CN101778491A

CN101778491A - 一种无线数据终端及其网络切换方法

Info

Publication number: CN101778491A
Application number: CN200910189317A
Authority: CN
Inventors: 郑大虎
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2010-07-14

Abstract

本发明涉及一种异网双号数据卡系统及其无缝切换方法，通过USB HUB可以控制EVDO模块和WiMAX模块，实现在WiMAX模块信号变差时，向EVDO模块切换，切换过程中用户的应用层数据业务没有断网，反之亦然。本方案可以随时得到两个模块的信号强度，并在切换过程中合理的控制两个模块的工作状态。本发明可以实现异网双号数据卡的无缝切换功能，并且从用户体验的角度实现了双模双待功能，极大的改善异网双号数据卡的用户体验。且降低了终端厂商的开发成本，在切换过程中，本发明保证了整个数据卡的功耗不会过大导致USB口挂死，很好的解决了数据卡的功耗和切换连续性之间的矛盾。

Description

一种无线数据终端及其网络切换方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线数据终端及其网络切换方法。

背景技术

近年来，移动通信技术(GSM/GPRS/EDGE，WCDMA/HSDPA/HSUPA/HSPA+，CDMA 1X EVDO等)与宽带无线接入技术(WIFI，WiMAX等)的融合已经给全球的电信用户带来了丰富多彩的无线通信体验。但与此同时，网络类型的繁多与彼此不兼容也给用户和电信运营商带来了很多的烦恼。要使用不同网络制式的网络，用户要携带适用于不同网络制式的数据卡；用户正在进行的业务不能在不同的网络间进行连续的切换；运营商们则要为如何整合网络资源、降低运营成本、提高客户满意度大伤脑筋。为解决这些问题，跨异构网络的无缝切换技术(Inter-technology handoffs)应运而生。3GPP、3GPP2、WiMAX forum组织分别提出了各自的异构网组网方案和具体技术。

在上述移动通信技术和宽带接入技术的结合中，运营商对WiMAX/EVDO结合的双模双待数据卡的需求越来越强烈，而目前市场上常见WiMAX/EVDO双模双待数据卡往往由于功耗而导致一系列问题：对于最常见的USB接口的数据卡来说，整个数据卡的功耗不能大于2.5W(USB2.0最多支持500mA*5V＝2.5W)，特别是在双模数据卡的切换过程中，为了实现无缝切换(应用层程序没有断开连接)，WiMAX和EVDO两个模块需要同时处于连接状态，此时功耗很大，很容易导致PC的USB口死机而停止工作。为避免这个问题，目前的WiMAX/EVDO双模数据卡只能做成双模单待，或者双模双待，但切换过程不能做到无缝切换，用户的数据业务会有明显的中断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决无线数据终端在网络切换中的明显中断。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种无线数据终端，其包括USB HUB模块、第一网络模块、第二网络模块及运行于计算机上的连接管理软件模块，其中：

USB HUB模块用于同时把第一网络模块和第二网络模块连接到计算机；

第一网络模块用于向用户提供第一网络制式的无线数据服务；

第二网络模块用于向用户提供第二网络制式的无线数据服务；

连接管理软件模块用于控制第一网络模块和第二网络模块在不同网络间进行无缝切换。

进一步地，所述无线数据终端开机初始化后，根据配置信息判断是第一网络优先还是第二网络优先；然后让非优先的网络模块进入省电模式(LPM)。

进一步地，启动搜网线程搜索优先网络，并判断是否搜索到所述优先的网络信号；如果搜索到所述优先网络信号，则接入该优先网络信号，如果没有搜索到优先网络信号，则该优先络模块进入LPM模式后转入搜索所述的非优先网络。

进一步地，如果检测到当前的优先网络信号减弱，并达到切换门限，则让该有线网络模块进入LPM模式，并阻塞向TPC/IP栈报告网络断连消息，此时数据终端的IP依然保持，应用层的连接依然维持，数据业务处于超时等待状态。

进一步地，在所述数据处于等待状态时，开始搜索所述非优先网络，搜到后接入该非优先网络或从网络侧本地代理获取同样的Mobile IP。

本发明还提供一种网络切换方法，其用于无线数据终端的网络切换中，包括：

当检测到一个网络信号减弱，并达到切换门限，运行在PC上的连接管理(CM)软件让该网络模块进入LPM模式，并阻塞向TPC/IP栈报告网络断连消息；无线数据终端开始启动其他网络模块搜索网络，搜到后接入该网络或从网络侧本地代理获取同样的Mobile IP。

进一步地，在无线数据终端初始化后，运行在PC上的CM软件识别数据终端可工作的至少两个网络模块，然后CM根据配置信息来确定是先搜索哪一个网络。

进一步地，所述CM确定一个网络优先后，则CM让其他网络模块进入LPM模式，让优先的网络开始搜索信号并接入该信号，此时，用户使用该优先网络进行数据业务。

进一步地，所述阻塞向TPC/IP栈报告网络断连消息过程中，网络层之下的数据链路层和物理层由所述优先模块切换为其他模块中的一个，网络层的IP地址保持不变，网络层之上保持不变，维持应用层的数据连接。

进一步地，所述数据终端是数据卡或手机或Router。

综上，本发明提供了一种异网双号无线数据终端以及其实现无缝切换的方法。该方法可以迅速集成不同通信制式芯片为一个双模卡，并能实现先断再接模式的无缝切换，降低了终端厂商的开发成本，加快了异网双号无线数据终端的上市进度，最终满足了用户在不同网络下移动时不间断使用无线宽带数据业务的需求。并且，在切换过程中，本发明保证了整个无线数据终端的功耗不会过大导致USB口挂死，很好的解决了无线数据终端的功耗和切换连续性之间的矛盾。本发明可以实现在一个网络模块信号变差时，向另一网络模块切换，切换过程中用户的应用层数据业务没有断网。反之亦然。这样可以实现异网双号无线数据终端的无缝切换功能，并且从用户体验的角度实现了双模双待功能，极大的改善异网双号无线数据终端的用户体验。

附图说明

图1是本发明实施例无线数据终端的系统模块框图；

图2是实施例的网络切换过程详细流程图。

具体实施方式

本发明无线数据终端，其包括USB HUB模块、第一网络模块、第二网络模块及运行于计算机上的连接管理软件模块，其中：

本发明所述网络切换方法包括以下步骤：

第一步：

数据终端加点初始化后，运行在PC上的CM(Connection Manager，连接管理)软件识别到两个模块：WiMAX模块和EVDO模块，然后CM根据配置信息来确定是先搜索EVDO网络还是WiMAX网络；

第二步：

如果是WiMAX网络优先，CM让EVDO模块进行LPM模式，让WiMAX开始搜索WiMAX信号；当搜索到WiMAX信号后就接入最强的WiMAX信号，此时，用户可以WiMAX网络进行数据业务；

第三步：

如果检测到当前的WiMAX信号减弱，并达到切换门限，则让WiMAX模块进入LPM模式，并阻塞向TPC/IP栈报告网络断连消息，此时数据终端的IP依然保持，应用层的连接依然维持，数据业务处于超时等待状态；

第四步：

开始搜索EVDO网络，搜到后接入EVDO网络然后从网络侧本地代理(Home Agent，HA)获取同样的Mobile IP。用户的数据业务在经过短暂的超时等待后恢复数据收发。这个过程中，网络层之下的数据链路层和物理层由WiMAX模块切换为EVDO模块，网络层的IP地址保持不变，网络层之上保持不变，所以应用层的数据连接是维持的。

下面结合附图本发明技术方案的实施作进一步的详细描述，在本实施例中，无线数据终端以数据卡为例说明，当然，在其他实施方式中，该无线数据终端可以是Router等无线数据终端产品。

图1是本发明实施例无线数据终端的系统模块框图，其主要包括USBHUB模块S101、WiMAX模块S102、EVDO模块S103及运行于PC上的Connection Manager软件。

USB HUB S101用于同时把WiMAX和EVDO模块连接到PC机；

WiMAX模块S102实现WiMAX协议的PHY层和MAC层，向用户提供WiMAX制式的无线宽带数据服务；

EVDO模块S103实现CDMA2000 1x/EVDO rev A/EVDO rev B系列标准通信协议；

Connection Manager软件模块S104，运行在PC机上，是异网双号数据卡的核心模块，用于控制WiMAX模块S102和EVDO模块S103在不同网络间进行无缝切换。

现有方案由于受到USB口供电的影响，在用户进行数据业务时的切换过程中，只是实现了简单的先断再接的切换过程，切换过程中数据终端明显会丢失IP，用户的数据业务有明显中断。而本发明提出的切换方案能保证上层应用的连续性。

在本发明该实施例中，运行在PC上的CM通过USB HUB可以控制EVDO S103模块和WiMAX模块S102，并能随时得到两个模块的信号强度，并在切换过程中合理的控制两个模块的工作状态，既保证功耗不会太高，又保证切换的连续性。

图2是根据本发明实施例的网络切换过程详细流程图，具体包括如下步骤：

步骤S201，数据卡开机初始化后，根据配置信息判断是WiMAX优先还是EVDO优先；如果是WIMAX优先，进入步骤S202；如果是EVDO优先则进入步骤S214；

步骤S202，如果是WiMAX优先，则让EVDO模块进入Lower PowerMode(LPM)模式；

步骤S203，启动搜网线程，判断是否搜索到WiMAX信号；如果是则进入步骤S205；如果否，进入步骤S204；

步骤S204，如果没有搜索到WiMAX信号，则WiMAX模块进入LPM模式后转入搜索EVDO的过程；

步骤S205，如果搜索到WiMAX信号，则接入最强的WiMAX信号；

步骤S206，用户进行正常的数据业务，比如浏览网页，下载文件等；

步骤S207，周期性判断当前的WiMAX信号是否变弱，如果没有变弱，则继续步骤S206的正常数据业务；如果变弱，进入步骤S208；

步骤S208，如果WiMAX信号变弱，则判断是否达到了预设的门限值，如果没有达到门限值，则继续步骤S206的正常数据业务；如果达到，进入步骤S209；

步骤S209，如果达到了切换的门限值，说明此时WiMAX信号很差，则断开WiMAX空口连接，进入LPM模式，并阻止向TCP/IP协议栈报告网卡的断网状态。

步骤S210，WiMAX模块空口已经断开，但网络层IP维持；

步骤S211，搜索EVDO信号，如果没有搜到EVDO信号，则转到步骤S202；如果搜索到，进入步骤S212；

步骤S212，如果搜到EVDO信号，则接入最强的EVDO信号；

步骤S213，网络侧(如HA)根据WiMAX模块的MAC ID和EVDO模块的ESN的对应关系，分配给数据卡同样的Mobile IP(MIP)，并转入步骤S217；

步骤S214，如果EVDO优先，则WiMAX模块进入LPM模式；

步骤S215，判断是否搜索到EVDO信号；如果搜索到，则进入步骤S216；如果没有搜索到，则进入步骤S225；

步骤S225，如果没有搜到EVDO信号，则EVDO进入LPM模式，并转入步骤S202；

步骤S216，如果搜到EVDO信号，则接入最强的EVDO信号；

步骤S217，用户进行正常的数据业务，比如浏览网页，下载文件等；

步骤S218，周期性检测EVDO信号是否变弱，如果没有变弱，则继续转入步骤S217；

步骤S219，如果EVDO信号变弱，则判断是否达到切换门限，如果没有达到，则转入步骤S217进行正常数据业务；

步骤S220，如果EVDO信号达到切换门限值，则说明此时EVDO信号很差，则断开EVDO空口连接，进入LPM模式，并阻止向TCP/IP协议栈报告网卡的断网状态；

步骤S221，EVDO模块空口已经断开，但网络层IP维持；

步骤S222，搜索WiMAX信号，如果没有搜到WiMAX信号，则转到步骤S214；

步骤S223，如果搜到WiMAX信号，则接入最强的WiMAX信号；

步骤S224，网络侧(如HA)根据WiMAX模块的MAC ID和EVDO模块的ESN的对应关系，分配给数据卡同样的Mobile IP(MIP)，并转入步骤S206。

本实施例的实现方法仅考虑数据业务，不考虑语音业务。当然，要优化数据卡无缝切换时的丢包率以及切换过程中的通信暂时终端的时延，是需要网络侧的支持的，比如Mobile IP技术。

本专利以WIMAX和EVDO异网双号数据卡为研究对象，但原理和方法同样适合于传统3GPP网络、3GPP2网络、LTE网络、WLAN网络之间、WiMAX等任何网络之间的双模或多模数据卡无缝切换。在该实施例中，WIMAX的号码就是MAC地址，EVDO的号码就是MEID。

本发明虽然是针对数据卡提出的，但同样可以适用于类似的移动终端，比如手机、Router等产品。为了叙述方便，本发明以EVDO-WIMAX双制式数据卡为例进行说明，EVDO是指CDMA2000 1x/EVDO rev A/EVDO rev B系列标准技术，WiMAX是指802.16e或之后的演进技术，所述数据卡主要为用户提供高速的无线数据传输。

根据本发明，提供了一种异网双号数据卡系统以及实现无缝切换的方法。该方法可以迅速集成不同通信制式芯片为一个双模卡，并能实现先断再接模式的无缝切换，降低了终端厂商的开发成本，加快了异网双号数据卡的上市进度，最终满足了用户在不同网络下移动时不间断使用无线宽带数据业务的需求。并且，在切换过程中，本发明保证了整个数据卡的功耗不会过大导致USB口挂死，很好的解决了数据卡的功耗和切换连续性之间的矛盾。本发明可以实现在WiMAX模块信号变差时，向EVDO模块切换，切换过程中用户的应用层数据业务没有断网。反之亦然。这样可以实现异网双号数据卡的无缝切换功能，并且从用户体验的角度实现了双模双待功能，极大的改善异网双号数据卡的用户体验。

当然，本发明还可有多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的更改或变化，但凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无线数据终端，其包括USB HUB模块、第一网络模块、第二网络模块及运行于计算机上的连接管理软件模块，其中：

2.如权利要求1所述的无线数据终端，其特征在于：所述无线数据终端开机初始化后，根据配置信息判断是第一网络优先还是第二网络优先；然后让非优先的网络模块进入省电模式(LPM)。

3.如权利要求2所述的无线数据终端，其特征在于：启动搜网线程搜索优先网络，并判断是否搜索到所述优先的网络信号；如果搜索到所述优先网络信号，则接入该优先网络信号，如果没有搜索到优先网络信号，则该优先络模块进入LPM模式后转入搜索所述的非优先网络。

4.如权利要求3所述的无线数据终端，其特征在于：如果检测到当前的优先网络信号减弱，并达到切换门限，则让该有线网络模块进入LPM模式，并阻塞向TPC/IP栈报告网络断连消息，此时数据终端的IP依然保持，应用层的连接依然维持，数据业务处于超时等待状态。

5.如权利要求4所述的无线数据终端，其特征在于：在所述数据处于等待状态时，开始搜索所述非优先网络，搜到后接入该非优先网络或从网络侧本地代理获取同样的Mobile IP。

6.一种网络切换方法，其用于无线数据终端的网络切换中，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：在无线数据终端初始化后，运行在PC上的CM软件识别数据终端可工作的至少两个网络模块，然后CM根据配置信息来确定是先搜索哪一个网络。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述CM确定一个网络优先后，则CM让其他网络模块进入LPM模式，让优先的网络开始搜索信号并接入该信号，此时，用户使用该优先网络进行数据业务。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述阻塞向TPC/IP栈报告网络断连消息过程中，网络层之下的数据链路层和物理层由所述优先模块切换为其他模块中的一个，网络层的IP地址保持不变，网络层之上保持不变，维持应用层的数据连接。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述数据终端是数据卡或手机或Router。