CN111356123A - 以替换操作模式接入移动电话网的电气设备 - Google Patents

以替换操作模式接入移动电话网的电气设备 Download PDF

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Abstract

设计成在替换操作模式中操作的电气设备，在所述替换操作模式中所述电气设备接入移动电话网(2)，所述电气设备具有设计成管理所述电气设备的操作的中央处理组件(3)、用于接收SIM卡(16)的接收设备(15)、用于检测SIM卡的存在的在场检测器(17)、以及专用于与所述移动电话网通信并链接到所述接收设备(15)的通信模块(6)，所述电气设备的特征在于，所述中央处理组件(3)包括链接到所述在场检测器(17)的检测输入端(22)，使得所述中央处理组件(3)被设计成在无需激活所述通信模块(6)的情况下确定所述SIM卡(16)是否位于所述接收设备(15)中。

Description

以替换操作模式接入移动电话网的电气设备
技术领域
本发明涉及以替换操作模式接入移动电话网的电气设备的领域。
背景技术
移动电话非常常规地接收旨在在移动电话网中标识移动电话的用户的SIM(订户身份模块)卡。移动电话因而使其用途适应于用户向负责移动电话网的运营商订阅的各个条件。移动电话在处于标称操作模式时旨在接入移动电话网。
一些电气设备旨在在它们不是处于标称操作模式中操作而是仅在替换操作模式(不同于标称操作模式)中操作时接入移动电话网。
配备有双WAN/xDSL(WAN是全球区域网的缩写，而DSL是数字订户线的缩写)和4G通信接口的家庭网关因而是已知的。在这些家庭网关中的一些中，与4G移动电话网的通信功能被间歇和临时地使用来补偿xDSL网络的失败。移动电话网随后被使用以允许家庭网关通过由移动电话网支持的数据链路接入因特网。
此类家庭网关因此在标称操作模式中操作(其中家庭网关接入xDSL网络并且没有接入移动电话网)以及在替换或后备操作模式中操作(其中家庭网关接入移动电话网)。
这一家庭网关常规上具有管理家庭网关的操作的中央处理器、专用于与移动电话网通信的通信模块、以及当然，用于接收SIM卡的接收设备和用于检测接收设备中SIM卡的存在的在场检测器。具体而言，中央处理器在必要时激活和停用通信模块。
发明目标
本发明的目标是显著地降低在替换操作模式中接入移动电话网的电气设备的耗电。
发明内容
为了达成这一目标，提出了一种设计成在标称操作模式和替换操作模式中操作的电气设备，在所述标称操作模式中所述电气设备不接入移动电话网，在所述替换操作模式中所述电气设备接入所述移动电话网，所述电气设备具有设计成管理所述电气设备的操作的中央处理组件、用于接收SIM卡的接收设备、用于检测SIM卡在所述接收设备中的存在的在场检测器、以及专用于与所述移动电话网通信并链接到所述接收设备的通信模块，所述中央处理组件尤其被设计成激活和停用所述通信模块，所述电气设备的特征在于，所述中央处理组件包括链接到所述在场检测器的输出端的检测输入端，使得所述中央处理组件被设计成在无需激活所述通信模块的情况下确定所述SIM卡是否位于所述接收设备中。
所述电气设备(例如家庭网关)因此包括管理电气设备的操作并且尤其在有必要使用通信模块时激活通信模块的中央处理组件(例如，处理器)。
中央处理组件因而在电气设备处于需要实现替换操作模式的情况中时激活通信模块。为了确保替换操作模式实际上是可用的，有必要定期检查SIM卡实际上存在于电气设备中。
在现有技术的常规电气设备中，仅通信模块被链接到用于检测SIM卡在接收设备中的存在的在场检测器，这样以便检查SIM卡实际上存在，中央处理组件必须定期激活通信模块。
本发明的电气设备的中央处理组件在它这一方直接链接到在场检测器，使得中央处理组件能够在无需激活通信模块并且因此无需所述通信模块被供电的情况下确定SIM卡是否存在。
现在，通信模块的电力消耗相对高。与现有技术的电气设备相比，根据本发明的电气设备(其中通信模块不必被激活就能确定SIM卡是否存在)因此展现出显著更低的电力消耗。
另外还提出了一种在刚描述的电气设备的中央处理组件中实现的通信方法，包括以下步骤：
采集所述中央处理组件的检测输入端上的检测信号；
根据所述检测信号来确定所述SIM卡是否存在于所述接收设备中；
如果所述SIM卡缺失，则产生旨在送给所述用户的第一警报消息。
还提出了一种计算机程序，该计算机程序包括用于供电气设备的中央处理组件实现刚描述的通信方法的指令。
还提出了存储装置，其特征在于，它们存储包括用于供电气设备的中央处理组件实现刚描述的通信方法的指令的计算机程序。
鉴于以下对本发明的实现的一个特定的非限制性模式的描述，将更好地理解本发明。
附图说明
将对附图作出参考，其中：
[图1]图1示出了根据本发明的电气设备的示图；
[图2]图2示出了根据本发明的由电气设备实现的通信方法的各检测步骤；
[图3]图3示出了该通信方法的各检查步骤。
具体实施方式
参考图1，在这一情形中，本发明实现在家庭网关1中。
家庭网关1可以在标称操作模式(其中家庭网关1没有接入移动电话网2)和替换操作模式(其中家庭网关1接入移动电话网2)中操作。
在标称操作模式中，家庭网关1经由WAN/xDSL接口链接到因特网7。在替换操作模式中，家庭网关1链接到移动电话网2，例如这是4G、5G、LTE等网络。
替换操作模式是家庭网关1在经由WAN/xDSL接口到因特网7的连接有缺陷时所采取的后备模式。“有缺陷”被理解为意指该连接完全中断、断开连接、或以其他方式不具有允许家庭网关1最优地操作的足够良好的性能。因而，在替换操作模式中，移动电话网2被使用来补偿经由WAN/xDSL接口到因特网7的连接的总故障，还通过组合经由WAN/xDSL接口的因特网7的速度和移动电话网2的速度来改进家庭网关1的操作。替换操作模式被临时和间歇地使用，通常每月几次，一次几个小时。
家庭网关1具有被设计成管理家庭网关1的操作的中央处理组件3。“管理操作”被理解为意指中央处理组件3不专用于仅一个功能，而是负责管理家庭网关1的所有或多个不同子系统，每一不同子系统专用于一个或多个不同功能。
中央处理组件3例如是称为BCM3138且由Broadcom制造的SoC(片上系统)。该SoC包括处理器且负责实现家庭网关1的所有功能性，包括经由WAN/xDSL接口接入因特网。为此，它执行存储在DDR类型的随机存取存储器空间4中NAND FLASH存储器类型的存储器5中的指令。中央处理组件3被设计成执行程序的指令以实现将在下文进一步描述的通信方法。
家庭网关1还具有专用于与移动电话网2进行通信的通信模块6。
通信模块6例如是称为Quectel EG06且由Quectel制造的集成模块。
通信模块6连接到家庭网关1的天线8以使用移动电话网2传送和接收数据。
通信模块6由家庭网关1的共享的电源Vali来供电，该共享的电源Vali也被用来向家庭网关1的其他子系统供电。
中央处理组件3和通信模块6通过四个导体10、11、12、13彼此链接。
导体10形成用于在中央处理组件3和通信模块6之间(双向)交换数据和命令的USB3类型的通信总线的物理支撑。
中央处理组件3能够在导体11上向通信模块6发送RESET(复位)信号，这允许中央处理组件3在出问题的情况下复位通信模块6。
通信模块6在导体12上传送STATUS(状态)信号，从而允许中央处理组件3查明通信模块6处理信息的可用性。
中央处理组件3在导体13上传送PWRKEY(电源键)信号，从而允许中央处理组件3控制通信模块6的打开和关闭。
通信模块6因而由家庭网关1的共享的电源Vali持续供电，并且中央处理组件3能够使用PWRKEY信号来激活或停用通信模块6。
注意，作为替换方案，通信模块6的电源可以是特定电源，专用于通信模块6且由中央处理组件3驱动。中央处理组件3随后将通过驱动该特定电源来激活和停用通信模块6。还可设想这两种解决方案(特定电源和PWRKEY信号)的组合。
家庭网关1还具有用于接收SIM卡16的接收设备15。在这一情形中，用户的SIM卡16符合3GPP TS 21.111标准。接收设备15包括需要将SIM卡16插入其中的特定基座。
接收设备15包括用于检测SIM卡16在接收设备15中的存在的在场检测器17。在这一情形中，在场检测器17是在其输出端18上产生检测信号Sd(这是逻辑信号)的接触器。当在场检测器17检测到SIM卡16缺失时，检测信号Sd处于等于1的逻辑电平(高电平)。当在场检测器17检测到SIM卡16在接收设备15中存在时，检测信号Sd处于等于0的逻辑电平(低状态)。
上拉电阻器R链接到在场检测器17的输出端18。电阻器R具有10kΩ的电阻。电阻器R具有向其提供供电电压Vcc的第一端子和链接到输出端18的第二端子。
接收设备15包括通过六个导体20链接到通信模块6的特定基座，其中在这六个导体上施加了标准化信号。
用于向SIM卡16供电的电源信号VDD被施加到导体20a。接地信号GND被施加到导体20b。用于复位SIM卡的复位信号RST可以在导体20c上由通信模块6传送。DATA信号可以在SIM卡16和通信模块6之间的双向数据交换中在导体20d上交换。形成数据同步时钟的CLK信号在导体20e上由通信模块6传送。
用于检测SIM卡16的存在的在场检测器17的输出端18经由导体20f链接到通信模块6。通信模块6因而接收检测信号Sd。
因而，在中央处理组件3决定家庭网关1应当在替换操作模式中操作时，并且因此在中央处理组件3希望激活与移动电话网2的通信功能性时，中央处理组件3在导体13上生成脉冲(PWRKEY信号)，这具有打开通信模块6的效果。
通过STATUS信号和USB3总线，中央处理组件3建立与通信模块6的对话，其目的尤其是确定运营商的移动电话网2。这一操作可能需要传送链接到SIM卡16的安全验证信息(例如，PIN码)。
通过STATUS信号和USB3总线，中央处理组件3激活通过4G网络与远程设备的通信。
在家庭网关1处于标称操作模式中时，有必要定期检查接收设备15中SIM卡16的存在，以检查替换操作模式的可用性在必要时变得可用。
为此，中央处理组件3包括经由导体23直接链接到在场检测器17的输出端18的检测输入端22。
中央处理组件3因此能够在无需激活通信模块6的情况下确定SIM卡16是否位于接收设备15中：在施加到检测输入端22的检测信号Sd是等于1的逻辑电平时，中央处理组件3检测到SIM卡16缺失，并且在检测信号Sd是等于0的逻辑电平时，中央处理组件3检测到SIM卡16存在。
因而，参考图2，在家庭网关1处于标称操作模式中时，中央处理组件3采集施加到其检测输入端22的检测信号Sd(步骤E1)。
在这一情形中，采集是以规则的时间间隔(例如，每五秒)周期性地执行的。采集时间是使用定时器T来确定的。
采集也可按触发式方式来执行，例如在检测信号Sd从反映缺失的电平变换到反映SIM卡16的存在的电平时，或反之(随后通过中断来作出对检测的引用)。
中央处理组件3读取检测信号Sd(步骤E2)并评估检测信号Sd等于0还是1(步骤E3)。
如果检测信号Sd等于0，则中央处理组件3从这一点推导出SIM卡16存在于接收设备15中(步骤E4)。
如果检测信号是等于1的逻辑电平，则中央处理组件3从这一点推导出SIM卡16缺失，并且因此替换操作模式不可用(步骤E5)。中央处理组件3随后产生旨在送给家庭网关1的用户的第一警报信号。
第一警报信号的目的是通知用户SIM卡16缺失，即没有SIM卡16被插入接收设备15，或者SIM卡16已被移除，并且因此替换操作模式不可用：经由WAN/xDSL接口到因特网的连接的任何将来故障将不能通过到移动电话网2的连接来补偿。
第一警报信号例如是出现在家庭网关1上的视觉指示(例如，在家庭网关1的屏幕上或指示灯上)。第一警报信号也可以是由家庭网关1产生的音频信号。第一警报信号也可以在家庭网关1的WEB管理界面中生成。SMS类型的消息或电子邮件也可被发送。
然而，检测到SIM卡16存在不一定意味着连接到移动电话网2并且因此替换操作模式可用是可能的。
具体而言，将可能设想SIM卡16被插入接收设备15但到移动电话网2的连接不可能，例如如果SIM卡16受损、或者如果SIM卡16不适于提供替换操作模式的功能的运营商的移动电话网2、或者如果移动电话网2由于覆盖问题而不可用、或出于任何其他原因。
因而，有利的是，在检测SIM卡16的步骤(这些步骤在图2中可见)之后，实现检查替换操作模式的可用性的步骤(这些步骤在图3中可见)。这些检查步骤的目的是检查在中央处理组件3检测到SIM卡16刚被插入接收设备15时，到移动电话网2的链路是可使用的。
为此，中央处理组件3尝试建立到移动电话网2的真实连接。
因而，参考图3，在中央处理组件3检测到SIM卡16刚被插入接收设备15时(步骤E10)，中央处理组件3通过将通信模块6打开来激活通信模块6(步骤E11)以尝试连接到移动电话网2(步骤E12)。
中央处理组件3评估该连接尝试是否成功(步骤E13)。
如果连接尝试成功，则中央处理组件3确认替换操作模式是可用的(步骤E14)。
如果否，则中央处理组件3据此推导出替换操作模式不是可用的(步骤E15)。
在这一情形中，中央处理组件3产生旨在送给用户的第二警报信号。第二警报信号可以或可以不类似于第一警报信号。
中央处理组件3随后通过使用PWRKEY信号将通信模块6关闭(或通过将特定电源从通信模块6断开连接——步骤E16)来停用通信模块6。
插入新SIM卡16使得刚描述的步骤(检测和检查步骤)被再次实现。
注意，检查移动电话网2的可用性的步骤只需要在检测到SIM卡16已被插入之后打开几秒钟。通信模块6因而实际上被激活并供电，但达非常简短的历时，使得这些检查步骤需要非常低的电功耗。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是覆盖落在由权利要求所定义的本发明范围内的所有变型。
家庭网关中使用的架构和组件当然可以不同于在此描述的那些。具体而言，中央处理组件可包括FPGA、微控制器，等等。
本发明可以在能够在标称操作模式(其中电气设备不接入移动电话网)和替换操作模式(其中电气设备接入移动电话网)中操作的任何电气设备中实现。此类电气设备例如是集成到已连接的交通工具、解码器模块、已连接的扬声器、电表等的通信设备。

Claims (11)

1.设计成在标称操作模式和替换操作模式中操作的电气设备，在所述标称操作模式中所述电气设备(1)不接入移动电话网(2)，在所述替换操作模式中所述电气设备接入所述移动电话网(2)，所述电气设备具有设计成管理所述电气设备的操作的中央处理组件(3)、用于接收SIM卡(16)的接收设备(15)、用于检测SIM卡在所述接收设备中的存在的在场检测器(17)、以及专用于与所述移动电话网通信并链接到所述接收设备(15)的通信模块(6)，所述中央处理组件(3)尤其被设计成激活和停用所述通信模块(6)，所述电气设备的特征在于，所述中央处理组件(3)包括链接到所述在场检测器(17)的检测输入端(22)，使得所述中央处理组件(3)被设计成在无需激活所述通信模块(6)的情况下确定所述SIM卡(16)是否位于所述接收设备(15)中。
2.如权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述中央处理组件(3)被设计成采集施加到其检测输入端(22)的检测信号(Sd)，并且如果所述检测信号(Sd)表示所述接收设备中缺少所述SIM卡，则产生旨在送给所述电气设备(1)的用户的第一警报信号。
3.如权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述中央处理组件(3)被设计成在所述中央处理组件检测到SIM卡(16)刚被插入所述接收设备时，激活所述通信模块(6)以作出连接到所述移动电话网(2)的尝试。
4.如权利要求3所述的电气设备，其特征在于，所述中央处理组件(3)被设计成如果连接尝试成功则确认所述替换操作模式是可用的。
5.如权利要求3所述的电气设备，其特征在于，所述中央处理组件(3)被设计成如果连接尝试不成功则产生旨在送给所述用户的第二警报信号。
6.如前述权利要求之一所述的电气设备，其特征在于，所述电气设备(1)被设计成在处于所述标称操作模式中时经由WAN/xDSL类型的接口连接到因特网，所述替换模式是所述电气设备(1)在经由WAN/xDSL类型的接口到因特网的连接有缺陷时采用的后备模式。
7.如前述权利要求之一所述的电气设备，其特征在于，所述电气设备是家庭网关。
8.在如前述权利要求之一所述的电气设备(1)的中央处理组件(3)中实现的通信方法，所述方法包括以下步骤：
-采集所述中央处理组件的检测输入端(22)上的检测信号(Sd)；
-根据所述检测信号来确定所述SIM卡(16)是否存在于所述接收设备(15)中；
-如果所述SIM卡缺失，则产生旨在送给所述电气设备的用户的第一警报消息。
9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，还包括当所述SIM卡存在于所述接收设备中时的以下步骤：
-激活所述通信模块(6)；
-作出连接到所述移动电话网(2)的尝试；
-如果连接尝试成功，则确认所述替换操作模式的可用性；
-如果所述连接尝试不成功，则产生旨在送给所述用户的第二警报信号；
-停用所述通信模块(6)。
10.包括供电气设备的中央处理组件实现如权利要求8或9所述的通信方法的指令的计算机程序。
11.存储装置，其特征在于，所述存储装置存储包括供电气设备的中央处理组件实现如权利要求8或9所述的通信方法的指令的计算机程序。
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