CN110677847B - 公共交通车载机ndis拨号方法 - Google Patents

公共交通车载机ndis拨号方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种公共交通车载机NDIS拨号方法，将NDIS拨号方式随双拨号（PPP&QMI拨号）方式和ppp拨号方式一起作为phone模块的一部分。通过UI设置拨号方式以及认证方式，UI设置拨号方式是将拨号方式和认证方式储存在Para参数配置文件中，并通知到phone模块；拨号方式和认证方式，在运行中不可配置，需要重启phone程序或重启车载机才有效。具有灵活的配置功能，且能够提供稳定可靠的网络，可提供更快速的网络，实现车载机两个ip功能。当其中一个网络中断，另外一个保证网络正常。

Description

公共交通车载机NDIS拨号方法
技术领域
公交车辆车载机网络改进技术领域，具体涉及一种应用于公共交通车载机的NDIS拨号技术。
背景技术
目前很多公司车载机使用的为PPP拨号，PPP拨号是3G时代产物，存在技术陈旧、网速慢、拨号速度慢、封包和解包需要消耗更多资源等问题，国内很多厂家已不再使用PPP拨号方式，都在积极开发新的拨号方式。现在新的4G模块目前都支持了好几种的新的拨号方式，包含NDIS拨号、RNDIS拨号、QMI拨号等。
现有车载机网络一直存在掉线黄球问题，为了解决这一问题，提升技术整体水平，十分有必要研究和实现新的拨号方式，实现通用的、可靠的NDIS拨号方式技术预研。
发明内容
针对现有车载机网络一直存在掉线黄球问题，考虑到代码兼容性问题和ppp拨号不可替代性问题，本发明提供一种用以实现ppp拨号、NDIS拨号、NDIS和PPP拨号。
实现上述目的所采用的技术方案：一种公共交通车载机NDIS拨号方法，从现有4G模块中编译出GobiNet.ko文件，所述的GobiNet.ko需要满足以下几点：①GobiNet驱动产生网卡名字，必须是wwan0；②必须反复验证GobiNet驱动拨号流程；③insmod GobiNet.ko文件不出问题。
将NDIS拨号方式随双拨号(PPP&QMI拨号)方式和ppp拨号方式一起作为phone模块的一部分。
通过UI设置拨号方式以及认证方式，UI设置拨号方式是将拨号方式和认证方式储存在Para参数配置文件中，并通知到phone模块；拨号方式和认证方式，在运行中不可配置，需要重启phone程序或重启车载机才有效。
所述NDIS拨号的模型包括车载机、4G模块AP侧和基站无线网络，车载机向4G模块AP侧发起业务请求并接收返回业务结果，4G模块AP侧与基站无线网络之间获取IP地址或DNS地址；车载机向4G模块AP侧的DHCP过程中，报文收发至少包括：车载机向4G模块AP侧发送DHCP Discover报文，并接收DHCP Offer报文，发送DHCP request报文，并接收DHCP ACK；车载机向4G模块AP侧的ARP过程中，车载机向4G模块AP侧发送ARP Request(地址解析协议请求)，并接收ARP ACK(地址解析协议确认)；车载机与基站无线网络直接进行ip数据包的数据传输；车载机向4G模块AP侧请求是否ip地址业务，并接收返回结果；4G模块AP侧和基站无线网络之间存在请求是否ip地址业务，并接收返回结果。
进行NDIS拨号时拨号流程被设计为一个状态机，该状态机有3个工作常态。分别是拨号前、拨号中和拨号完成状态。每个状态下工作流程描述如下.
拨号前状态，该状态下，会根据sim卡状态、驻网状态，应用层配置等条件判断是否符合拨号条件，若符合拨号条件，则进入拨号中状态，若不符合拨号条件，则继续驻留在拨号前状态，等待拨号条件满足。
拨号中状态，拨号类会根据配置，执行NDIS拨号或PPP拨号或双拨号动作。拨号成功，则进入拨号完成状态，拨号失败，则返回拨号前状态。
拨号完成状态下，拨号类监控联网状态，判断网络是否正常，若网络正常，则驻留在拨号完成状态，继续监控联网状态。若网络异常，则返回拨号前状态。
进一步地，进行NDIS拨号时，程序判断符合NDIS拨号的条件，执行NDIS拨号动作如下：
(1)判断NDIS拨号资源是否已准备到位后，
①发送AT指令，关闭NDIS拨号流程；
②杀掉udhcpc进程；
③关闭wwan0接口；
保证下次NDIS拨号的资源准备到位。
(2)开始NDIS拨号的过程：
①向运营商发送用户名、密码等鉴权内容；
②发送NDIS拨号请求指令，并同步等待结果；
运行udhcpc向运营商获取IP，若正常获取IP，则NDIS拨号完成，否则，NDIS拨号失败。返回拨号前状态，继续拨号流程。
进一步地，进行NDIS拨号时对SIM卡状态检查，SIM卡状态正常时进入拨号状态，否则停止拨号进入异常条件判断并处理，拨号过程中检查是否存在网卡ip地址，如果有则完成拨号，否则停止拨号进入异常条件判断并处理，异常条件判断时如果存在SIM信息则通过重拨或切换飞行模式或重启模块后进入拨号状态，异常条件判断时如果不存在SIM信息则进入拨号前状态并重新检查SIM卡状态，拨号完成后运行udhcpc获取新ip地址，或者根据重拨标志再次进入拨号前状态并重新检查SIM卡状态。
所述的NDIS拨号过程中，停止拨号后如果已拨号则发送AT$QCRMCALL＝0,1，同时运行程序killall-9udhcpc和ifconfig wwan0 down；开始NDIS拨号后，则设置鉴权方式和用于密码、禁止其他任何AT指令发送，超时等待返回QCRMSALL：1，V4。
还同时存在的拨号方式1：phone程序通过获取参数模块相关参数来获取拨号方式，再应用于具体拨号方式类。
还同时存在的拨号方式2：由通过网卡监测ppp和NDIS拨号状态，将ppp和NDIS是否拨号的状态发送至网络，经网络提供3G或4G的ppp拨号方式或通过4G的NDIS拨号方式。
单拨NDIS方式实现过程中，NDIS拨号方式中当拨号状态出现异常时的处理方式为重播、进入飞行模式或重启模式。
拨号程序不统一问题的解决方法：(1)采用AT指令拨号AT$QCRMCALL＝1,1；(2)等待返回QCRMCALL:1,V4；(3)运行udhcpc获取wwan0的ip。
PPP拨号、NDIS拨号、PPP&NDIS拨号程序共存时的解决方法：(1)创建一个模块拨号类基类；(2)拨号方式从参数获取后，实例化拨号类；(3)网络管理loop运行子类中的NetFsm()。
本发明的技术效果：
具有灵活的配置功能：(1)可选配置的拨号方式。现场售后人员可以选择PPP拨号、QMI拨号和PPP&QMI拨号三种拨号方式。PPP拨号与改进之前完全一样。QMI拨号是NDIS拨号的一种具体实现，ppp&QMI拨号是双拨号。(2)可选配置的认证方式。在确定是由于认证方式不对导致的通讯中断，现场人员可以选择CHAP拨号、PAP拨号和CHAP&PAP拨号三种认证方式，通过认证，然后正常联网。
提供稳定可靠的网络：(1)NDIS拨号比PPP拨号更有优势，因此可提供更稳定的网络。(2)NDIS拨号比PPP拨号，可提供更快速的网络。(3)双拨号具有PPP拨号第二路APN，NDIS拨第一路APN。实现车载机两个ip功能。当其中一个网络中断，另外一个保证网络正常。
附图说明
图1是phone模块中NDIS拨号功能方框图。
图2是UI设置NDIS参数的示意图。
图3是UI显示拨号状态的示意图。
图4是UI设置设置拨号方式以及认证方式示意图。
图5是多种拨号方式实现情况之一。
图6是多种拨号方式实现情况之二。
图7是NDIS拨号方式基本的拨号状态转换流程图一。
图8是NDIS拨号方式基本的拨号状态转换流程图二。
图9是NDIS拨号模型图。
图10是现有NDIS拨号的TCP/IP模型图。
具体实施方式
国内外技术研究路径和趋势分析：NDIS拨号是一种技术规范，NDIS拨号的TCP/IP模型如图10。目前实现NDIS拨号有以下几条技术途径。(1)采用GobiNet驱动，AT指令拨号，运行udhcp。(2)采用GobiNet驱动，拨号程序拨号,运行udhcp。(3)采用QMI-WWAN驱动，AT指令拨号，运行udhcp。(4)采用QMI-WWAN驱动，拨号程序拨号，运行udhcp。
目前NDIS拨号驱动采用的是外部加载方式。因此驱动既可以使用GobiNet驱动，也可以使用QMI-WWAN驱动。采用AT指令拨号的好处在于，过程简单，非常容易实现，不同平台拨号指令不同，但任何模块都支持模块厂家虽然提供了拨号程序，但是代码结构过于杂乱，一旦出问题，不宜查找问题，并且要面临更换更换拨号程序的风险。
本项目是基于单PPP拨号方式的开发，因此需要建立一个拨号类指针，在模块管理类中具体实体化。在析构拨号类指针时，务必确保模块管理类不再调用拨号类指针。
1.驱动的加载：4G模块都支持GobiNet驱动。厂家都会提供类似于以下代码结构的GobiNet驱动，编译出GobiNet.ko即可。GobiNet.ko尽管是模块厂家提供的，但需要满足以下几点才能投产使用。
(1)GobiNet驱动产生网卡名字，必须是wwan0。
(2)必须反复验证GobiNet驱动拨号流程。
(3)insmod GobiNet.ko不出问题。
2.NDIS拨号功能作为phone模块的一部分，如图1方框中是添加的部分。其中NDIS拨号功能随双拨号功能和ppp拨号功能一起作为phone模块的一部分。
3.UI设置NDIS参数的示意图如图2所示。其中拨号方式、认证方式是设置NDIS参数添加上去的。
4.UI显示拨号状态的示意图如图3所示。其中ppp0地址和wwan0地址为修改项。
5.设置拨号方式以及认证方式。UI设置拨号方式,将拨号方式和认证方式储存在Para参数配置文件中，并通知到phone模块，如图4所示。需要注意的是，拨号方式和认证方式，在运行中不可配置，需要重启phone程序或重启车载机才有效。
6.还可以有多种拨号方式实现情况分别如图5和图6所示。方式1：phone程序通过获取参数模块相关参数来获取拨号方式，再应用于具体拨号方式类。方式2：由通过网卡监测ppp和NDIS拨号状态，将ppp和NDIS是否拨号的状态发送至网络，经网络提供3G或4G的ppp拨号方式或通过4G的NDIS拨号方式。
7.单拨NDIS方式实现，NDIS拨号方式基本的拨号状态转换如图7和图8所示。
如图7是拨号类指针的工作流程图，该流程工作在一个独立的线程空间中，线程入口为硬件初始化完成。拨号流程被设计为一个状态机，该状态机有3个工作常态。分别是拨号前、拨号中和拨号完成状态。每个状态下工作流程描述如下：
拨号前状态，该状态下，会根据sim卡状态、驻网状态，应用层配置等条件判断是否符合拨号条件，若符合拨号条件，则进入拨号中状态，若不符合拨号条件，则继续驻留在拨号前状态，等待拨号条件满足。
拨号中状态，拨号类会根据配置，执行NDIS拨号或PPP拨号或双拨号动作。拨号成功，则进入拨号完成状态，拨号失败，则返回拨号前状态。
拨号完成状态下，拨号类监控联网状态，判断网络是否正常，若网络正常，则驻留在拨号完成状态，继续监控联网状态。若网络异常，则返回拨号前状态。
如图8是NDIS拨号的流程图，程序判断符合NDIS拨号的条件，执行NDIS拨号动作。
首先，判断NDIS拨号资源是否已准备到位后，发送AT指令，关闭NDIS拨号流程；杀掉udhcpc进程；关闭wwan0接口；保证下次NDIS拨号的资源准备到位。
然后，开始NDIS拨号，向运营商发送用户名、密码等鉴权内容；发送NDIS拨号请求指令，并同步等待结果。
最后，运行udhcpc向运营商获取IP，若正常获取IP，则NDIS拨号完成，否则，NDIS拨号失败。返回拨号前状态，继续拨号流程。
8.NDIS拨号模型如图9所示。NDIS拨号的模型包括车载机、4G模块AP侧和基站无线网络，车载机向4G模块AP侧发起业务请求并接收返回业务结果，4G模块AP侧与基站无线网络之间获取IP地址或DNS地址；车载机向4G模块AP侧的DHCP过程中，报文收发至少包括：车载机向4G模块AP侧发送DHCP Discover报文，并接收DHCP Offer报文，发送DHCP request报文，并接收DHCP ACK；车载机向4G模块AP侧的ARP过程中，车载机向4G模块AP侧发送ARPRequest(地址解析协议请求)，并接收ARP ACK(地址解析协议确认)；车载机与基站无线网络直接进行ip数据包的数据传输；车载机向4G模块AP侧请求是否ip地址业务，并接收返回结果；4G模块AP侧和基站无线网络之间存在请求是否ip地址业务，并接收返回结果。
9.实验条件和方法
9.1自测阶段：
Figure BDA0002221619680000091
Figure BDA0002221619680000101
9.2现场验证阶段：
Figure BDA0002221619680000102
10.解决核心、关键技术问题的方法、步骤及风险分析
10.1GobiNet驱动不统一问题的方法：
(1)采用在文件系统rootfs或plugin分区存储不同模块的GobiNet驱动；
(2)phone程序识别到模块后，insmod不同模块的GobiNet.ko驱动。风险分析：Insmod GobiNet.ko时可能会出现进程变D的问题。
10.2拨号程序不统一问题的方法：
(1)采用AT指令拨号AT$QCRMCALL＝1,1；
(2)等待返回QCRMCALL:1,V4；
(3)运行udhcpc获取wwan0的ip。
风险分析：模块非正常返回QCRMCALL:1,V4.导致的拨号失败。10.3PPP拨号、NDIS拨号和PPP&NDIS拨号程序共存问题的解决方法：
(1)创建一个模块拨号类基类；
(2)拨号方式从参数获取后，实例化拨号类；
(3)网络管理loop运行子类中的NetFsm()。
风险分析：拨号类析构后或未实例化时调用模块拨号类资源造成的段错误。
11.对外接口
11.1与驱动的接口
不同的模块使用不同的GobiNet.ko。不同模块的ko储存在同一个位置path，名字不同。
典型的算法如下：
Figure BDA0002221619680000111
Figure BDA0002221619680000121
11.2与UI和para_mgr的接口
UI设置拨号方式、认证方式的标准接口设置。通过参数id标准的消息格式获取参数：
#define PHONE_DIAL_MODEL_SEL (0x42) /*拨号方式*/
#define PHONE_AUTH_MODEL_SEL (0x43) /*认证方式*/
#define PHONE_ACCESS_POINT (0x44) /*接入点*/。
11.3与svr的接口
能够接受svr，“有网络，但网络不通的消息”并处理：
/*************************************************/
/*phone与svr通信命令，网络状态*/
#define PHONE_CHECK_NETWORK 0x0E
/*************************************************/。

Claims (9)

1.一种公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，从现有4G模块中编译出GobiNet.ko文件，所述的GobiNet.ko需要满足以下几点：①GobiNet驱动产生网卡名字，必须是wwan0；②必须反复验证GobiNet驱动拨号流程；③insmod GobiNet.ko文件不出问题；
将NDIS拨号方式、双拨号(PPP&QMI拨号)方式和ppp拨号方式一起作为phone模块的一部分；
通过UI设置拨号方式以及认证方式，UI设置拨号方式是将拨号方式和认证方式储存在Para参数配置文件中，并通知到phone模块；拨号方式和认证方式，在运行中不可配置，需要重启phone程序或重启车载机才有效；
所述NDIS拨号的模型包括车载机、4G模块AP侧和基站无线网络，车载机向4G模块AP侧发起业务请求并接收返回业务结果，4G模块AP侧与基站无线网络之间获取IP地址或DNS地址；车载机向4G模块AP侧的DHCP过程中，报文收发至少包括：车载机向4G模块AP侧发送DHCPDiscover报文，并接收DHCP Offer报文，发送DHCP request报文，并接收DHCP ACK；车载机向4G模块AP侧的ARP过程中，车载机向4G模块AP侧发送ARP Request(地址解析协议请求)，并接收ARP ACK(地址解析协议确认)；车载机与基站无线网络直接进行ip数据包的数据传输；车载机向4G模块AP侧请求是否ip地址业务，并接收返回结果；4G模块AP侧和基站无线网络之间存在请求是否ip地址业务，并接收返回结果；
进行NDIS拨号时拨号流程被设计为一个状态机，该状态机有3 个工作常态；分别是拨号前、拨号中和拨号完成状态；每个状态下工作流程描述如下.
拨号前状态，该状态下，会根据sim卡状态、驻网状态，应用层配置条件判断是否符合拨号条件，若符合拨号条件，则进入拨号中状态，若不符合拨号条件，则继续驻留在拨号前状态，等待拨号条件满足；
拨号中状态，拨号类会根据配置，执行NDIS拨号或PPP拨号或双拨号动作；拨号成功，则进入拨号完成状态，拨号失败，则返回拨号前状态；
拨号完成状态下，拨号类监控联网状态，判断网络是否正常，若网络正常，则驻留在拨号完成状态，继续监控联网状态；若网络异常，则返回拨号前状态。
2.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，进行NDIS拨号时，程序判断符合NDIS拨号的条件，执行NDIS拨号动作如下：
(1)判断NDIS拨号资源是否已准备到位后，
①发送AT指令，关闭NDIS拨号流程
②杀掉udhcpc进程
③关闭wwan0接口
保证下次NDIS拨号的资源准备到位
(2)开始NDIS拨号的过程：
①向运营商发送用户名、密码鉴权内容
②发送NDIS拨号请求指令，并同步等待结果
运行udhcpc向运营商获取IP，若正常获取IP，则NDIS拨号完成，否则，NDIS拨号失败；返回拨号前状态，继续拨号流程。
3.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，所述的NDIS拨号过程中，停止拨号后如果已拨号则发送AT$QCRMCALL＝0,1，同时运行程序killall-9udhcpc和ifconfig wwan0 down；开始NDIS拨号后，则设置鉴权方式和用于密码、禁止其他任何AT指令发送，超时等待返回QCRMSALL：1，V4。
4.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，还同时存在的拨号方式：phone程序通过获取参数模块相关参数来获取拨号方式，再应用于具体拨号方式类。
5.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，还同时存在的拨号方式：由通过网卡监测ppp和NDIS拨号状态，将ppp和NDIS是否拨号的状态发送至网络，经网络提供3G或4G的ppp拨号方式或通过4G的NDIS拨号方式。
6.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，单拨NDIS方式实现过程中，NDIS拨号方式中当拨号状态出现异常时的处理方式为重播、进入飞行模式或重启模式。
7.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，拨号程序不统一问题的解决方法：(1)采用AT指令拨号AT$QCRMCALL＝1,1；(2)等待返回QCRMCALL:1,V4；(3)运行udhcpc获取wwan0的ip。
8.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，PPP拨号、NDIS拨号、PPP&NDIS拨号程序共存时的解决方法：(1)创建一个模块拨号类基类；(2)拨号方式从参数获取后，实例化拨号类；(3)网络管理loop运行子类中的NetFsm()。
9.根据权利要求1所述的公共交通车载机NDIS拨号方法，其特征在于，进行NDIS拨号时对SIM卡状态检查，SIM卡状态正常时进入拨号状态，否则停止拨号进入异常条件判断并处理，拨号过程中检查是否存在网卡ip地址，如果有则完成拨号，否则停止拨号进入异常条件判断并处理，异常条件判断时如果存在SIM信息则通过重拨或切换飞行模式或重启模块后进入拨号状态，异常条件判断时如果不存在SIM信息则进入拨号前状态并重新检查SIM卡状态，拨号完成后运行udhcpc获取新ip地址，或者根据重拨标志再次进入拨号前状态并重新检查SIM卡状态。
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