GSM 固定无线接入 (GFRA，GSM Fixcd Radio ACCess)技术又称GSM无线用户环路(WLL)，是采用GSM数字蜂窝技术替代传统用户线来为用户提供电信业务的技术。GFRA覆盖范围的直径以几十米、几百米、几千米、几十千米不等，因而应用范围较广，即可为人口密集的城区服务，也可为农村和边远山区服务。
与传统PSTN接入网相比，GFRA具有以下优点。
◇经济。运营维护费大大低于有线系统，且成本与距离无关，这在农村及边远地区尤显其优势。
◇能迅速提供业务。据统计，GFRA在一个月即可投入使用，而有线接入网则需要6~18个月的时间，除此之外，有线接入网还存在占地、城区人口稠密地区接线困难和易受到自然灾害破坏等缺陷。
◇容量大。采用小区覆盖，频率再用等技术，可扩大用户容量。
◇灵活可变。无需预测话务量，可随时按需进行变更，扩容方便。
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p; ◇安全可靠。防盗线，保密性好。
1 GFRA设备的组成和工作原理
1.1GFRA设备的组成
GFRA设备由天线、无线收发模块、主控电路、电话控制模块和充电电池电路组成，如图1所示。其中，无线收发模块完成接入GSM网络的工作，相当于一部手机；电话控制模块主要包括了用户线接口电路(SLIC)、DTMF检测和信号音产生电路，完成 电话机 的接入工作；而主控电路实现了有线电话信号和GSM电话信号相互转换的接续、控制；充电电池电路为选配部件，是常停电地区采用的配件，市电不易到达的地方可配太阳能充电电池。
GFRA设备一端通过天线接入GSM网络，另一端通过电话线连接普通的电话终端，如普通电话机、IC卡电话机、投币电话机等。GFRA设备相当于在普通电话机和GSM网络之间搭起了一座桥梁。
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1.2 GFRA设备的工作过程
(1)经GFRA设备的去话过程
①主叫用户摘机后，主控电路通过SuC电路检测到电话机摘机。
②主控电路控制信号音电路送出拨号音，同时开始检测主叫用户的DTMF拨号。
③收到主叫用户的DTMF后，主控电路停送拨号音。
④收完号码后，主控电路控制无线收发模块以的号码向外呼叫，如果被叫空闲，主叫用户将听到回铃音。
⑤被叫摘机，双方开始通话。主控电路同时SLIC电路向电话线送出反极信号，该信号可启动IC卡电话机、投币电话机等的计费工作。
⑥如果主控电路检测到主叫用户先挂机，则向无线收发模块发出挂机命令，通话结束。
⑦如果主控电路检测到被叫用户先挂机，则向主叫用户发送忙音，并通过SLIC监测主叫挂机，通话结束。
(2)经GFRA设备的来话过程
①主控电路收到来自无线收发模块的振铃信号RING后，通过信号音产生电路和SuC向本端电话机振铃。
②主控电路在产生第一声振铃音和第二声振铃音之间，送出来电显示信号。
③本端电话机用户摘机，双方开始通话。
④双方通话结束的处理同上面的去话过程。
2 硬件设计
GFRA设备的硬件结构框图如图2所示，包括电话机用户线接口电路(SLIC)、DTMF检测和信号音产生电路、MCU和外围功能电路、 GSM模块 电路四大部分。
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GFRA设备硬件电路以P89C5lRD+为MCU，通过SPI接口连接外围功能电路(串行存储器X5045、DTMF接收和信号音发生电路CMX605)，通过CMX605连接SLIC电路STLC3055，MCU通过UART访问GSM模块。
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2．2 MCU和外围功能电路
MCU及其外围功能电路如图4所示。
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(1)MCU P89051RD+
MCU采用Philips的P89C5lRD+，它兼容80C51单片机，内含有64KBFlashROM，1KBRAM，32个I／O。对于本设计，这些资源就足够，不用扩展外部RAM和I／0。
(2)串行存储器X5045
X5045用于存放GFRA设备的非易失工作参数。同时，该芯片
将看门狗定器、上电复位控制、压降管理以及具有块保护功能的串行EEPROM这四种功能集成到一体，有助于简化应用系统的设计，减少PCB的占用面积，提高系统可靠性。
(3)实时时钟DSl302
DSl302是一个可编程3线SPI串行接口的时钟芯片，用来备份系统时间和数据。
2.3 DTMF检测和信号音发生电路CMX605
本设计主要使用CMX605的呼叫进程音(450 Hz信号音和CID FSK)编码和发送。以及DTMF的检测功能。在MCU的控制下，经过CMX605的第9脚，450 Hz呼叫进程音被送到STLC3055的第14脚，最后送到AB线上。另外，AB线上DTMF经过STLC3055的第20脚，在CMX605的第12脚被接收、检测。最后将检测到的DTMF编码通过SPI总线发送给MCU。
2.4 GSM 模块
GSM模块 采用法国Wavecom公司的产品，其型号为WISMO Q2403A。它是一个功能完整的手机模块，MCU通过UART对它进行控制和数据传输，数据传输包括短信、CSD、GPRS、GROUP3 CLASS 1和CLASS 2语音等。它的特点是：电路交换数据(CSD)、支持语音和GPRS。MCU对模块的控制采用的是AT指令，符合ETSI标准GSM07.07和GSM07.05。
3 软件设计
本设计程序采用C51语言编写而成。GFRA设备的程序分为三部分：初始化及自检模块、参数设置模块、去话和来话模块。
3.1 初始化及自检模块
上电后，程序完成对MCU寄存器和变量的初始化，以及对外围功能芯片DSl302、X5045、CMX605的初始化。自检的内容包括：读取DSl302时间值，进行合法性检查和时钟正常运行检查；对X5045指定单元写入数值，再读出比较，检查该芯片的好坏；对CMX605寄存器进行初始化。如果自检不通过，则点亮LED闪烁告警。
MCU通过输入AT指令对Q2403A模块进行初始化，以便进行语音通话。主要的指令有：
◆设置语音参数。
AT+SPEAKER=1；+VGT=64；+VCR=196〈CR〉
◆设置来电号码广东省自动显示。
AT+CLIP=l
3.2 参数设置及保存模块
GFRA设备可以通过外接的 电话机 设置工作参数。MCU通过CMX605指令读取DTMF，特殊的D了MF序列用于设置参数，并把其中的工作参数保存到X5045。工作参数有：音量等级、音量增减、拨号前缀、呼叫转移的辅助业务设置等。
3.3 软件主流程
主流程如图5所示。MCU把外围功能芯片与GSM收发信机初始化后，处于空闲状态，循环检测SLIC和GSM收发信机，有电话机摘机或GSM来电时便进入语音服务流程。
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