GSM固定無線接入(GFRA,，GSM Fixcd Radio Access)技術(shù)又稱GSM無線用戶環(huán)路(WLL),，是采用GSM數(shù)字蜂窩技術(shù)替代傳統(tǒng)用戶線來為用戶提供電信業(yè)務(wù)的技術(shù),。GFRA覆蓋范圍的直徑以幾十米、幾百米,、幾千米,、幾十千米不等，因而應(yīng)用范圍較廣,，即可為人口密集的城區(qū)服務(wù),，也可為農(nóng)村和邊遠(yuǎn)山區(qū)服務(wù)。

        與傳統(tǒng)PSTN接入網(wǎng)相比,，GFRA具有以下優(yōu)點(diǎn),。

◇經(jīng)濟(jì)。運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)大大低于有線系統(tǒng),，且成本與距離無關(guān),，這在農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤顯其優(yōu)勢(shì)。
◇能迅速提供業(yè)務(wù),。據(jù)統(tǒng)計(jì),，GFRA在一個(gè)月即可投入使用，而有線接入網(wǎng)則需要6~18個(gè)月的時(shí)間，除此之外,，有線接入網(wǎng)還存在占地,、城區(qū)人口稠密地區(qū)接線困難和易受到自然災(zāi)害破壞等缺陷。
◇容量大,。采用小區(qū)覆蓋,，頻率再用等技術(shù)，可擴(kuò)大用戶容量,。
◇靈活可變,。無需預(yù)測(cè)話務(wù)量，可隨時(shí)按需進(jìn)行變更,，擴(kuò)容方便,。
◇安全可靠。防盜線,，保密性好,。

1 GFRA設(shè)備的組成和工作原理

1.1GFRA設(shè)備的組成

        GFRA設(shè)備由天線、無線收發(fā)模塊,、主控電路,、電話控制模塊和充電電池電路組成，如圖1所示,。其中,，無線收發(fā)模塊完成接入GSM網(wǎng)絡(luò)的工作，相當(dāng)于一部手機(jī),；電話控制模塊主要包括了用戶線接口電路(SLIC),、DTMF檢測(cè)和信號(hào)音產(chǎn)生電路，完成電話機(jī)的接入工作,；而主控電路實(shí)現(xiàn)了有線電話信號(hào)和GSM電話信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的接續(xù),、控制；充電電池電路為選配部件,，是常停電地區(qū)采用的配件,，市電不易到達(dá)的地方可配太陽能充電電池。

        GFRA設(shè)備一端通過天線接入GSM網(wǎng)絡(luò),，另一端通過電話線連接普通的電話終端,，如普通電話機(jī)、IC卡電話機(jī),、投幣電話機(jī)等,。GFRA設(shè)備相當(dāng)于在普通電話機(jī)和GSM網(wǎng)絡(luò)之間搭起了一座橋梁。 
          

1.2 GFRA設(shè)備的工作過程

(1)經(jīng)GFRA設(shè)備的去話過程

①主叫用戶摘機(jī)后,，主控電路通過SuC電路檢測(cè)到電話機(jī)摘機(jī),。
②主控電路控制信號(hào)音電路送出撥號(hào)音，同時(shí)開始檢測(cè)主叫用戶的DTMF撥號(hào)。
③收到主叫用戶的DTMF后,，主控電路停送撥號(hào)音,。
④收完號(hào)碼后，主控電路控制無線收發(fā)模塊以的號(hào)碼向外呼叫,，如果被叫空閑,，主叫用戶將聽到回鈴音。
⑤被叫摘機(jī),，雙方開始通話,。主控電路同時(shí)SLIC電路向電話線送出反極信號(hào)，該信號(hào)可啟動(dòng)IC卡電話機(jī),、投幣電話機(jī)等的計(jì)費(fèi)工作,。
⑥如果主控電路檢測(cè)到主叫用戶先掛機(jī)，則向無線收發(fā)模塊發(fā)出掛機(jī)命令,，通話結(jié)束,。
⑦如果主控電路檢測(cè)到被叫用戶先掛機(jī)，則向主叫用戶發(fā)送忙音,，并通過SLIC監(jiān)測(cè)主叫掛機(jī),，通話結(jié)束,。

(2)經(jīng)GFRA設(shè)備的來話過程

①主控電路收到來自無線收發(fā)模塊的振鈴信號(hào)RING后,，通過信號(hào)音產(chǎn)生電路和SuC向本端電話機(jī)振鈴。
②主控電路在產(chǎn)生第一聲振鈴音和第二聲振鈴音之間,，送出來電顯示信號(hào),。
③本端電話機(jī)用戶摘機(jī)，雙方開始通話,。
④雙方通話結(jié)束的處理同上面的去話過程,。


2 硬件設(shè)計(jì)

        GFRA設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，包括電話機(jī)用戶線接口電路(SLIC),、DTMF檢測(cè)和信號(hào)音產(chǎn)生電路,、MCU和外圍功能電路、GSM模塊電路四大部分,。 
   
        GFRA設(shè)備硬件電路以P89C5lRD+為MCU,，通過SPI接口連接外圍功能電路(串行存儲(chǔ)器X5045、DTMF接收和信號(hào)音發(fā)生電路CMX605),，通過CMX605連接SLIC電路STLC3055,，MCU通過UART訪問GSM模塊。

2．1 SLIC電路STLC3055

用戶線接口電路SuC是電話通信中的關(guān)鍵器件,。本設(shè)計(jì)采用意法半導(dǎo)體公司(ST)近年來推出的全新SLIC芯片STLC3055,。這種SLIC不僅能支持多種振鈴信號(hào)，而且電路中省去了諸如振鈴繼電器、鈴流發(fā)生器等許多傳統(tǒng)器件,，從而可大大節(jié)省PCB布線空間,，降低設(shè)計(jì)成本，并且控制使用也更加方便．STLC3055可以使用單獨(dú)的+12V供電,，設(shè)計(jì)和使用都比較方便,，其應(yīng)用電路如圖3所示。 
       
2．2 MCU和外圍功能電路

        MCU及其外圍功能電路如圖4所示,。

(1)MCU P89051RD+

MCU采用Philips的P89C5lRD+,，它兼容80C51單片機(jī)，內(nèi)含有64KBFlashROM,，1KBRAM,，32個(gè)I／O。對(duì)于本設(shè)計(jì),，這些資源就足夠,，不用擴(kuò)展外部RAM和I／0。

(2)串行存儲(chǔ)器X5045

X5045用于存放GFRA設(shè)備的非易失工作參數(shù),。同時(shí),，該芯片將看門狗定器、上電復(fù)位控制,、壓降管理以及具有塊保護(hù)功能的串行EEPROM這四種功能集成到一體,，有助于簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少PCB的占用面積,，提高系統(tǒng)可靠性,。

(3)實(shí)時(shí)時(shí)鐘DSl302

DSl302是一個(gè)可編程3線SPI串行接口的時(shí)鐘芯片，用來備份系統(tǒng)時(shí)間和數(shù)據(jù),。