cancellation, Echo Suppression, Noise Reduction
Bluetooth BT 3.0; Profiles: SPP, HFP-AG
SIM/USIM 3 V/1.8 V
UART х3

На рисунке 1 показано, что модуль МС60 всего на 1 и 0,2 мм по длине и ширине соответственно превышает размеры традиционного GSM/GPRS-модуля М66. В действительности же использование комбинированного решения позволяет существенно уменьшить размер печатной платы и в ряде случаев уменьшить количество слоев меди, используемых для трассировки. Ожидаемый размер печатной платы для устройств с автономным питанием, таких как маяки, закладки, персональные трекеры, трекеры для детей и животных, составит не более 25х25 мм. Говоря о трассировке, нужно отметить, что расположение выводов у модуля МС60 традиционно для продуктов компании Quectel выполнено в дружественной проектировщику манере. То есть, большинство выводов модуля сгруппировано по целевому назначению.

Рис. 1. Сравнение размеров модулей Quectel M66 (только GSM) и МС 60(GSM/GPRS + GNSS

Рис. 1. Сравнение размеров модулей Quectel M66 (только GSM) и МС 60(GSM/GPRS + GNSS

На рисунке 2 видно, что цепи питания, сим-интерфейсы, цепи управления, UART’ы и другие функциональные группы расположены очень удачно с точки зрения удобства трассировки, что упрощает процесс и повышает в итоге качество проектируемого продукта. Непосредственно в нижней части модуля расположены только резервные выводы и цифровой аудиоинтерфейс. И если PCM в проекте не задействован, то корпус модуля можно рассматривать как LCC. То есть, все выводы доступны снаружи, и нет необходимости в рентгеновском контроле собранных печатных плат.

Рис. 2. Расположение выводов модуля МС 60

Рис. 2. Расположение выводов модуля МС 60

Нужно отметить, что идея комбинированного GSM/GPS/ГЛОНАСС-модуля не нова. Попытки создать такое решение были и раньше и предпринимались целым рядом компаний. Но это были попытки сделать все несколько иначе: решение навигационных задач возлагалось на ядро GSM во время пауз в таймслотах сети, когда ядро не занято непосредственно обработкой задач связи. Так или иначе, но выполнение задач связи и навигации алгоритмически существенно разнится. Реализовать ранее подобные модули на должном уровне одновременно не удавалось, такие решения не прижились и рынком приняты не были. В случае же с МТ2503 использован другой вариант (рисунок 3), а именно – размещение на одном кристалле двух независимых процессорных ядер.

Рис. 3. Функциональная диаграмма модуля МС 60

Рис. 3. Функциональная диаграмма модуля МС 60

Как видно из рисунка 3, одно ядро на основе МТ3333 занято решением навигационных задач, а другое на основе МТ6261 решает задачи GSM/GPRS-связи. Также GSM-ядро обрабатывает смежные задачи, например, ВТ3,0 или SD-интерфейсы.

Рассмотрим модуль МС60 и его функции подробнее (рисунок 4).

Рис. 4. Функции модуля

Рис. 4. Функции модуля

Как уже говорилось, МС60 вобрал в себя весь положительный опыт, который ранее был накоплен его создателями в области модулей GSM и GPS/GNSS. GSM-подсистема модуля работает во всех частотных диапазонах GSM, поддерживает GPRS Class 12, имеет полную совместимость со спецификациями GSM 07.07 и 07.05. Поддерживаются стеки большого количества протоколов высокого уровня: TCP/UDP/HTTP/FTP/PPP и других.

Реализована работа детектора глушения (jamming detection), цифровой и аналоговый аудиоинтерфейсы с поддержкой кодеков HR,FR,EFR,AMR. Поддерживаются два интерфейса SIM/USIM 3V/1,8V. Нужно отметить, что пока реализован только режим DS/SS (Dual SIM, Single Stand-by), то есть две карты поддерживаются попеременно. В первом квартале 2017 года появится режим DS/DS (Dual SIM, Dual Stand-by). Еще один функционал, поддерживаемый модулем – технология встроенных приложений OpenCPU. Это возможность получить доступ к ресурсам процессорного ядра GSM-подсистемы модуля и использовать их для работы пользовательского приложения. И производитель модуля предоставляет эту возможность. Еще одним традиционным преимуществом модулей Quectel всегда была возможность позиционирования по базовым станциям LBS (Location-based service). Эта функция поддержана и в МС60. В состав модуля входит трансивер Bluetooth (версия 3,0, в настоящее время поддерживаются два профиля: SPP для связи с периферией и HFP-AG для передачи звука, например, Hands-Free).

GPS/ГЛОНАСС-подсистема обрабатывает данные обеих спутниковых группировок, что повышает точность позиционирования, (рисунок 5) за счет увеличения количества спутников, участвующих в решении навигационной задачи.

Рис. 5. Результаты 12-часовых испытаний статич- но установленного модуля МС 60

Рис. 5. Результаты 12-часовых испытаний статично установленного модуля МС 60

В качестве примера на рисунке 5 приведены результаты 12-часовых испытаний статично установленного модуля с GPS + GLONASS и только с GPS.

Внутри корпуса модуля МС60 установлены дополнительный МШУ и полосовой фильтр, что снижает требования к антенне и позволяет в большинстве задач обойтись бюджетной керамической чип-антенной. Усовершенствован функцинал AGPS – введена функция EPO (Extended Prediction Orbit), что позволяет существенно уменьшить время холодного старта (таблица 2).

Таблица 2. Время холодного старта

Условия тестирования TTFF без использования EPO TTFF c использованием EPO
В реальных условиях при уровне сигнала от генератора -130 dBm Холодный cтарт, с < 35 < 15
Теплый старт, с < 30 < 5

Поддерживаются технологии, уже опробованные на навигационных модулях прошлого поколения, как например, GLP (GNSS Low Power). В дополнение к уже известным технологиям EASYtm и AlwaysLocatetm это позволяет существенно уменьшить энергопотребление навигационной подсистемы модуля. Типичное потребление с использованием этих технологий составляет 2,8 мА. Технология LOCUStm позволяет записывать трек в упрощенном формате (время, долгота, широта, высота) во внутреннюю Flash-память модуля без использования внешнего хост-контроллера.

Средства разработки и отладки включают в себя: универсальную отладочную плату GSM-EVB Kit и мезонинную плату MC60-TE-A Kit с установленным на ней модулем. Все необходимое программное обеспечение поставляется в комплекте с указанным оборудованием.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

•••

Наши информационные каналы

О компании Quectel

Компания Quectel предлагает высокопроизводительные сотовые (2G, 3G, 4G,..) и GNSS (GPS, GLONASS,..) модули. Для того, чтобы полностью удовлетворить потребности клиента, Quectel обеспечивает не только широкий ассортимент продукции с многочисленными встроенными функциями, способными удовлетворить самые сложные требования от всего сегмента рынка, но и обеспечивает всестороннюю техническую поддержку для разработчиков в стадии разработки и тестирования. Малый форм-фактор, низкое энергопотребление, ...читать далее