CN103731938A - 多种通信方式协同通信的智能手机架构及系统实现 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多种通信方式协同通信的智能手机架构和系统实现方法，针对现有通信的单一通信方式提高了资源的有效利用，提高了通信的稳定性和实时性。多种通信方式协同通信的智能手机，包括相应的数据发送/接收架构，所述数据发送/接收架构包括依次相连的数据发送/接收相关硬件、各个通信方式控制中心、数据检测/分配模块、业务分割/合成模块、通信方式部署中心、各个通信方式质量优先级寄存器、各个通信方式速率优先级寄存器；现有通信网络增加相关信令来支持多种通信方式协同通信。通过上述方案，本发明充分利用智能手机拥有的通信资源，达到了提高通信的实时性、稳定性和实现对现有通信网络兼容的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

多种通信方式协同通信的智能手机架构及系统实现

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，采用智能手机现有的多种通信方式(如LTE网络，CDMA网络，Wi-Fi无线网络，GSM网络等)进行协同通信，能够很好的提高用户的通信质量、通信速率和通信的实时性。

背景技术

现在的智能手机越来越多的具有不止一种的通信方式，比如同时拥有GSM网络、CDMA网络、Wi-Fi无线网络，甚至即将兴起的LTE网络。传统的一次通信多采用其中某一种通信方式，没有很好的利用各种通信方式的优势，本发明采用的多种通信方式协同通信的架构可以很好的利用各个通信方式的优势，从而提高用户端的通信的可靠性和实时性。

发明内容

结合智能手机现有的各种通信方式进行协同通信的部署，这种通信方案可以实现的场景包括：

某种通信方式性能不好的时候可以和对方协商，请求用另外一种通信方式进行通信或用信道质量好的通信方式来传输信令，信息传输速率好的通信方式来传输数据等多种通信方案。

当某信道质量突然变得很差的时候，用户来不及和对方协商切换通信方式，可以通过原通信方式或新的通信方式通知基站临时把原通信方式的数据转换到新的通信方式上。

当运行某种实时性要求高的应用(如网游)时，可以利用多种通信方式进行业务分开传输，比如一种通信方式用来传送语音，另一种通信方式用来传送互动信令，第三种通信方式用来高速率传送业务数据等。为了实现上述的通信方案，需要多方面的支持，包括终端、蜂窝系统及信令和服务器端等，下面为了实现这种通信方案进行了包括智能终端、蜂窝系统及信令和服务器在内的三方的改动。

智能终端架构的改动：为了实现多种通信方式协同通信，需要增加用于决定采用哪种通信方案的处理中心，可以内嵌到手机的CPU中，也可以单独开发一个芯片专门处理。本发明提出的一种智能终端架构对应于本发明改动的部分如图1。图1中的通信方式1、通信方式2、通信方式n等表示各个通信方式的控制中心，比如智能手机的多个SIM卡槽、Wi-Fi控制部分等；图1中的通信方式部署中心用来决定采用哪种或哪几种通信方式，它是根据检测/分配模块检测到的各个通信方式相关信息、各个通信方式质量优先级寄存器、各个通信方式速率优先级寄存器以及业务分割/合成模块得到的各个通信方式的信令决定采用哪种或哪几种通信方式，此外通信方式部署中心向用户提供了设置接口，根据具体情况(比如某个通信方式廉价，可以设置高优先级)来手动设置相关参数，同时通信方式部署中心接受并参考上层应用的通信方式要求；数据发送/接收相关硬件是各种通信方式工作时需要用到的相关硬件，如有冲突的硬件可以在各个通信方式间进行协同进行时分复用等；数据检测/分配模块一方面检测各个通信方式的是否存在、信道质量等相关信息、接收各个通信方式收到的数据并向上层传送，另一方面根据通信方式部署中心向各个通信方式控制中心分配不同的业务数据；业务分割/合成模块一方面接收下层传来的各个通信方式收到的数据，并根据通信方式部署中心配置进行数据合成传给上层，若解析到和通信方式部署有关的信令则需要传给通信方式部署中心，另一方面该模块接收上层传输的数据并根据通信方式部署中心进行业务分割。

具有多种通信方式协同通信的智能手机的通信流程会增加一些新的功能，比如在LTE系统中用户1欲建立和用户2的通信链路，两者之间可以增加通信方式协同通信的协商，来决定采用哪种或哪几种通信方式协同通信来达到最优，此时用户1发起的通信连接建立流程如图2。这只是建立过程的流程图，如果通信双方其中一方的通信方式发生变化可以再次要求对方进行协商。

蜂窝系统及信令的改变：上述通信流程是通信双方都正常时建立连接的流程图，但对于正处于通信中的用户，如果突然检测到信道质量不满足通信要求，来不及和另一用户或者服务器协商新的通信方式，则需要及时通知基站把当前通信方式的数据转发到另一个可靠的通信方式，这种通信方式在工程上代价高，但用于紧急状态还是可以接受的。为了实现上述功能，现有蜂窝系统只需要设置一些命令格式来支持上述的通信方式，即增加对请求通信方式切换的信令支持。比如，现在用户A正在通过通信方式1来进行通信，当用户A检测到通信方式1信道质量比较差的时候，可以通过通信方式1通知基站要求更换到通信方式2，基站把原本发送到通信方式1的数据转发给通信方式2；另一方面，用户A可能因为现有通信方式1信道质量太差无法进行信息发送转而通过通信方式2来通知基站更换到通信方式2，这时候基站应该首先询问通信方式1，如果通信方式1回复同意切换或者没回应则认为通信方式1同意转换到通信方式2。下面以LTE系统为例介绍上述信令流程：

通信方式切换方式一：如图3，假设用户A正在用LTE进行通信，检测到LTE信道质量不满足通信要求，利用原通信方式(即LTE系统)请求基站将通信方式切换到通信方式2。

步骤一、用户A处于RRC_CONNECTED状态，检测到LTE信道质量不满足信道要求，触发类似Detach信令过程；

步骤二、用户A触发Detach过程后，向eNB1发送UL NAS Transfer消息，包括NAS层Detach request信息和切换到通信方式2请求的信息；

步骤三、eNB1收到Detach信令后一方面请求MME、S-GW释放现有的链路，一方面把原本发送给通信方式1的数据转发到通信方式2所在的网络，比如CDMA网等。

步骤四、通信方式2所在的网络收到数据后，寻呼通信方式2，建立通信方式2和eNB1链路后进行正常通信，直到通信方式1或通信方式2请求撤销这种连接。

通信方式切换方式二：如图4，假设用户A正在用通信方式1进行通信，检测到现有通信方式不满足通信要求，利用新的通信方式(即LTE系统)请求基站将通信方式切换到通信方式2(LTE系统)。

第一步、用户A通过PRACH信道随机接入到eNB2后，经过一些信令建立起稳定的连接；

第二步、之后用户A首先请求通信方式1所在基站进行通信方式切换(实现这一过程，一方面通信方式1所在基站必须对通信方式2进行通信方式1的身份认证，提高通信安全；另一方面需要骨干网信令的支持，允许通信方式2寻呼通信方式1所在基站并请求通信方式切换)

第三步、通信方式1所在基站收到上述的请求后，首先寻呼通信方式1，询问是否同意通信方式切换，如果通信方式1同意切换或者不回应(此时基站认为通信方式1信道质量很差)，则基站把发给通信方式1的数据转发给通信方式2，直到通信方式1或通信方式2请求撤销这种连接。

服务器架构的改变：智能手机不仅和手机通信，有时候还需要从各种服务器下载数据(比如上网服务器，网游服务器等)，这时候服务器也必须能够识别本发明提出的多种通信方式协同通信模式，这时候服务器的架构也需要做些改动，图2是改动后的服务器的架构。服务器的架构和本发明提出的智能手机架构相似，但通信方式判断比较简单，主要是根据检测到的通信模式来决定发送模式。其中，服务器具有通信方式1、通信方式2等共m个通信方式，这些通信方式接口集中连接到数据检测/分配模块，并且可以控制数据发送/接收相关硬件；数据检测/分配模块一方面接收并探测各个通信方式的信号，把哪些通信方式处于活跃状态发送给通信模式控制器，另一方面接收上层数据后根据通信模式控制器来分配各个业务在哪些通信方式上传送；业务分割/合成模块一方面接收数据检测/分配模块采集到的各个业务的数据并根据通信模式控制器的设置进行合成，并把合成后的完整信息发送给上层，另一方面接受上层发来的数据后根据通信模式控制器进行分割，得到不同的业务数据；通信模式控制器主要功能是决定采用正常通信模式还是多种通信方式协同通信的模式并指示用哪几种通信方式，服务器一般处于被动接收请求状态，但通信模式控制也向服务器高层提高了接口，用于可能用到的主动广播状态。

与现有通信方式相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明利用多种通信方式协同通信来进行通信，能够充分利用各个通信方式的优势，提高通信质量和通信速率，具有很高的实用价值和推广价值，符合人们需求和技术发展趋势，适合大规模推广应用。

(2)本发明提出了智能手机间进行多种通信方式协同通信的协商，使多种通信方式协同通信的方式达到最优化，另外在紧急情况下提出了解决方案，提高了服务质量，符合人们需求和通信发展趋势。

(3)本发明对现有的蜂窝系统进行了一些信令的改变，来支持本发明提及的多种通信方式协同通信功能，不需要修改现有蜂窝系统的硬件部分，引入到现有蜂窝系统很方便，适合大规模推广应用。

附图说明：

图1具有多种通信方式协同通信功能的智能手机架构对应部分的结构图

图2具有多种通信方式协同通信功能的智能手机链接建立流程

图3利用原有通信方式请求通信方式切换流程

图4利用新的通信方式请求通信方式切换流程

图5具有多种通信方式协同通信功能的服务器架构对应部分的结构图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方法包括但不限于下列实施例。

实施例1

假设用户1具有GSM和CDMA两种通信方式而用户2具有GSM、CDMA和LTE，用户1需要和用户2进行通信。用户1具有如图1的智能手机架构，数据检测/分配模块检测到GSM、CDMA通信方式的存在，并假设检测到CDMA信道质量好、GSM通信速率高，数据检测/分配模块把上述检测到的信息发给通信方式部署中心；通信方式部署中心根据数据检测/分配模块的信息在通信方式质量优先级寄存器中把CDMA置于首位，在通信方式速率优先级寄存器中把GSM置于首位，此外用户并没有预置各个优先级。用户1首先通过默认的通信方式(比如GSM网)接入到该网络对应的基站，基站通知核心网寻呼用户2，核心网经过查询，将这种寻呼发送到用户2对应的基站并通知用户2。用户1和用户2建立稳定的连接后，用户1发起多种通信方式协同通信协商的请求，并附上自己认为最优的协同方式，假设CDMA用来传信令，GSM用来发送数据；用户2收到多种通信方式协同通信协商的请求后，比较自己最优的协同方式和用户1最优的协同方式，表示可以采用用户1的最优协同方式，则发确认信息给用户1。如果用户2不认同这种最优协同方式，则选择一种折中的方案通知给用户1。用户2在发送确认信息给用户1的同时，通知用户1一定时间后按照既定的通信方式进行通信。收到确认信息后的用户1和用户2要在真正传输数据前进行原有网络的注销和新网络的连接等准备，等到既定时间后用户1和用户2按照协商好的通信方式进行通信，即通过CDMA传输信令，通过GSM传输数据。

实施例2

假设用户1具有CDMA、LTE和Wi-Fi三种通信方式，网游服务器也同时具有这三种通信方式接入点，用户1要连接网游服务器进行实时性要求高的游戏。首先，用户1的数据检测/分配模块检测到这三种通信方式的存在，并假设检测到CDMA信道质量好、LTE和Wi-Fi通信速率高，数据检测/分配模块把上述检测到的信息发给通信方式部署中心；通信方式部署中心根据数据检测/分配模块的信息在通信方式质量优先级寄存器中把CDMA置于首位，在通信方式速率优先级寄存器中把LTE置于首位，Wi-Fi置于第二位，但用户鉴于自己的Wi-Fi网络的费用低，便把Wi-Fi整体优先级置于第一位。用户1想连接到网游服务器，则配置CDMA从网游服务器下载控制信息，配置Wi-Fi下载数据量大的数据包业务，配置LTE从网游服务器下载语音信息。网游服务器的数据检测/分配模块检测到三种通信方式传送，并检测到各个通信方式的业务请求，便通知通信模式控制器这种业务分配情况。通信模式控制器保存数据检测/分配模块传来的信息，并控制服务器上层数据先进行业务分割再传给数据检测/分配模块，数据检测/分配模块根据通信模式判断器来分配各个业务给不同的通信方式。

Claims (7)

1.具有多种通信方式协同通信功能的智能手机，包括实现多种通信方式协同通信的智能手机架构，其特征在于，所述智能手机架构包括依次相连的数据发送/接收相关硬件、各个通信方式控制中心、数据检测/分配模块、业务分割/合成模块、通信方式部署中心、各个通信方式质量优先级寄存器、各个通信方式速率优先级寄存器。

2.具有多种通信方式协同通信功能的智能手机通信流程，对于具体的一次数据发送包括以下步骤：

(1)数据检测/分配模块首先检测具有的各个通信方式并测量各个通信方式性能，把相关信息传送给通信方式部署中心；

(2)通信方式部署中心根据第一步的信息、用户的预置以及用户上层应用的要求，设置各个通信方式质量优先级寄存器和各个通信方式速率优先级寄存器，并决定使用哪个或哪几个通信方式来进行通信；

(3)通信方式部署中心根据第二步得到的通信方式部署，控制业务分割/合成模块进行业务的分割；通信方式部署中心根据第二步得到的通信方式部署，控制数据检测/分配模块进行业务的分配，把各个业务通过不同的通信方式发送出去。

3.具有多种通信方式协同通信功能的智能手机通信流程，对于具体的一次数据接收包括以下步骤：

(1)数据接收之前通信方式部署中心已经存储了本次数据接收相应的通信方式部署，或者是数据发送时设定的通信方式部署，或者是通信双方事先协商好的通信方式部署；

(2)数据接收/发送相关硬件接收到数据后，上传到数据检测/分配模块，后者继续把数据上传送到业务分割/合成模块；

(3)业务分割/合成模块根据通信方式部署中心的配置，来决定如何把业务合成完整的数据，并把完整的数据上传给用户上层应用。

4.具有多种通信方式协同通信功能的智能手机通信流程，权利要求1中提及的通信方式部署中心，其特征在于，可以根据数据测量/分配模块的各个通信方式的信道信息、用户上层应用要求、用户预置值，设置各个通信方式质量优先级存储器、各个通信方式速率优先级存储器的信息。

5.具有多种通信方式协同通信功能的智能手机通信流程，权利要求1中提及的业务分割/合成模块，其特征在于，可以根据通信方式部署中心实现各个业务的分割和合成，分割或合成语音业务、控制信息、大数据包业务等。

6.多种通信方式协同通信中提出的紧急情况下通信方式切换，其特征在于，满足紧急情况下对通信稳定性的需要，对现有通信网络信令改动小，兼容现有通信网络。

7.实现多种通信方式协同通信对应的通信网络信令流程，其特征在于，与现有通信网络的信令流程兼容，对现有通信网络改动小，适合推广。

Images