CN110113266B - 一种模块化的4g路由器及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种模块化的4G路由器及其工作方法。其中，一种模块化的4G路由器，包括射频部分，其用于产生LTE射频模拟信号；CP核心部分，其包括LTE基带模块，所述LTE基带模块与射频部分相连接，实现LTE射频模拟信号与LTE基带模块支持的数字信号相互转换；AP核心部分，其与CP核心部分通过核间消息通道进行通信，实现AP核心部分和CP核心部分两者之间的AT指令数据的交互以及网络数据的交互。本公开将4G路由器集成到模组里，以实现小型化的设以及产品集成化应用。

Description

一种模块化的4G路由器及其工作方法
技术领域
本公开属于路由器领域，尤其涉及一种模块化的4G路由器及其工作方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前市面上的4G路由器，以桌面式和导轨式等独立使用的设备为主，还存在一些PCBA形式的4G路由器。发明人发现，现有的4G路由器的硬件系统中，包含4G模组和运行嵌入式系统的芯片，这样导致电路板的尺寸较大。因为受限于产品的尺寸，对于希望将路由器集成到产品内部的用户来说，是比较困难的。用户必须要在自己的产品上，完整的开发一个4G路由器的子系统，增加了产品开发的难度和开发周期。
发明内容
为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种模块化的4G路由器，其将4G路由器集成到模组里，以实现小型化的设以及产品集成化应用。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种模块化的4G路由器，包括：
射频部分，其用于产生LTE射频模拟信号；
CP核心部分，其包括LTE基带模块，所述LTE基带模块与射频部分相连接，实现LTE射频模拟信号与LTE基带模块支持的数字信号相互转换；
AP核心部分，其与CP核心部分通过核间消息通道进行通信，实现AP核心部分和CP核心部分两者之间的AT指令数据的交互以及网络数据的交互。
作为一种实施方式，所述射频部分包括无线收发器、放大器和滤波器，所述无线收发器与天线相连。
其中，发送和接收射频模拟信号，完成与基站间的信息交互，实现注册网络。
作为一种实施方式，所述CP核心部分，还包括：第一应用层模块、第一AT指令模块和第一底层驱动模块；
所述LTE基带模块与第一底层驱动模块相互通信，所述第一底层驱动模块通过第一AT指令模块与第一应用层模块相互通信。
其中，CP核心整体实现的功能就是网络通信。第一应用层模块负责与AP核心部分的通信。第一应用层模块通过AT指令数据与第一AT指令模块通信，实现网络连接功能。
作为一种实施方式，所述CP核心部分，还包括：第一VOLTE模块和第一TCP/IP协议栈模块；
所述第一底层驱动模块还依次通过第一TCP/IP协议栈模块和第一VOLTE模块与第一应用层模块相互通信。
其中，网络功能还依赖于第一TCP/IP协议栈模块，TCP/IP协议栈模块为第一应用层模块提供协议解析支持，第一应用层模块对外设的控制，需要借助于第一底层驱动模块，例如IO口的控制。
作为一种实施方式，所述AP核心部分包括：第二应用层模块、第二AT指令模块、Linux内核模块、第二底层驱动模块和以太网模块；
所述以太网模块与第二底层驱动模块相互通信，所述第二底层驱动模块与Linux内核模块相互通信，所述Linux内核模块与第二AT指令模块相互通信，所述第二AT指令模块与第二应用层模块相互通信。
作为一种实施方式，所述AP核心部分还包括：第二VOLTE模块和第二TCP/IP协议栈模块；
所述第二底层驱动模块与第二TCP/IP协议栈模块相互通信，所述第二TCP/IP协议栈模块与第二VOLTE模块相互通信，所述第二VOLTE模块与第二应用层模块相互通信。
第二应用层模块是AP核心部分的主要逻辑功能的实现模块，如多网络模式之前的切换规则，各种防火墙规则的设置等应用级的功能都在本模块内实现。第二应用层模块的功能实现是基于Linux内核模块的，Linux内核模块为第二应用层模块提供运行支持，它们是操作系统与应用之间的关系。第二应用层模块通过AT指令与第二AT指令模块交互，实现应用层与物理层的通信。第二应用层模块的上层网络功能依赖于第二TCP/IP协议栈模块和以太网模块。第二应用层模块对外设的控制，需要借助于第二底层驱动模块。
作为一种实施方式，所述第一底层驱动模块和第二底层驱动模块之间相互通信。
为了解决上述问题，本公开的第二个方面提供一种模块化的4G路由器的工作方法。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种模块化的4G路由器的工作方法，包括：
模块化的4G路由器启动之后，CP核心部分初始化SIM卡的接口电路，读取SIM卡上存储的信息，产生相应的控制信号，操控射频部分发送和接收射频模拟信号，完成与基站间的信息交互，实现注册网络；
AP核心部分读取已存储的网络配置信息，解析网络配置信息，再与CP核心部分进行通信，发送相应交互命令，实现网络激活，最终达到连接网络的功能。
本公开的有益效果是：
本公开将一个4G路由器的功能，集成到一个模组里面，实现了小型化的设计，可以很容易的实现产品集成化应用，其中，4G路由器的CP核心部分初始化SIM卡的接口电路，读取SIM卡上存储的信息，产生相应的控制信号，操控射频部分发送和接收射频模拟信号，完成与基站间的信息交互，实现注册网络；AP核心部分读取已存储的网络配置信息，解析网络配置信息，再与CP核心部分进行通信，发送相应交互命令，实现网络激活，快速稳定地实现连接网络的功能。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例提供的一种模块化的4G路由器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
如图1所述，本实施例的一种模块化的4G路由器，包括：
射频部分，其用于产生LTE射频模拟信号；
CP核心部分，其包括LTE基带模块，所述LTE基带模块与射频部分相连接，实现LTE射频模拟信号与LTE基带模块支持的数字信号相互转换；
AP核心部分，其与CP核心部分通过核间消息通道进行通信，实现AP核心部分和CP核心部分两者之间的AT指令数据的交互以及网络数据的交互
具体地，所述射频部分包括无线收发器、放大器和滤波器，所述无线收发器与天线相连。
所述CP核心部分，还包括：第一应用层模块、第一AT指令模块、第一VOLTE模块、第一TCP/IP协议栈模块和第一底层驱动模块。
所述LTE基带模块与第一底层驱动模块相互通信，所述第一底层驱动模块通过第一AT指令模块与第一应用层模块相互通信，所述第一底层驱动模块还依次通过第一TCP/IP协议栈模块和第一VOLTE模块与第一应用层模块相互通信。
具体地，第一应用层模块是面向应用实体，比如SIM卡的接口电路等。
需要说明的是，第二应用层模块也是面向应用实体，比如SIM卡的接口电路等其他应用实体。
其中，VOLTE：长期演进语音承载(英语：Voiceover Long-Term Evolution，缩写VOLTE)是一个面向手机和数据终端的高速无线通信标准。它基于IP多媒体子系统(IMS)网络，在LTE上使用为控制层面(Control plane)和语音服务的媒体层面(Media plane)特制的配置文件(由GSM协会在PRD IR.92中定义)，这使语音服务(控制和媒体层面)作为数据流在LTE数据承载网络中传输，而不再需维护和依赖传统的电路交换语音网络。VoLTE的语音和数据容量超过3G UMTS三倍以上，超过2G GSM六倍以上。因为VoLTE数据包信头比未优化的VoIP/LTE更小，它也更有效地利用了带宽。
需要说明的是，第一VOLTE模块和第二VOLTE模块均为现有结构。
所述CP核心部分的工作原理为：
CP核心整体实现的功能就是网络通信。第一应用层模块负责与AP核心部分的通信。第一应用层模块通过AT指令数据与第一AT指令模块通信，实现网络连接功能。网络功能还依赖于第一TCP/IP协议栈模块，TCP/IP协议栈模块为第一应用层模块提供协议解析支持，第一应用层模块对外设的控制，需要借助于第一底层驱动模块，例如IO口的控制。
所述AP核心部分包括：第二应用层模块、第二AT指令模块、第二VOLTE模块、Linux内核模块、第二TCP/IP协议栈模块、第二底层驱动模块和以太网模块。
所述第一底层驱动模块和第二底层驱动模块之间相互通信。
具体地，第一底层驱动模块和第二底层驱动模块的结构均为现有驱动电路结构，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择，此处不再详述。
所述以太网模块与第二底层驱动模块相互通信，所述第二底层驱动模块与Linux内核模块相互通信，所述Linux内核模块与第二AT指令模块相互通信，所述第二AT指令模块与第二应用层模块相互通信；
所述第二底层驱动模块与第二TCP/IP协议栈模块相互通信，所述第二TCP/IP协议栈模块与第二VOLTE模块相互通信，所述第二VOLTE模块与第二应用层模块相互通信。
AP核心部分的以太网模块，实现路由器与外界设备相连接，对外提供WAN口和LAN口的功能。
所述AP核心部分的工作原理为：
第二应用层模块是AP核心部分的主要逻辑功能的实现模块，如多网络模式之前的切换规则，各种防火墙规则的设置等应用级的功能都在本模块内实现。第二应用层模块的功能实现是基于Linux内核模块的，Linux内核模块为第二应用层模块提供运行支持，它们是操作系统与应用之间的关系。第二应用层模块通过AT指令与第二AT指令模块交互，实现应用层与物理层的通信。第二应用层模块的上层网络功能依赖于第二TCP/IP协议栈模块和以太网模块。第二应用层模块对外设的控制，需要借助于第二底层驱动模块。
其中，第一TCP/IP协议栈模块和第二TCP/IP协议栈模块中均存储有TCP/IP协议。
AP核心部分的Linux内核模块和应用层模块共同实现了路由器相关的功能，主要包括路由表功能、防火墙功能、VPN功能等。
Linux内核内部集成了路由器功能的基础组件，路由器功能是有各种路由协议所组成，例如网卡转发协议、NAT协议、VPN协议，iptable等，Linux内核模块提供了各种配置规则的接口，应用层模块通过调用这些接口，实现对路由协议规则的配置，从而完成需要的功能。
本实施例的一种模块化的4G路由器的工作方法，包括：
模块化的4G路由器启动之后，CP核心部分初始化SIM卡的接口电路，读取SIM卡上存储的信息，产生相应的控制信号，操控射频部分发送和接收射频模拟信号，完成与基站间的信息交互，实现注册网络；
AP核心部分读取已存储的网络配置信息，解析网络配置信息，再与CP核心部分进行通信，发送相应交互命令，实现网络激活，最终达到连接网络的功能。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模块化的4G路由器，其特征在于，包括：
射频部分，其用于产生LTE射频模拟信号；
CP核心部分，其包括LTE基带模块，所述LTE基带模块与射频部分相连接，实现LTE射频模拟信号与LTE基带模块支持的数字信号相互转换；所述CP核心部分，还包括：第一应用层模块、第一AT指令模块和第一底层驱动模块；
所述LTE基带模块与第一底层驱动模块相互通信，所述第一底层驱动模块通过第一AT指令模块与第一应用层模块相互通信；
AP核心部分，其与CP核心部分通过核间消息通道进行通信，实现AP核心部分和CP核心部分两者之间的AT指令数据的交互以及网络数据的交互。
2.如权利要求1所述的一种模块化的4G路由器，其特征在于，所述射频部分包括无线收发器、放大器和滤波器，所述无线收发器与天线相连。
3.如权利要求1所述的一种模块化的4G路由器，其特征在于，所述CP核心部分，还包括：第一VOLTE模块和第一TCP/IP协议栈模块；
所述第一底层驱动模块还依次通过第一TCP/IP协议栈模块和第一VOLTE模块与第一应用层模块相互通信。
4.如权利要求1所述的一种模块化的4G路由器，其特征在于，所述AP核心部分包括：第二应用层模块、第二AT指令模块、Linux内核模块、第二底层驱动模块和以太网模块；
所述以太网模块与第二底层驱动模块相互通信，所述第二底层驱动模块与Linux内核模块相互通信，所述Linux内核模块与第二AT指令模块相互通信，所述第二AT指令模块与第二应用层模块相互通信。
5.如权利要求4所述的一种模块化的4G路由器，其特征在于，所述AP核心部分还包括：第二VOLTE模块和第二TCP/IP协议栈模块；
所述第二底层驱动模块与第二TCP/IP协议栈模块相互通信，所述第二TCP/IP协议栈模块与第二VOLTE模块相互通信，所述第二VOLTE模块与第二应用层模块相互通信。
6.如权利要求4所述的一种模块化的4G路由器，其特征在于，所述第一底层驱动模块和第二底层驱动模块之间相互通信。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的模块化的4G路由器的工作方法，其特征在于，包括：
模块化的4G路由器启动之后，CP核心部分初始化SIM卡的接口电路，读取SIM卡上存储的信息，产生相应的控制信号，操控射频部分发送和接收射频模拟信号，完成与基站间的信息交互，实现注册网络；
AP核心部分读取已存储的网络配置信息，解析网络配置信息，再与CP核心部分进行通信，发送相应交互命令，实现网络激活，最终达到连接网络的功能。
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