CN105072291A - 低功耗移动通信终端系统及低功耗实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低功耗移动通信终端系统，包括系统初始化模块、通信协议栈模块、指令解析模块以及应用层协议栈模块；所述系统初始化模块分别与通信协议栈模块、指令解析模块和应用层协议栈模块相连接，所述应用层协议栈模块分别与通信协议栈模块和指令解析模块相连接。同时提供了一种移动通信终端系统的低功耗实现方法，包括开机功耗优化过程、SIM卡初始化功耗优化过程、数据业务功耗优化过程和休眠控制过程。本发明整体性降低移动通信终端设备的工作能耗；在需要频繁开关机的特定应用场景下，大幅度降低移动通信终端设备的工作能耗；降低主控设备的开发难度，减少出错机率，并一定程度上降低主控设备的工作能耗。

Description

低功耗移动通信终端系统及低功耗实现方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地，涉及一种低功耗移动通信终端系统及低功耗实现方法。

背景技术

现有低功耗移动通信终端一般考虑的是设备长时间使用或待机的应用场景，而在一些特定的行业应用领域，常常需要终端设备仅在需要时开机，并在短时间工作后立即关机。在这种应用场景下，终端设备在开机注册网络时的功耗性能对整体功耗指标的影响是最大的，这一部分是目前所有低功耗移动通信终端设计方案所未考虑到的。

此外，移动通信终端的主控设备消耗的能量同样会影响系统整体的功耗指标。

经过检索发现：

申请(专利)号：CN201210242184.3名称：一种可控制降低功耗的手机及低功耗下进行通信的方法。该发明公开了一种可控制降低功耗的手机，用于手机终端技术领域，所述手机包括：多路开关，设置于电源模块与需要关闭的手机模块之间，用来打开或关闭电源模块对所述需要关闭的手机模块的供电，并连通无线通讯模块与微处理器之间的通信，使手机进入超长待机模式；微处理器，与所述电源模块和所述多路开关及无线通讯模块分别相连，当手机进入超长待机模式时，所述无线通讯模块与所述微处理器进行串行通信，控制所述无线通信模块进行语音或数据通信。本发明还提供了该手机在低功耗下进行通信的方法，实现了对手机功耗的灵活控制，延长了手机电量的使用时间，并使得手机在低功耗下仍能保持基本的通信功能，满足了在特定情况下的通信需求。

该发明所述方法是通过主控系统的微处理器控制移动通信模块，令其在无业务时关闭，达到降低功耗的目的，但是移动通信模块的反复关闭和开启会导致系统初始化和网络注册产生的功耗增大，从而影响整体的功耗控制效果。

申请(专利)号：CN201110250910.1名称：一种低功耗的无线射频通讯方法。该发明公开一种低功耗的无线射频通讯方法，包括如下步骤：发送方随机连续重复不间断地发送N个数据包，每个数据包的最前端或最后端还设有启动码，该启动码耗时T4；接收方每隔一定时间T2进入接收状态，其余时间为低功耗状态，接收方闲时处于接收状态的时间T1小于每个数据包的发送时间T3；接收方在低功耗状态检测到启动码时，则在下一个接收状态时进入正常接收状态而开始接收发送方传送的数据，并接收一个完整的数据包；N为大于或等于1的自然数，T2≤T6＝(T3+T4)*(N-1)。本发明通过将发送方闲时接收状态的时间T1设置为小于T3，并且让接收方亦在接收到一个完整数据包即停止接收，故接收方处于接收状态的时间较短，因此功耗较低而可适于电池供电。

该发明是通过调整无线协议栈中物理层的射频发射接收时隙来优化无线通信设备的功耗，该方法对持续时间较短的业务场景，优化量很有限，并且对于无线通信以外的其他模块功耗无法进行优化。

申请(专利)号：CN200920258916.1名称：低功耗移动通讯终端。该实用新型公开了一种能降低功耗的移动通讯终端，包括用于启动低功耗模式的启动单元和用于执行进入、退出低功耗模式等状态切换的执行单元。还包括设置存储单元、主叫查询单元、主叫处理单元，所述设置存储单元用于设置并存储低功耗模式特征，所述主叫查询单元用于周期性查询网络端来电或短信、彩信等主叫信息，所述主叫处理单元用于解析鉴别主叫是否为骚扰主叫，若非骚扰主叫则提示主叫信息以便用户决定处理方式(回电、回信息或忽略)。该实用新型能有效地减少移动通讯终端辐射及功耗，极大限度减少电磁辐射对人体健康的影响、延长终端设备持续供电时间并满足终端用户防骚扰的现实需求。

该实用新型所涉及的低功耗优化方式是通过鉴别语音通话及短信等业务的主叫信息是否为骚扰信息，通过屏蔽该类信息达到降低功耗目的，这是一种被动方式，无法降低设备主动发起的业务功耗，同时该方法无法降低数据业务的功耗。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种低功耗移动通信终端系统及低功耗实现方法，通过对控制信号的优化设计，减少、缩短主控设备与移动通信终端间控制信号的发生频次和通信时长，可以更加有效的控制系统整体功耗水平，降低了整体功耗指标。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种低功耗移动通信终端系统，包括系统初始化模块、通信协议栈模块、指令解析模块以及应用层协议栈模块；所述系统初始化模块分别与通信协议栈模块、指令解析模块和应用层协议栈模块相连接，所述应用层协议栈模块分别与通信协议栈模块和指令解析模块相连接；其中：

所述系统初始化模块用于在系统开机后对通信协议栈模块、指令解析模块和/或应用层协议栈模块进行初始化；

所述通信协议栈模块用于通过特定的移动通信协议实现移动通信终端与运营商网络的连接和数据传输；所述特定的移动通信协议具体为3GPP组织所制定和认可的标准移动通信协议，包括2G、3G、LTE等各代移动通信标准协议族，如GSM、WCDMA、TDD-LTE等等；

所述指令解析模块用于接收主控设备发送的指令，对指令解析执行后将执行结果或执行数据返回给主控设备，并输出应用层业务指令；

所述应用层协议栈模块用于接收指令解析模块输出的应用层业务指令，并根据应用层协议类型，对数据进行组包，将组包后的数据包发送给通信协议栈模块，并等待接收返回的数据，最后将返回数据拆包解析为载荷数据，发还给指令解析模块处理。

优选地，所述系统初始化模块从移动通信终端的NVRAM(非易失性随机访问存储器，即存储设备)中读取配置参数，并传送给需要初始化的其他模块。

优选地，在系统初始化模块对通信协议栈模块进行初始化时，系统初始化模块传入最近一次网络驻留参数，使通信协议栈直接利用该参数进行网络注册，省去了全频段扫描和驻留尝试的时间及能量消耗；在进行SIM卡初始化时，通信协议栈模块根据需要读取SIM卡中的数据，而不是将SIM卡数据全部读出，比如当系统本次开机工作不需要短信功能时，则不读取SIM卡中的短信息文件，通过这种按需裁剪的方式减少了SIM卡初始化的时间及能量消耗。

优选地，所述指令解析模块在标准AT命令的基础上，实现一组IP数据透传指令，使得主控设备在进行数据通信时直接在移动通信终端上建立TCP/UDPsocket连接，并发送、接收载荷数据，免除了主控设备和移动通信终端双方PPPoE会话建立、会话解除、数据打包、数据分包、数据解包的时间及能量消耗。

优选地，所述应用层业务指令包括配置连接参数、建立连接、发送数据、事件上报、读取数据、关闭连接等。

优选地，所述应用层协议类型包括TCP、UDP、HTTP、FTP、SMTP、HTTPS、FTPS等。

根据本发明的另一个方面，提供了一种移动通信终端系统的低功耗实现方法，包括如下过程：

-开机功耗优化过程，包括如下步骤；

步骤S101，移动通讯终端首次开机时，通过通信协议栈模块按照通信协议流程搜索、注册到移动网络；

步骤S102，首次注册成功后，将与注册相关的网络注册数据存储至存储设备中；所述网络注册数据包括如下任一种或任多种：注册频点、小区ID、信号质量；

步骤S103，移动通讯终端再次开机后，从步骤S102所述存储设备中读取网络注册数据，并根据该网络注册数据直接向制定频点上的指定小区发起注册请求，省略掉网络搜索注册的其他步骤；

步骤S104，当步骤S103的注册请求失败时，回到步骤S101重新开始注册流程；

-SIM卡初始化功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S201，移动通讯终端开机后，读取存储设备中的SIM卡功能需求信息；

步骤S202，根据步骤S201所得的SIM卡功能需求信息，根据需要选择性的读取并初始化SIM卡中数据文件，忽略掉的SIM卡功能需求信息中不必要的读取和初始化操作；

-数据业务功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S301，指令解析模块接收主控设备的数据传输请求指令，配置相关业务类型的网络参数；

步骤S302，主控设备根据步骤S301中的业务类型建立PDP链路以及Socket端口，如果业务类型为TCP业务，则根据远程主机IP地址或域名连接到远程主机；

步骤S303，将主控设备输入输出端口由指令模式切换为透传模式；

步骤S304，包括如下过程：

-接收主控设备在透传模式下发来的载荷数据，并通过步骤S302中建立的Socket端口发送该数据；

-当应用层协议栈模块接收到远程主机发来的数据或回应时，将收到的载荷数据通过特定的指令格式上报给主控设备；所述特定的指令格式中可以包括连接序号、数据大小、错误码、错误描述等；

步骤S305，当载荷数据上报传输完毕，或数据传输量、传输时间、传输次数条件满足步骤S301中指定的配置值时，输入输出端口退出透传模式，转回指令模式，同时关闭相关的Socket端口及PDP连接，并释放相关网络资源；

-休眠控制过程，包含如下步骤：

步骤S401，移动通讯终端开机并初始化完成后，移动通讯终端仅通过通信协议栈模块维持与移动网络之间的心跳，并将系统初始化模块、指令解析模块和应用层协议栈模块关闭，进入休眠模式；

步骤S402：当主控设备发送指令时，移动通讯终端自动唤醒，退出休眠模式，并处理相关指令；当指令处理完毕后，若此时没有进行数据业务或其他移动网络业务，则移动通讯终端进入空闲模式；若有数据业务或其他移动网络业务正在进行，则当业务完成后，移动通讯终端进入空闲模式；

步骤S403：移动通讯终端在空闲模式下停留指定的时间后，按照与步骤1相同的方式重新进入休眠模式。

优选地，所述存储设备包括如下任一种：移动通讯终端的NVRAM、掉电后能够保存数据的其他存储设备。

优选地，步骤S303中的透传模式切换根据步骤S301的网络参数不同，采用主动切换或等待主控设备被动切换。

优选地，步骤S304中的两个过程没有特定的先后顺序，且在数据业务终止前反复进行，执行顺序根据具体的业务类型以及远程主机和主控设备的行为而定。

优选地，所述其他移动网络业务包括短信发送、语音呼叫。

优选地，所述移动通讯终端在空闲模式下停留指定的时间默认为2秒。

优选地，主控设备通过指令修改空闲模式的停留时间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)通过应用本发明中数据业务功耗优化过程和休眠控制过程，可以整体性降低移动通信终端设备的工作能耗。

2)通过应用本发明中开机功耗优化过程和SIM卡初始化功耗优化过程，可以在需要频繁开关机的特定应用场景下，大幅度降低移动通信终端设备的工作能耗。

3)通过应用本发明中据业务功耗优化过程，可以降低主控设备的开发难度，减少出错机率，并一定程度上降低主控设备的工作能耗。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明系统各模块结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种低功耗移动通信终端系统，包括如下模块：系统初始化模块、通信协议栈模块、指令解析模块以及应用层协议栈模块；所述系统初始化模块分别与通信协议栈模块、指令解析模块和应用层协议栈模块相连接，所述应用层协议栈模块分别与通信协议栈模块和指令解析模块相连接；其中，

系统初始化模块，其用于在移动通信终端开机后对包括通信协议栈、指令解析、应用层协议栈等模块进行初始化。初始化模块会从移动通信终端的NVRAM中读取配置参数，并传送给需要初始化的其他模块；

通信协议栈模块，其用于通过特定的移动通信协议实现通信终端与运营商网络的连接和数据传输。在系统初始化模块对通信协议栈模块进行初始化时，前者会传入最近一次网络驻留参数，使通信协议栈直接利用该参数进行网络注册，省去了全频段扫描和驻留尝试的时间及能量消耗。在进行SIM卡初始化时，本模块会根据需要读取SIM卡中的数据，而不是将SIM卡数据全部读出，比如当移动通信终端本次开机工作不需要短信功能时，则不读取SIM卡中的短信息文件，通过这种按需裁剪的方式减少了SIM卡初始化的时间及能量消耗；

指令解析模块，其用于接收主控设备发送的指令，解析执行后将执行结果或数据返回给主控设备，该模块在标准AT命令的基础上，实现了一组IP数据透传指令，使得主控设备在进行数据通信时可以直接在通信终端上建立TCP/UDPsocket连接，并发送、接收载荷数据，免除了主控设备和通信终端双方PPPoE会话建立、解除，数据打包、分包、解包的时间及能量消耗；

应用层协议栈模块，其用于接收指令解析模块输出的应用层业务指令(如HTTPGET等)，根据具体的应用层协议类型，对数据进行组包，将数据包发送给通信协议栈模块，并等待接收返回的数据，最后将返回数据拆包解析为载荷数据，发还给指令解析模块处理。

在本实施例中，载荷数据表示主控设备实际需要发送的数据，即主控设备无需额外为这些数据添加传输协议所需的头部或尾部内容。

实施例2

本实施例提供了一种移动通信终端的低功耗实现方法，包括如下过程：

开机功耗优化过程、SIM卡初始化功耗优化过程、数据业务功耗优化过程、休眠控制过程；其中：

开机功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S101：移动通信终端首次开机时，通过通信协议栈模块按照正常的通信协议流程搜索、注册到移动网路；

步骤S102：首次注册成功后，将网络注册相关的，包括不限于注册频点、小区ID、信号质量等数据存储到NVRAM或其他掉电后可保存数据的存储设备中；

步骤S103：移动通信终端再次开机后，从步骤S102所述存储设备中读取网络注册数据，并根据该数据直接向制定频点上的指定小区发起注册请求，省略掉网络搜索注册的其他不必要步骤；

步骤S104：当步骤S103的注册请求失败时，回到步骤1所述的注册流程。

SIM卡初始化功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S201：移动通信终端开机后，读取NVRAM或其他掉电后可保存数据的存储设备中存储的SIM卡功能需求信息；

步骤S202：根据步骤S201所得信息，选择性的读取并初始化SIM中的数据文件，忽略掉需求信息中不必要的读取和初始化操作。

数据业务功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S301：指令解析模块接收主控设备的数据传输请求指令，配置好相关网络参数；

步骤S302：主控设备根据步骤1中的业务参数建立PDP链路以及Socket端口，如果业务类型为TCP业务，则根据远程主机IP地址或域名连接到远程主机；

步骤S303：将主控设备输入输出端口切换为透传模式，该步骤根据步骤1的具体参数不同，可以是主动切换或等待特定指令被动切换；

步骤S304：

-接收主控设备在透传模式下发来的载荷数据，并通过步骤2中建立的Socket端口发送该数据；

-当协议栈接收到远程主机发来的数据或回应时，将收到的载荷数据通过特定的指令格式上报给主控设备；

步骤S304中的两个过程没有特定的先后顺序，且在数据业务终止前会反复进行，具体的执行顺序视具体的业务类型以及远程主机和主控设备的行为而定；

步骤S305：当数据传输完毕，或数据传输量、传输时间、传输次数等条件满足步骤S301中指定的配置值时，输入输出端口退出透传模式，转回指令模式，同时关闭相关的Socket及PDP连接，并释放相关网络资源。

休眠控制方法，包含如下步骤

步骤S401：移动通信终端开机并初始化完成后，移动通信终端仅通过通信协议栈模块维持与移动网络间的心跳，并将系统初始化模块、指令解析模块和应用层协议栈模块关闭，进入休眠模式；

步骤S402：当主控设备发送指令时，移动通信终端退出休眠状态，并处理相关指令。当指令处理完毕后，若此时没有进行数据业务或其他移动网络业务(如短信发送，语音呼叫等)，则移动通信终端进入空闲模式。若有上述业务正在进行，则当业务完成后，移动通信终端进入空闲模式；

步骤S403：移动通信终端在空闲模式下停留指定的时间(默认为2秒)后，按照与步骤1相同的方式重新进入休眠模式；

主控设备可通过特定的指令修改空闲模式的停留时间。

上述两个实施例提供的低功耗移动通信终端系统及低功耗实现方法，解决了如下技术问题：

1)通过精简SIM卡子系统初始化的步骤流程，缩短终端的开机初始化时间及平均功耗。

2)通过缓存网络注册数据，精简网络搜索和注册的步骤流程，缩短终端的网络注册时间及平均功耗。

3)通过内置应用层网络协议栈和数据透传指令接口，使主控设备进行数据业务时，可以直接传输载荷数据，减少主控设备和通信终端之间的传输时间及平均功耗。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种低功耗移动通信终端系统，其特征在于，包括系统初始化模块、通信协议栈模块、指令解析模块以及应用层协议栈模块；所述系统初始化模块分别与通信协议栈模块、指令解析模块和应用层协议栈模块相连接，所述应用层协议栈模块分别与通信协议栈模块和指令解析模块相连接；其中：

所述系统初始化模块用于在系统开机后对通信协议栈模块、指令解析模块和/或应用层协议栈模块进行初始化；

所述通信协议栈模块用于通过特定的移动通信协议实现移动通信终端与运营商网络的连接和数据传输；所述特定的移动通信协议具体为3GPP组织所制定和认可的标准移动通信协议；所述指令解析模块用于接收主控设备发送的指令，对指令解析执行后将执行结果或执行数据返回给主控设备，并输出应用层业务指令；所述指令解析模块在3GPP相关标准AT命令的基础上，实现IP数据透传指令，使得主控设备在进行数据通信时直接在移动通信终端上建立TCP/UDPsocket连接，并发送、接收载荷数据；

所述应用层协议栈模块用于接收指令解析模块输出的应用层业务指令，并根据应用层协议类型，对数据进行组包，将组包后的数据包发送给通信协议栈模块，并等待接收返回的数据，最后将返回数据拆包解析为载荷数据，发还给指令解析模块处理。

2.根据权利要求1所述的低功耗移动通信终端系统，其特征在于，所述系统初始化模块从移动通信终端的存储设备中读取配置参数，并传送给需要初始化的其他模块。

3.根据权利要求1所述的低功耗移动通信终端系统，其特征在于，在系统初始化模块对通信协议栈模块进行初始化时，系统初始化模块传入最近一次网络驻留参数，使通信协议栈直接利用该参数进行网络注册；在进行SIM卡初始化时，通信协议栈模块根据需要读取SIM卡中的数据。

4.根据权利要求1所述的低功耗移动通信终端系统，其特征在于，所述应用层业务指令包括配置连接参数、建立连接、发送数据、事件上报、读取数据、关闭连接；所述应用层协议类型包括TCP、UDP、HTTP、FTP、SMTP、HTTPS、FTPS。

5.一种移动通信终端系统的低功耗实现方法，其特征在于，包括如下过程：

-开机功耗优化过程，包括如下步骤；

步骤S101，移动通讯终端首次开机时，通过通信协议栈模块按照通信协议流程搜索、注册到移动网络；

步骤S102，首次注册成功后，将与注册相关的网络注册数据存储至存储设备中；所述网络注册数据包括如下任一种或任多种：注册频点、小区ID、信号质量；

步骤S103，移动通讯终端再次开机后，从步骤S102所述存储设备中读取网络注册数据，并根据该网络注册数据直接向制定频点上的指定小区发起注册请求；

步骤S104，当步骤S103的注册请求失败时，回到步骤S101重新开始注册流程；

-SIM卡初始化功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S201，移动通讯终端开机后，读取存储设备中的SIM卡功能需求信息；

步骤S202，根据步骤S201所得的SIM卡功能需求信息，根据需要选择性的读取并初始化SIM卡中数据文件；

-数据业务功耗优化过程，包含如下步骤：

步骤S301，指令解析模块接收主控设备的数据传输请求指令，配置相关业务类型的网络参数；

步骤S302，主控设备根据步骤S301中的业务类型建立PDP链路以及Socket端口，如果业务类型为TCP业务，则根据远程主机IP地址或域名连接到远程主机；

步骤S303，将主控设备输入输出端口由指令模式切换为透传模式；

步骤S304，包括如下过程：

-接收主控设备在透传模式下发来的载荷数据，并通过步骤S302中建立的Socket端口和PDP链路发送该数据；

-当应用层协议栈模块接收到远程主机发来的数据或回应事件时，将收到的载荷数据或错误信息通过特定的指令格式上报给主控设备；

步骤S305，当载荷数据上报传输完毕，或数据传输量、传输时间、传输次数条件满足步骤S301中指定的配置值时，输入输出端口退出透传模式，转回指令模式，同时关闭相关的Socket端口及PDP连接，并释放相关网络资源；

-休眠控制过程，包含如下步骤：

步骤S401，移动通讯终端开机并初始化完成后，移动通讯终端仅通过通信协议栈模块维持与移动网络之间的心跳，并将系统初始化模块、指令解析模块和应用层协议栈模块关闭，进入休眠模式；

步骤S402：当主控设备发送指令时，移动通讯终端自动唤醒，退出休眠模式，并处理相关指令；当指令处理完毕后，若此时没有进行数据业务或其他移动网络业务，则移动通讯终端进入空闲模式；若有数据业务或其他移动网络业务正在进行，则当业务完成后，移动通讯终端进入空闲模式；

步骤S403：移动通讯终端在空闲模式下停留指定的时间后，按照与步骤S401相同的方式重新进入休眠模式。

6.根据权利要求5所述的移动通信终端系统的低功耗实现方法，其特征在于，所述存储设备包括如下任一种：移动通讯终端的存储设备、掉电后能够保存数据的其他存储设备。

7.根据权利要求5所述的移动通信终端系统的低功耗实现方法，其特征在于，步骤S303中的透传模式切换根据步骤S301的网络参数不同，采用主动切换或等待主控设备被动切换。

8.根据权利要求5所述的移动通信终端系统的低功耗实现方法，其特征在于，步骤S304中的两个过程没有特定的先后顺序，且在数据业务终止前反复进行，执行顺序根据具体的业务类型以及远程主机和主控设备的行为而定；

所述特定的指令格式中包括如下任一项或任多项参数：

连接序号；

数据大小；

错误码；

错误描述。

9.根据权利要求5所述的移动通信终端系统的低功耗实现方法，其特征在于，所述其他移动网络业务包括短信发送、语音呼叫。

10.根据权利要求5所述的移动通信终端系统的低功耗实现方法，其特征在于，所述移动通讯终端在空闲模式下停留指定的时间默认为2秒；主控设备通过指令修改空闲模式的停留时间。