CN102014433B - 多制式移动接入集成网关设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于网络通信技术领域，具体为一种多制式移动接入集成网关的设备。它包括：多模单待模块、网关通信模块和移动业务应用集成模块。多模单待模块采用应用处理器加基带处理器的多CPU架构，各制式基带处理器与射频组成Modem，Modem间共用天线；网关通信模块以多线程、队列方式处理移动应用程序与Modem单元间的通信；移动业务应用集成模块包括基本业务应用集成和应用集成客户端程序压缩包，压缩包以只读方式在存储器中，采用自启动安装技术，提供接口函数文件和配置文件供用户自行配置客户端程序主界面。本发明优点:(1)支持WCDMA、EVDO、TD-SCDMA三种3G制式，提高了移动接入设备的利用率、稳定性。(2)给用户提供了可配置的基于3G特色的移动业务应用集成接口，方便用户定制。

Description

多制式移动接入集成网关设备

技术领域

本发明属于网络通信技术领域， 具体涉及多制式移动接入集成网关设备。

背景技术

3G技术的快速发展，给用户提供了随时随地移动便捷的高速率数据业务服务，越来越多的人开始使用此项业务，伴随着视频电话、手机支付、视频点播、手机邮箱等移动业务的逐步推广，3G给大家的生活带来了的便利越来越多，然而，目前各种制式的3G网络还在建设和完善中，有些地方只覆盖了WCDMA，EVDO、TD-SCDMA三种3G制式中的一种或两种，在这种情形下，移动接入设备对3G制式的支持显得尤为重要。目前，传统的移动接入设备基本只能支持一到两种3G信号制式，这就带来了如下问题：

1、如果所在地恰好只有不支持的3G信号制式，只能更换移动接入设备才能连接3G网络；

2、在较复杂的移动环境，掉线现象较普遍，如：在信号切换频繁、存在干扰信号等环境下使用传统的移动接入设备，网络常断，不稳定。

此外，目前的移动接入设备在移动业务集成方面还存在一个不足，那就是所提供的移动业务应用都是基于全封闭的业务应用，用户处于完全被动接受的状态，无法去根据自己的业务需要去配置和定制适合自己的移动业务应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有移动接入设备及移动业务集成的不足，提出了一种适合WCDMA，EVDO、TD-SCDMA这三种3G环境下多制式移动接入集成网关设备，使其能根据3G信号进行自行匹配制式连接网络。另外，本发明将应用集成客户端程序以只读压缩包的形式放在存储器中，包内有可执行文件client_app.exe、接口函数文件user_config.dll、配置文件config.ini和图片目录ico等，多制式移动接入集成网关设备连接计算机时，采用自行解压自动安装的方式，将上述文件安装在计算机中，用户通过对配置文件config.ini的修改或调用接口函数文件user_config.dll中的get()、set()函数，实现自行配置客户端主界面中的移动业务应用集成，解决背景技术中的问题。

本发明提出的多制式移动接入集成网关设备，其整体架构如图1所示，包括：多模单待模块(1)、网关通信模块(7)和移动业务应用集成模块(8)三部分，其中：

所述多模单待模块(1)，采用应用处理器加基带处理器的多CPU架构，各制式基带处理器与射频组成Modem，Modem间共用天线(2)；

所述网关通信模块(7)，用于处理移动应用程序与Modem单元(3)间的通信，消息传递采用多线程、队列方式实现，通过RIL(Radio Interface Layer)构造AT命令来完成移动应用程序与Modem单元的请求、转发、响应等交互过程；

所述移动业务应用集成模块(8)，包括基本业务应用集成和应用集成客户端程序压缩包，压缩包以只读方式在存储器中，采用自启动安装技术，提供接口函数文件和配置文件供用户自行配置客户端程序主界面。

本发明中，多模单待模块(1)采用多CPU架构，包括：一个应用处理器和三个基带处理器组成，其中： 

所述应用处理器，负责管理存储器、外围设备、外围接口以及运行操作系统和各种应用程序；

所述基带处理器，包括TD-SCDMA、WCDMA、EVDO三个3G基带处理器，用于分别解析三种制式的3G通信协议，以及处理各自的数字信号、语音信号的编码和解码。

本发明中，多模单待模块(1)中各制式基带处理器与射频组成Modem单元(3)，Modem单元(3)间共用天线(2)。3G网络的选择、建立和连接通过TD-SCDMA/WCDMA/EVDO 射频与天线匹配来完成。天线具体支持WCDMA 2100MHz频段、EVDO 800MHz频段、TD-SCDMA 1880-1920MHz和2010-2025频段、2G GSM 900MHz/1800MHz/1900MHz频段，通过一个高速单刀三掷开关来控制天线在三个Modem的射频电路天线接触点中切换。如当设备工作在TD-SCDMA模式时，使开关连通天线和TD-SCDMA Modem的射频电路。

本发明中，网关通信模块(2)采用RIL(Radio Interface Layer)来处理移动应用程序与Modem单元间的通信，消息传递采用多线程、队列方式实现，使用的线程有三个：命令线程、读取线程和Proxy工作线程，使用的队列有三个：命令队列、响应队列和通知队列，其中：

命令线程：在命令队列上面等待，如果队列中有命令未发送，就将其取出，通过串口（COM口）发送到无线模块去，然后到响应队列上面等待这个AT命令响应消息，等到返回后，就将其取出放到发送这个AT命令的RIL Proxy的通知队列中，从而完成一个命令发送操作，继续处理命令队列中下一个命令；

读取线程：系统启动后一直运行，它监控串口数据并对其进行解析，看是否可以构造成一条响应消息或是一条通知消息，当解析到一条响应消息时就将其放到响应中，让空闲队列去处理；当解析到一条通知消息时就直接放到所有RIL Proxy的通知队列中，通知所有的应用程序

Proxy工作线程：实现RIL Proxy层功能，如函数转换，回调处理，通知消息过滤等功能；

命令队列：保存所有RIL Proxy需要发送到无线模块去的AT命令，等待命令线程从中取出进行发送；

响应队列：当从无线模块收到的数据被解析为一个AT命令的返回消息时，就放到这个队列里面，然后由命令线程取出放到每个RIL Proxy的通知队列中，并通知其来取出发送给对应的应用程序；

通知队列：每个RIL Proxy都对应一个通知队列，当RIL Driver收到一个响应消息或者通知消息时，就将其放到对应RIL Proxy的通知队列中，并通知其来取出发送给对应的应用程序。

本发明中，网关通信模块采用RIL(Radio Interface Layer)来处理移动应用程序与Modem单元间的通信，其交互过程：

发送请求：应用程序的进程在自己的进程空间里，通过调用RIL Proxy方式发送请求；

转发请求：RIL Proxy 以IPC方式把请求传给 Device Manager，Device Mananger 根据操作码，将请求分发到相应的RIL驱动程序，RIL Stub接收到操作码后根据PID做Context切换，然后把请求转发给RIL Driver；

构造AT命令：RIL Driver根据具体的函数调用构造相应的AT命令，并放入Command Queue队列中；

发送AT命令：RIL Driver将AT命令发给Modem单元；

等待响应：RIL发送完AT命令，等待返回的响应；

处理AT命令：Modem单元处理收到的AT命令，返回响应消息或主动发送通知消息；

进行判断：RIL接收到Modem单元处理结果，判断如果是响应消息，将其放到响应队列中，读取线程继续在串口等待Modem单元的数据；如果是通知消息，将直接放到RIL Proxy的通知队列中；

结束：RIL如收到完整响应消息，则执行应用程序回调函数，并将结果通知应用程序。

本发明中，移动业务应用集成模块包括基本业务应用集成和应用集成客户端程序压缩包，其中：

基本业务集成包括短信、彩信、语音等移动基本业务的集成；

应用集成客户端程序压缩包以只读方式在存储器中，采用自启动安装技术，提供接口函数文件和配置文件供用户自行配置客户端程序主界面，包内有可执行文件client_app.exe、接口函数文件user_config.dll、配置文件config.ini和图片文件等，其中：

可执行文件client_app.exe缺省集成了即时通信、视频点播、网上购物、网上办公、网上支付、上传照片、彩信、邮箱服务、搜索等移动业务，启动后上述业务显示在主界面内，主界面共4排，前面三排每排显示3个图标文件，最后一排是上一页、下一页按钮；

接口函数文件user_config.dll封装了CustomApp类，其中的getXXX()、setXXX()函数用来对配置文件的对应参数进行操作；

配置文件config.ini用于用户自行配置客户端程序主界面的参数，包括：AppID(序号)、AppName(应用名称)、AppICO(桌面图标)、AppURL(应用网址) 、Remark(备注)等，对应于user_config.dll中的getXXX ()、setXXX()函数，AppID从1开始，对应于主界面的第一排的左位置，AppID为2对应于第一排的中位置，AppID为3对应于第一排的右位置，对应位置依次类推；

图片文件是客户端程序所用到的图，如：主界面的图标、按钮上的图标等，支持gif、jpg、png格式。

附图说明

图1 本发明整体架构图。

图2 本发明音频接口图。

图3 本发明移动接入功能软件层次关系图。

图4 本发明应用程序调用RIL驱动程序的工作流程图。

图5 本发明RIL模块读取线程工作流程图。

图6本发明移动应用集成客户端程序主界面示意图。

图7本发明配置文件与CustomApp类对应关系图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的各种实施作进一步的详细描述。

图1示出了本发明的整体架构图。多模单待模块(1)采用应用处理器加基带处理器的多CPU架构，由天线(2)、Modem单元(3)、应用处理器单元(4)、外围单元(5)和电源管理单元(6)组成，其中天线(2)为Modem单元(3)所共用，由TD-SCDMA Modem、WCDMA Modem、EVDO Modem三部分组成，这三种制式Modem分别由TD-SCDMA/WCDMA/EVDO RF和TD-SCDMA/WCDMA/EVDO制式基带处理器组成，用以完成WCDMA，EVDO、TD-SCDMA三种3G信号的接收。电源管理单元(6)提供各硬件模块的供电，针对不同硬件模块对电压、电流的要求，选择从不同的LDO输出。采用单电源管理芯片方案，由应用处理器(4)集中管理，应用处理器(4)通过IIC接口对电源管理芯片进行驱动控制，各硬件模块的电源输入接到电源管理芯片的LDO输出口上；网关通信模块(7)用于处理移动应用程序与Modem单元(3)间的通信；应用集成客户端程序压缩包中的可执行文件client_app.exe、接口函数文件user_config.dll、配置文件config.ini和图片文件等会在多制式移动接入集成网关设备通过USB接口插入到装有windows系统的计算机自动解压，自动安装。

图2示出了本发明音频设计框图。通过选用一高性能的audio codec芯片(9)挂在应用处理器(10)上，应用处理器(10)通过IIC接口进行audio codec驱动控制。将3.5mm耳机接口接到audio codec(9)上，并且基带处理器上音频接口也接到audio codec(9)上。因audio codec上的音频接口有限，无法同时将三个基带处理器上的模拟音频输入输出信号分别接到audio codec上的不同接口上，并且为了降低电路设计的复杂度，Modem上外部音频接口采用PCM数据音频接口，将三路分别来自三个Modem上的PCM信号线都接到audio codec上。由于本方案只需要支持多模单待，只有一个Modem处于开机工作状态，其他两个Modem处于关机状态，并设置PCM管脚处于高阻，可以保障不对PCM信号产生影响。

图3示出了本发明移动接入功能软件层次关系图，从上层到下层依次为应用程序层、RIL Proxy层、RIL Driver层和硬件驱动层，网关通信模块所采用的RIL(Radio Interface Layer)由RIL Proxy层(11)和RIL Driver层(12)组成，其中：

RIL Proxy层(11)是一个动态链接库（DLL）程序，为上层应用提供RIL API函数供调用。RIL Proxy使用异步模式来响应客户模块对RIL AI函数的调用，使用回调函数处理无线设备的主动通知和API函数调用的异步返回结果传递给客户程序。上层应用通过链接Proxy的DLL文件来调用API函数。Proxy被每个RIL客户程序分别加载，并为每个客户管理一个RIL Driver的实例句柄。RIL客户模块通过调用RIL API函数RIL_Initialize()生成这个实例句柄，同时也把客户模块程序中的回调函数（Callback Functions）的指针以参数方式传入Proxy层；

RIL Driver层(12)是系统无线通信服务的实际提供者，上层应用对Proxy层(11)的API调用都被最终映射到Driver层的流接口函数，Driver支持语音、数据、短信息等系统服务；同时Driver层也向系统报告无线通信模块的状态，如网络注册状态、信号强度和电话呼入等。

图4示出了本发明应用程序调用RIL驱动程序的工作流程，其中：

如流程13所示，应用程序的进程在自己的进程空间里，以调用RIL Proxy方式发送请求并注册响应回调函数；

如流程14所示，RIL Proxy 以IPC方式把请求传给 Device Manager，Device Mananger 根据操作码，将请求分发到相应的RIL驱动程序，RIL Stub接收到操作码后根据PID做Context切换，然后把请求转发给RIL Driver；

如流程15所示，RIL Driver根据具体的函数调用构造相应的AT命令，并放入Command Queue中；

如流程16所示，RIL Driver将AT命令发给Modem单元；

如流程17所示，RIL Driver给Modem单元发送完AT命令，等待返回的响应；

如流程18所示，Modem单元收到AT命令后进行相应的内部处理；

如流程19所示，Modem单元处理完毕后通过底层通信端口返回响应消息或主动发送通知消息给RIL；

如流程20所示，RIL接收到Modem单元处理结果，判断如果是响应消息，将其放到响应队列中，读取线程继续在串口等待Modem单元的数据；如果是通知消息，将直接放到RIL Proxy的通知队列中；

如流程21所示，RIL如收到完整响应消息，则执行应用程序回调函数，并将结果通知应用程序。

如流程22所示，应用程序得到结果通知，结束调用。

图5示出了本发明RIL模块读取线程工作流程，其中：

如流程23所示，读取线程启动；

如流程24所示，监控串口的状态，直到有事件消息收到，用函数VirtWaitCommEvent()来实现；

如流程25所示，RIL将接收到的数据从串口中读出；

如流程26所示，数据保存并检查pReadBytes，如原来有数据就添加到后面；

如流程27所示，创建一个CResponse对象，来执行对数据的解析工作；

如流程28所示，判断接收到的数据与是否与对应的通知消息格式相匹配；

如流程29所示，如果是对应的通知消息格式，根据不同的通知消息将数据解析成对应的RIL数据结构，将结果保存在CResponse成员变量中，并设置标志，说明这是一个通知消息；

如流程30所示，判断该通知消息是否是未知的消息；

如流程31所示，如果该通知消息是未知的消息，则将其忽略；

如流程32所示，如果该通知消息不是未知的消息，则判断是否当前命令线程正等的AT命令的返回消息；

如流程33所示，如果是当前命令线程正等的AT命令的返回消息，则将该响应消息放入响应队列g_pRspQ；

如流程34所示，判断该通知消息是否是无线模块主动发起的通知消息；

如流程35所示，如果是无线模块主动发起的通知消息，则将该消息广播到所有的RIL Proxy实例；

如流程36所示，如果不是无线模块主动发起的通知消息，则将剩余未解析的数据保存等待下次循环开始；

如流程37所示，如果步骤28中，接收到的数据与对应的通知消息格式不相匹配，则判断是否是返回Ok或Error的命令的返回格式；

如流程38所示，如果是返回Ok或Error的命令的返回格式，则根据返回的结果，构造出RIL_RESULT_OK和RIL_RESULT_ERROR来供命令线程来判断该命令是否执行成功，将结果保存在CResponse成员变量中，并设置标志，说明这是一个响应消息；

如流程39所示，如果不是返回Ok或Error的命令的返回格式，则目前数据中不能解析出一个完整的响应消息，保存已读取的数据，等待下次循环；

图6示出了本发明移动应用集成客户端程序主界面示意图，包括即时通信、视频点播、网上购物、网上办公、上传照片、彩信、邮箱服务、搜索等移动业务和上一页、下一页供用户操作的按钮。当用户在PC侧点击以上功能按钮时，如果SIM/USIM卡未开通上网服务或卡内金额不足时，会弹出提示框“网络不正常，请与运营商联系”；如果网络连上，则将用户点击发送到所请求的业务内容提供商服务器，如通过其验证，则跳转到相应的主界面。

图7示出了本发明配置文件与CustomApp类对应关系图，配置文件config.ini中的AppID(序号)、AppName(应用名称)、AppICO(桌面图标)、AppURL(应用网址)、Remark(备注)等参数，可以通过CustomApp类文件中的函数getAppID()、setAppID()、getAppName()、setAppName()、getAppICO()、setAppICO()、getAppURL()、setAppURL()、getRemark()、setRemark()操作，getXXX()与setXXX()代码类似如下：

public static string getAppID () {

        return AppID;

    }

    public static void setAppID (string aid) {

        AppID = aid;

    }。

Claims (5)

1. 多制式移动接入集成网关设备，其特征在于，包括：多模单待模块、网关通信模块和移动业务应用集成模块，其中：

所述多模单待模块采用应用处理器加基带处理器的多CPU架构，各制式基带处理器与射频组成调制解调器，调制解调器间共用天线；

所述网关通信模块用于处理移动应用程序与调制解调器单元间的通信，消息传递采用多线程、队列方式实现，通过RIL构造AT命令来完成移动应用程序与调制解调器单元的请求、转发、响应的交互过程；

所述移动业务应用集成模块包括基本业务应用集成和应用集成客户端程序压缩包，压缩包以只读方式在存储器中，采用自启动安装技术，提供接口函数文件和配置文件供用户自行配置客户端程序主界面；

所述网关通信模块采用RIL来处理移动应用程序与调制解调器单元间的通信，其交互过程为：

发送请求：应用程序的进程在自己的进程空间里，通过调用RIL代理方式发送请求；

转发请求：RIL代理 以IPC方式把请求传给 设备管理器，设备管理器 根据操作码，将请求分发到相应的RIL驱动程序，RIL桩接收到操作码后根据PID做上下文切换，然后把请求转发给RIL驱动器；

构造AT命令：RIL驱动器根据具体的函数调用构造相应的AT命令，并放入命令队列队列中；

发送AT命令：RIL驱动器将AT命令发给调制解调器单元；

等待响应：RIL发送完AT命令，等待返回的响应；

处理AT命令：调制解调器单元处理收到的AT命令，返回响应消息或主动发送通知消息；

进行判断：RIL接收到调制解调器单元处理结果，判断如果是响应消息，将其放到响应队列中，读取线程继续在串口等待调制解调器单元的数据；如果是通知消息，将直接放到RIL代理的通知队列中；

结束：RIL如收到完整响应消息，则执行应用程序回调函数，并将结果通知应用程序。

2. 根据权利要求1所述的多制式移动接入集成网关设备，其特征在于：所述多模单待模块采用多CPU架构，包括：一个应用处理器和三个基带处理器组成，其中：

所述应用处理器，负责管理存储器、外围设备、外围接口以及运行操作系统和各种应用程序；

所述基带处理器，包括TD-SCDMA、WCDMA、EVDO三个3G基带处理器，用于分别解析三种制式的3G通信协议，以及处理各自的数字信号、语音信号的编码和解码。

3. 根据权利要求1所述的多制式移动接入集成网关设备，其特征在于：所述多模单待模块中各制式基带处理器与射频组成调制解调器，调制解调器间共用天线，3G网络的选择、建立和连接通过TD-SCDMA/WCDMA/EVDO 射频与天线匹配来完成。

4. 根据权利要求1所述的多制式移动接入集成网关设备，其特征在于：所述网关通信模块采用RIL处理移动应用程序与调制解调器单元间的通信，消息传递采用多线程、队列方式实现，使用的线程有三个：命令线程、读取线程和Proxy工作线程，使用的队列有三个：命令队列、响应队列和通知队列，其中：

命令线程：在命令队列上面等待，如果队列中有命令未发送，就将其取出，通过串口发送到无线模块去，然后到响应队列上面等待这个AT命令响应消息，等到返回后，就将其取出放到发送这个AT命令的RIL代理的通知队列中，从而完成一个命令发送操作，继续处理命令队列中下一个命令；

读取线程：系统启动后一直运行，读取线程监控串口数据并对其进行解析，看是否可以构造成一条响应消息或一条通知消息，当解析到一条响应消息时就将其放到响应中，让空闲队列去处理；当解析到一条通知消息时就直接放到所有RIL代理的通知队列中，通知所有的应用程序；

Proxy工作线程：实现RIL代理功能，包括函数转换、回调处理、通知消息过滤功能；

命令队列：保存所有RIL代理需要发送到无线模块去的AT命令，等待命令线程从中取出进行发送；

响应队列：当从无线模块收到的数据被解析为一个AT命令的返回消息时，就放到这个队列里面，然后由命令线程取出放到每个RIL代理的通知队列中，并通知其来取出发送给对应的应用程序；

通知队列：每个RIL代理都对应一个通知队列，当RIL驱动器收到一个响应消息或者通知消息时，就将其放到对应RIL代理的通知队列中，并通知其来取出发送给对应的应用程序。

5. 根据权利要求1所述的多制式移动接入集成网关设备，其特征在于：所述移动业务应用集成模块包括基本业务应用集成和应用集成客户端程序压缩包，其中：

基本业务集成包括短信、彩信、语音移动基本业务的集成；

应用集成客户端程序压缩包以只读方式在存储器中，采用自启动安装技术，提供接口函数文件和配置文件供用户自行配置客户端程序主界面，包内有可执行文件client_app.exe、接口函数文件user_config.dll、配置文件config.ini和图片文件，其中：

可执行文件client_app.exe缺省集成了即时通信、视频点播、网上购物、网上办公、网上支付、上传照片、彩信、邮箱服务、搜索移动业务，启动后上述业务显示在主界面内，主界面共4排，前面三排每排显示3个图标文件，最后一排是上一页、下一页按钮；

接口函数文件user_config.dll封装了CustomApp类，其中的getXXX()、setXXX()函数用来对配置文件的对应参数进行操作；

配置文件config.ini用于用户自行配置客户端程序主界面的参数，包括：AppID(序号)、AppName(应用名称)、AppICO(桌面图标)、AppURL(应用网址)、Remark(备注)，对应于user_config.dll中的getXXX ()、setXXX()函数，AppID从1开始，对应于主界面的第一排的左位置，AppID为2对应于第一排的中位置，AppID为3对应于第一排的右位置，对应位置依次类推；

图片文件是客户端程序所用到的图，包括：主界面的图标、按钮上的图标，支持gif、jpg、png格式。

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