CN1305252C - 无线移动双模网卡及其工作模式控制与电源管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种WLAN/GPRS双模网卡模式控制及与其对应的电源管理方法。其基本的方法为：在用户初始开机时，首先检测WLAN信号，如果WLAN信号足够强且有效，则优先接入WLAN网络；如果没有检测到WLAN信号，则通过GPRS接入网络；在使用GPRS接入网络时，双模网卡每隔数分钟来周期性地启动WLAN部分，扫描WLAN信号，根据扫描的结果决定网络的接入路径。由于只是周期性地启动WLAN部分的工作，双模网卡的GPRS模块与WLAN模块两部分只在极短的时间内同时工作，从而有效地降低了双模网卡的整体功耗，也实现了WLAN/GPRS双模网卡模式选择与自动切换。

Description

无线移动双模网卡及其工作模式控制与电源管理的方法

                               技术领域

本发明涉及无线移动通信的一种网卡，特别涉及一种WLAN/GPRS双模网卡的工作模式控制与电源管理方法。

                               背景技术

WLAN/GPRS双模网卡是指集成了无线局域网WLAN(Wireless LAN)网卡和通用无线分组业务GPRS(General Packet Radio Service)网卡的双重功能的网卡，一般来说，双模网卡由下列几个模块组成：SIM卡读卡器功能模块(SIM，Subscriber Identity Model，用户识别模块)、控制模块、WLAN功能模块、GPRS功能模块和双模网卡客户端模块。用户通过双模网卡进行互联网的接入有两种方式，即：利用双模网卡的WLAN部分，通过WLAN的接入点设备AP(Access Point)接入网络。或者利用双模网卡的GPRS部分通过GPRS无线数据网络接入。双模网卡提供标准的计算机接口，可以方便的插入笔记本电脑等终端，可以广泛应用于笔记本电脑、个人数字助理、未来的数字终端设备等，WLAN和GPRS网络为这些配有双模网卡的终端设备提供一个价格低廉的、高速的、无缝的覆盖的宽带接入服务。

现有的网络条件下，GPRS一般只能提供30kbps～40kbps的接入速率，而WLAN可以提供11Mbps的接入速率，但GPRS有广域的覆盖性，而WLAN网络的覆盖一般仅限于热点区域(如宾馆、酒店、机场等)。双模网卡实现了将GPRS广域覆盖性与WLAN高速性的结合。由于双模网卡内存在GPRS与WLAN两个完全不同的网络接入方式，这样就存在一个双模网卡在WLAN与GPRS间接入方式选择与模式切换问题。

对于这个问题一般的解决方案有两种：1.用户指定，用户在网卡启动时，在WLAN模式与GPRS模式间选择一种工作模式，此后网卡固定工作在所选择的模式下，并关闭另外一种模式的工作。2.优先接入WLAN网络，即网卡优先选择接入WLAN网络(为了享受WLAN提供的高速接入速率)，具体为网卡在启动时，优先选择接入WLAN网络，如果当时没有可接入的WLAN网络(如不在WLAN的覆盖区域内等)，则双模网卡选择接入GPRS网络，此后双模网卡使用其GPRS部分的工作来接入网络，而其WLAN部分也一直工作来实时检测可用的WLAN网络，一旦发现了可用的WLAN网络，双模网卡就将工作模式自动切换到WLAN模式，利用WLAN来接入网络。

第一种模式控制方式比较简单，容易实现，但不能充分发挥双模网卡的特点：即GPRS广域覆盖性与WLAN高速性的结合。网卡的模式切换采用手动方式，用户使用起来比较麻烦，需要一定的专业知识，且使用起来比较繁琐复杂。

第二种模式控制方式实现了模式选择与切换的自动化，用户使用方便。但是为了实现模式切换的自动化，需要双模网卡内的WLAN与GPRS两个部分同时工作来实时检测当前各自网络的状态，而这两个部分同时工作时会比单一的WLAN网卡或GPRS网卡消耗更大的能量。这会产生下列的问题：

1、一般双模网卡采用PCMCIA接口(Personal Computer Memory Card InternationalAssociation，笔记本电脑的一种标准接口)或CF接口(Compact Flash，笔记本电脑或其他终端设备的一种标准接口)来与笔记本电脑或PDA等连接，并通过该接口来供电，而接口的供电能力是有限制的，WLAN与GPRS同时工作时消耗的电流会使该接口处于大电流的状态下，长期工作会导致该接口的损坏。

2、双模网卡较大的功耗会产生较多的热量，使网卡发热，导致网卡与笔记本电脑工作不正常，出现死机或损坏现象。

3、在用户使用电池供电时，双模网卡较大的功耗会使笔记本电脑工作时间极大的减少，为用户带来不便。

从以上分析可以看出，上述两种模式控制的方式都有自身的一些缺陷，用户在使用时会带来不便或引起其他的一些问题，从而不利于运营商业务的推广与该产业的发展。

                               发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种双模网卡的模式切换控制方式以及与此相对应的双模网卡电源管理方法，从而达到了既实现了自动模式选择与切换又降低网卡电源功率消耗的目的。

实现上述发明目的的技术解决方案是：无线移动双模网卡，包括双模网卡客户端模块M1、控制模块M2、WLAN模块M3、GPRS模块M4、SIM卡读卡器模块M5；

SIM卡读卡器模块M5，用于完成从SIM卡读取用户信息的功能；

WLAN模块M3，用于实现WLAN协议，完成用户报文的收发；

GPRS模块M4，用于通过SIM卡读卡器从SIM卡获取必要的用户信息，实现GPRS网络的接入流程；

其特征在于：

在控制模块M2内嵌有模式切换与电源管理子模块M21，用于表示当前双模网卡的工作模式与扫描定时器的状态，完成对WLAN模块M3与GPRS模块M4的电源供电控制。

在客户端模块M1内嵌有模式控制子模块M11，用于进行状态位的读取、扫描控制与定时器配置、定时器判决、模块的定时启动与网络扫描、WLAN与GPRS功能模块电源开关控制。

本发明的无线移动双模网卡其他一些特点是，所述双模网卡的控制模块M2，用于协调WLAN模块M3和GPRS模块M4两个模块的工作，控制双模网卡实现WLAN接入还是GPRS接入、控制是否实现自动切换功能。

所述双模网卡的客户端模块M1，用于实现用户界面、获取双模网卡信息、对双模网卡进行配置。

所述的模式切换与电源管理子模块M21内设定时器M211、各标志位模块M212、GPRS部分电源开关M213、WLAN部分电源开关M214；定时器M211与各标志位模块M212供模式控制子模块M11进行读写，表示当前双模网卡的工作模式与扫描定时器的状态；GPRS部分电源开关M213与WLAN部分电源开关M214完成对WLAN功能模块与GPRS功能模块的电源供电控制。

所述各标志位模块M212内设置了GPRS拨号工作状态标志位Counter，双模网卡工作模式状态标志位GPRS flag与WLAN flag。

所述模式控制子模块M11内设定时器与标志位状态的读写与判决器M111，和双模网卡控制信号产生器M112。

所述定时器与标志位状态的读写与判决器M111，可以对定时器M211、各标志位模块M212进行状态的读取、根据工作流程的要求进行改写。

所述双模网卡控制信号产生器M112，根据扫描定时器与标志位状态的读写与判决器M111的结果来产生模式切换控制信号，产生两个模式控制信号：WLAN功能模块控制信号与GPRS功能模块控制信号，来控制WLAN功能模块与GPRS功能模块的电源供电。

一种所述无线移动双模网卡的工作模式控制与电源管理的方法，其特征在于，在双模网卡的控制模块内设置模式切换与电源管理子模块；在客户端模块内设置模式控制子模块；该双模网卡的工作模式控制与电源管理包括以下步骤：

(1)、在用户初始开机时，首先检测WLAN信号，如果WLAN信号足够强且有效，则优先接入WLAN网络；如果没有检测到WLAN信号，则通过GPRS接入网络；

(2)、在使用GPRS接入网络时，关闭WLAN部分；

(3)、在用户使用GPRS接入网络时，为了用户在进入WLAN覆盖区域后，能够发现WLAN信号，并进行切换而使用WLAN来接入网络，网卡的控制部分需要周期性地启动WLAN部分，检测WLAN信号，即每隔几分钟扫描一次WLAN网络，然后根据扫描的结果决定网络的接入路径；

(4)如果检测到WLAN信号则自动完成GPRS与WLAN工作模式的切换。

模式切换与电源管理子模块和模式控制子模块相配合，通过对定时器与GPRS拨号工作状态标志位Counter，双模网卡工作模式状态标志位GPRS flag与WLAN flag的设置和数值判决，实现在GPRS工作模式下每隔几分钟周期性地启动WLAN模块，检测WLAN网络信号。

                              附图说明

图1是本发明的WLAN/GPRS双模网卡结构示意图；

图2是本发明的模式切换与电源管理子模块和模式控制子模块的结构与关系图；

图3是本发明实现的模式控制与切换的工作流程图。

                             具体实施方式

以下结合附图和发明人完成的实施例作进一步的说明。

本发明在一般双模网卡结构的基础上，设置了以下2个子模块：

1、设置了模式切换与电源管理子模块。该子模块内嵌于双模网卡控制模块内。该子模块实现方法具体为：设置了一个扫描定时器(M211)。设置2个工作模式状态标志位(GPRSflag与WLAN flag)、一个GPRS拨号工作状态位(Counter)、WLAN功能模块的电源开关、GPRS功能模块的电源开关。该子模块与模式控制子模块相配合，按照图3所示工作流程工作。

2、模式控制子模块，该子模块内嵌于双模网卡的客户端模块内。该子模块主要的工作就是实现了本发明内图3所述的工作流程、同时进行状态位的读取、扫描控制与定时器配置、定时器判决、模块的定时启动与网络扫描、WLAN与GPRS功能模块电源开关控制等，是本发明的工作流程实现的核心部分。

3、本发明的双模网卡工作流程可以概括为以下步骤：

(1)、在用户初始开机时，首先检测WLAN信号，如果WLAN信号足够强且有效，则优先接入WLAN网络；如果没有检测到WLAN信号，则通过GPRS接入网络；

(2)、在使用GPRS接入网络时，关闭WLAN部分，以减少网卡的功率消耗；

(3)、在用户使用GPRS接入网络时，为了用户在进入WLAN覆盖区域后，能够发现WLAN信号，并进行切换而使用WLAN来接入网络，网卡的控制部分需要周期性地启动WLAN部分，检测WLAN信号，即每隔几分钟扫描一次AP，然后根据扫描的结果决定网络的接入路径。(4)如果检测到WLAN信号则自动完成GPRS与WLAN工作模式的切换。

在WLAN运营网络建设尚末非常完善的时候，AP并不是随处可见，而作为移动网络的GSM(GPRS)网络的覆盖则非常普遍，所以对于一般用户来说，在绝大多数的时间里面只有通过GPRS接入互联网。在这种情况下，如果WLAN部分一直工作并对实际不存在的AP进行扫描不但会消耗大量的电能，而且会产生大量的热，特别是笔记本电脑不易于通风散热，这些热量就会积累起来，当达到一定温度时还会影响GPRS部分的工作性能。

普通笔记本PC用户通过GPRS上网，此时用户一边上网一边到处走动的可能性极小，所以如果客户端在启用网卡的初始扫描阶段没有发现可用的WLAN信号，那么在接下来的10分钟以内能扫描到可用WLAN信号的可能性也极小。那么这段时间就可以将WLAN电源关闭，数分钟以后客户端模块可以重新扫描是否有可用的WLAN AP，当满足下面两个条件时：

●AP的SSID(Service Set Identifier，基于业务组标识符)与网卡的SSID匹配。在运营商的WLAN网络里SSID一般用来表示所属的运营商，如：中国移动的WLAN网络的SSID为CMCC(CMCC，为中国移动通信公司缩写)。

●信号的强度大于接收门限

此时客户端的模式控制子模块将网络连接从GPRS切换到WLAN，这样处理后既实现了双模网卡在GPRS网络与WLAN网络间的自动切换又可以使双模网卡的电源的功耗得到显著的下降。

实施例：

1.双模网卡结构：

双模网卡包括双模网卡客户端模块M1、控制模块M2、WLAN模块M3、GPRS模块M4、SIM卡读卡器模块M5；

控制模块M2内嵌有模式切换与电源管理子模块M21。

客户端模块M1内嵌有模式控制子模块M11。

SIM卡读卡器功能模块M5完成从SIM卡读取用户信息的功能；

WLAN功能模块M3实现WLAN协议，完成用户报文的收发；

GPRS功能模块M4通过SIM卡读卡器从SIM卡获取必要的用户信息，实现GPRS网络的接入流程；

双模网卡的控制模块M2其主要用于协调WLAN和GPRS两个功能模块的工作，控制双模网卡实现WLAN接入还是GPRS接入、控制是否实现自动切换等功能。内嵌于控制模块内的模式切换与电源管理子模块M21设置了本发明所述的3个状态位、定时器、WLAN与GPRS功能模块电源的开关等；

双模网卡的客户端模块M1实现用户界面、获取双模网卡信息、对双模网卡进行配置。内嵌于客户端模块内的模式控制子模块M11实现了本发明内图3所述的工作流程、同时进行状态位的读取、扫描控制与定时器配置、定时器判决、模块的定时启动与网络扫描、WLAN与GPRS功能模块电源开关控制等。

2.对模式控制子模块M11与模式切换与电源管理子模块M21的说明

模式控制子模块M11内嵌于双模网卡的客户端模块M1内，是图3所示工作流程的实现实体，主要包括两个部分：定时器与标志位状态的读写与判决器M111；双模网卡控制信号产生器M112，该信号产生器依据读取的状态与判决的结果产生工作模式控制信号。

模式切换与电源管理子模块M21内嵌于双模网卡的控制模块M2内，内设定时器M211、各标志位模块M212供模式控制子模块进行读写，GPRS部分电源开关M213、WLAN部分电源开关M214。根据模式控制子模块M11内双模网卡控制信号产生器M112发出的控制信号进行网卡工作模式切换与电源管理。

定时器与标志位状态的读写与判决器M111，可以对定时器M211、各标志位模块M212进行状态的读取、根据工作流程的要求进行改写。对定时器M211、各标志位模块M212进行状态的读取后，根据图3所示的工作流程进行判决处理，产生双模网卡的模式切换控制信号。

双模网卡控制信号产生器M112，根据定时器与标志位状态的读写与判决器M111的结果来产生模式切换控制信号，产生两个模式控制信号：WLAN功能模块控制信号与GPRS功能模块控制信号，来控制WLAN功能模块与GPRS功能模块的电源供电，从而实现了模式的切换与电源的管理。

定时器M211、各标志位模块M212供模式控制子模块M11进行读写，表示了当前双模网卡的工作模式与扫描定时器的状态，模式控制子模块M11读取其状态，依据图3所示的流程进行判决，并根据判决产生的结果来改写定时器M211、各标志位模块M212与产生模式切换控制信号。

GPRS部分电源开关M213、WLAN部分电源开关M214完成对WLAN功能模块与GPRS功能模块的电源供电控制。它接收双模网卡控制信号产生M112的控制来对WLAN功能模块与GPRS功能模块的电源供电进行开关处理，从而达到模式切换与电源管理的结果。

3.实现原理与流程：

3.1定时器与标志位描述

模式切换与电源管理子模块M21内设置了定时器M211、各标志位模块M212内设置了标志位Counter、GPRS flag与WLAN flag，具体描述如下：

序号	类别	名称	值	描述
					1	定时器	M211	＜10分钟	作为周期性扫描AP的定时器，一般设为＜10分钟，客户端模块在定时器M211的触发与控制下，启动每隔几分钟的WLAN网络周期性扫描；
2	标志位	Counter	0	表示网卡初始启动或还没有利用GPRS接入过网络
					1	表示网卡利用过GPRS接入网络，处于拨号后的连接状态；
			3	标志位			GPRSflag	0	表示当前断开GPRS连接
1	表示当前网络连接为GPRS
		4			标志位	WLANflag		0	表示当前断开WLAN连接
1	表示当前网络连接为WLAN

3.2工作流程描述

附图3描述了本发明的双模网卡工作流程。

在用户初始开机时，首先检测WLAN信号，如果WLAN信号足够强且有效，则优先接入WLAN网络；如果没有检测到WLAN信号，则通过GPRS接入网络，并关闭WLAN部分。

在用户使用GPRS接入网络后，为了用户在进入WLAN覆盖区域后，能够发现WLAN信号，并进行切换而使用WLAN来接入网络，双模网卡周期性地启动WLAN部分，检测WLAN信号，即每隔数分钟扫描一次AP(本实施例为5分钟扫描一次)，并根据扫描的结果决定网络的接入路径。如果检测到WLAN信号则自动完成GPRS与WLAN工作模式的切换。

具体工作流程为：

S11为网卡进行初始工作状态标志的设置：GPRS flag＝0，Counter＝0；

S12，S13进行WLAN网络的扫描，并进行是否有可用AP的判决；

S17，S18，S19为如果没有可用的WLAN网络或用户选择单一GPRS模式后关闭WLAN部分、连接GPRS网络的过程；

S15对定时器进行判决，结合S40与S12，S13，S14实现了在GPRS工作模式下每隔数分钟对WLAN网络的扫描(本实施例为5分钟扫描一次)。

S16为判断当前接入GPRS的状态，标志位Counter＝1表示现在处于GPRS连接模式下；

S20表示在有可用WLAN网络接入的情况下，用户可以选择WLAN接入或单一GPRS接入，如果选择1则接入WLAN网络，并通过S30，S31，S32，S33，S34，S35，S36来实现接入WLAN网络；选择2则接入GPRS网络，通过S21，S17，S18，S19来实现GPRS接入。

S31判决当前GPRS连接的状态，如果双模网卡当前的连接为GPRS(GPRS flag＝1)，则双模网卡首先通过S32，S33，S34来断开GPRS连接，再通过S35，S36接入WLAN网络，自动完成GPRS与WLAN工作模式的切换。

Claims (10)

1.一种无线移动双模网卡，包括双模网卡客户端模块M1、控制模块M2、WLAN模块M3、GPRS模块M4、SIM卡读卡器模块M5；

SIM卡读卡器模块M5，用于完成从SIM卡读取用户信息的功能；

WLAN模块M3，用于实现WLAN协议，完成用户报文的收发；

GPRS模块M4，用于通过SIM卡读卡器从SIM卡获取必要的用户信息，实现GPRS网络的接入流程；

其特征在于：

在控制模块M2内嵌有模式切换与电源管理子模块M21，用于表示当前双模网卡的工作模式与扫描定时器的状态，完成对WLAN功能模块M3与GPRS模块M4的电源供电控制；

在客户端模块M1内嵌有模式控制子模块M11，用于进行状态位的读取、扫描控制与定时器配置、定时器判决、模块的定时启动与网络扫描、WLAN与GPRS模块电源开关控制。

2.如权利要求1所述的无线移动双模网卡，其特征在于，所述双模网卡的控制模块M2，用于协调WLAN模块M3和GPRS模块M4两个功能模块的工作，控制双模网卡实现WLAN接入还是GPRS接入、控制是否实现自动切换功能。

3.如权利要求1所述的无线移动双模网卡，其特征在于，所述双模网卡的客户端模块M1，用于实现用户界面、获取双模网卡信息、对双模网卡进行配置。

4.如权利要求1所述的无线移动双模网卡，其特征在于，所述的模式切换与电源管理子模块M21内设定时器M211、各标志位模块M212、GPRS部分电源开关M213、WLAN部分电源开关M214；定时器M211与各标志位模块M212供模式控制子模块M11进行读写，表示当前双模网卡的工作模式与扫描定时器的状态；GPRS部分电源开关M213与WLAN部分电源开关M214完成对WLAN模块与GPRS模块的电源供电控制。

5.如权利要求1所述的无线移动双模网卡，其特征在于，各标志位模块M212内设置了GPRS拨号工作状态标志位Counter，双模网卡工作模式状态标志位GPRS flag与WLANflag。

6.如权利要求1所述的无线移动双模网卡，其特征在于，所述模式控制子模块M11内设定时器与标志位状态的读写与判决器M111，和双模网卡控制信号产生器M112。

7.如权利要求6所述的无线移动双模网卡，其特征在于，所述定时器与标志位状态的读写与判决器M111，可以对定时器M211、各标志位模块M212进行状态的读取、根据工作流程的要求进行改写。

8.如权利要求6所述的无线移动双模网卡，其特征在于，所述双模网卡控制信号产生器M112，根据扫描定时器与标志位状态的读写与判决器M111的结果来产生模式切换控制信号，产生两个模式控制信号：WLAN模块控制信号与GPRS模块控制信号，来控制WLAN模块与GPRS模块的电源供电。

9.一种实现权利要求1所述的无线移动双模网卡的工作模式控制与电源管理的方法，其特征在于，在双模网卡的控制模块内设置模式切换与电源管理子模块；在客户端模块内设置模式控制子模块；该双模网卡的工作模式控制与电源管理包括以下步骤：

(1)、在用户初始开机时，首先检测WLAN信号，如果WLAN信号足够强且有效，则优先接入WLAN网络；如果没有检测到WLAN信号，则通过GPRS接入网络；

(2)、在使用GPRS接入网络时，关闭WLAN部分；

(3)、在用户使用GPRS接入网络时，为了用户在进入WLAN覆盖区域后，能够发现WLAN信号，并进行切换而使用WLAN来接入网络，网卡的控制部分需要周期性地启动WLAN部分，检测WLAN信号，即每隔几分钟扫描一次WLAN网络，然后根据扫描的结果决定网络的接入路径；

(4)如果检测到WLAN信号则自动完成GPRS与WLAN工作模式的切换。

10.如权利要求9所述的无线移动双模网卡的工作模式控制与电源管理的方法，其特征在于，模式切换与电源管理子模块和模式控制子模块相配合，通过对定时器与GPRS拨号工作状态标志位Counter，双模网卡工作模式状态标志位GPRS flag与WLAN flag的设置和数值判决，实现在GPRS工作模式下每隔几分钟周期性地启动WLAN模块，检测WLAN网络信号。

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