CN111556484B - 具有两个iSIM的用于冗余通信的移动无线通信设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有两个iSIM的用于冗余通信的移动无线通信设备，用于经由移动无线网络(110)进行无线通信，其中，该移动无线网络(110)具有网络标识(111)，该移动无线通信设备包括：用于与移动无线网络(110)进行通信的移动无线通信接口(140)、数据存储器(180)和监测装置(170)。通信接口(140)包括第一集成订户身份模块(iSIM)和构造为冗余模块的第二集成订户身份模块，该第二集成订户身份模块设置为在第一集成订户身份模块发生故障的情况下代替第一集成订户身份模块。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有两个用于冗余无线通信的集成订户身份模块的移动无线通信设备，以及一种借助两个集成订户身份模块进行冗余移动无线通信的方法。
背景技术
具有一张或多张SIM卡的移动无线通信设备日益广泛用于IoT(Internet-of-Things，物联网)领域，以使机器联网。这类设备不仅能使机器联网，而且通常还能使物理和虚拟对象彼此联网，并允许它们通过通信相互协作。利用“物联网”技术实现的功能允许人与通过由此联网的任何电子系统之间以及系统自身之间进行交互。物联网的目标是，自动从现实世界中收集相关信息，将这些信息相互关联，并可供网络使用。为此，例如参阅3GPPTS 23.501标准概述，正越来越多地使用根据5G系统架构的通信网络。
在工业自动化领域和物联网通信领域中，故障转移日渐成为一项基本要求。在临界控制中，电源采用冗余设计，即使在电源件故障的情况下也能保证运行。在IoT通信中，除电源馈电以外，经由通信接口进行的数据传输也可能发生故障。尤其是在工厂自动化和诸如自动驾驶车辆的自动控制系统领域中，需要安全通信以防可能造成的危害。
发明内容
本发明的目的是提出一种故障转移式移动无线通信的概念，其在人人、人机和/或机机通信中确保以低故障率进行通信。
具体而言，本发明的目的是提供一种移动无线通信设备，其能够经由移动无线网络和网络技术、尤其是经由5G系统架构的网络切片进行故障转移式移动无线通信。
本文描述的移动无线通信设备和通信系统可以采用各种类型。所描述的各个元素可以通过软件或硬件组件来实现，并且可以通过各种技术来制造。各个组件可以例如包括微处理器、半导体芯片、ASIC、信号处理器、电光电路、集成电路和/或无源器件。
本文描述的移动无线通信设备和移动无线网络可以包括各种技术和网络标准，例如符合5G系统架构。5G系统架构包括网络切片的概念，即将通信网络划分为单独的片段或切片或者子网。在此，网络切片是一种虚拟网络架构形式，其中该网络架构被划分成可以相互链接(也可通过软件)的虚拟元素。通过网络切片的概念可以在一个公共物理基础架构上建立多个虚拟网络。这些虚拟网络则可以适应应用、服务、设备、客户或运营商的具体要求。在此，每个虚拟网络(网络切片)均包括一组独立的逻辑网络功能，这些网络功能支持各自应用情况的要求。
这些虚拟网络或网络切片中的每一个均为使用相应网段的特定服务和业务提供资源和网络拓扑。这样就能分派诸如速度、容量、连通性和覆盖范围等功能来满足每种应用情况的特殊要求，但功能组件也能在各种网络切片之间共享。为此，每个网络切片均能获得管理能力，它们可以由网络运营商或用户根据应用情况来控制。可以独立地管理和组织网络切片。
按照5G系统架构，本文描述的移动无线网络可以基于5G网络。面向服务的5G网络支持十分不同的服务，它们具有十分不同的性能要求。例如，5G支持三种不同的服务类别：增强型移动宽带(eMBB)、海量机器类通信(mMTC，又称IoT，即物联网)和超可靠与低延迟通信(UR-LLC)。
下文描述的移动无线通信设备包括执行许多任务的移动无线通信接口或简称为通信接口。这样的通信接口可以例如包括负责执行所述任务的处理器。在本文中，术语“处理器”是指任何可用于处理特定任务的设备(或者区块或步骤)。处理器可以是单处理器或多核处理器，或者可以包含一组处理器，或者可以包含处理机构。处理器可以处理软件或固件或应用等。
根据第一方面，本发明涉及一种用于经由移动无线网络进行无线通信的移动无线通信设备，其中，移动无线网络具有网络标识，该移动无线通信设备包括以下特征：用于与第一移动无线网络进行通信的移动无线通信接口，其中，通信接口包括第一集成订户身份模块(iSIM：Integrated Subscriber Identity Module)和第二集成订户身份模块，其中，第一集成订户身份模块实施为嵌入式集成电路，并永久性存储移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，第二集成订户身份模块实施为嵌入式集成电路，并永久性存储移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，其中，移动无线订户标识符在移动无线网络中标识第一集成订户身份模块和第二集成订户身份模块，其中，第二集成订户身份模块构造为冗余模块并用于在第一集成订户身份模块发生故障的情况下代替第一集成订户身份模块；监测装置，该监测装置配置成监测施加于第一集成订户身份模块的操作电压，当操作电压的变化达到预定阈值时，识别第一集成订户身份模块的故障并输出故障信号，其中，该监测装置配置成当操作电压的变化小于预定阈值时，输出操作信号；以及数据存储器，该数据存储器配置成存储数据；其中，当存在操作信号时，通信接口配置成：从第一集成订户身份模块读出移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，并将移动无线订户标识符连同网络标识、移动无线网络的网络地址以及数据一起发送到移动无线网络的网络地址；其中，当存在故障信号时，通信接口配置成：永久性禁用第一集成订户身份模块，激活第二集成订户身份模块；从第二集成订户身份模块读出移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，并将移动无线订户标识符连同网络标识、移动无线网络的网络地址以及数据一起发送到移动无线网络的网络地址。
这种移动无线通信设备因两个iSIM模块的冗余设计而确保特别安全的通信。所述移动无线通信设备允许故障转移式移动无线通信，并因两个iSIM模块的冗余而在人人、人机和/或机机之间进行通信时保证低故障率。具体而言，该移动无线通信设备确保经由移动无线网络和网络技术、尤其是经由5G系统架构的网络切片进行故障转移式移动无线通信。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，移动无线通信接口具有施加操作电压的电源馈电接口，其中，第一集成订户身份模块经由可断熔丝连接到电源馈电接口，其中，通信接口配置成熔断可断熔丝，以通过将第一集成订户身份模块与操作电压断开而永久性禁用第一集成订户身份模块。
这些安全措施可确保在识别出故障的情况下，不再使用有故障的订户身份模块，而是通过无故障的订户身份模块继续进行通信。这样就能可靠地限制错误率。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，可断熔丝是热熔断丝，其中，移动无线通信接口配置成发出电流经过可断熔丝，以热熔断该可断熔丝。
这样实现的技术优势在于，所述移动无线通信设备可以识别出故障时通过用电流热熔断热熔断丝而自动排除故障。这样就能更加快速地完成对故障的反应，从而可以在很短的时间内排除故障状态。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，移动无线通信接口配置成将第二集成订户身份模块接到电源馈电接口，以激活第二集成订户身份模块。
这样提供的技术优势在于，通过在识别出故障时简单地进行切换，可以将移动无线通信设备切换到冗余操作模式。通过移动无线通信接口完成切换到冗余操作模式，这样就能由移动无线通信设备自动执行切换，或者根据经由移动无线通信接口接收的基于网络的安全措施来启动。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，移动无线通信接口具有操作电源，尤其是电池，用于在电源馈电接口处提供操作电压。
这样实现的技术优势在于，所述移动无线通信设备无需外部电源馈电即可启动切换到冗余操作模式。这样移动无线通信设备就能自动启动冗余操作模式。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，移动无线通信接口具有转换开关，该转换开关配置成将第一集成订户身份模块或第二集成订户身份模块接到电源馈电接口，其中，当存在操作信号时，第二集成订户身份模块与电源馈电接口断开连接。
这样的技术优势在于，通过切换确保一次只能激活一个订户身份模块。这样就能提高通信安全性，并防止两个iSIM同时出现误操作。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，该移动无线通信设备包括传感器，该传感器配置成检测物理量的值并将该值作为数据存储在数据存储器中。
这样提供的技术优势在于，移动无线通信设备可以存储传感器数据并将其传输到移动无线网络。这就允许将移动无线通信设备例如实现为记录传感器数据并可供网络使用的IoT设备。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，通信接口配置成在数据存储器中读出数据之后删除该数据。
这样提供的技术优势在于，如果每次传输后再对存储器进行删除，则会延长传感器数据的记录时间，而通过上述技术手段，可避免数据存储器中存储任何已经传输的不必要的数据。
在所述移动无线通信设备的示例性实施方式中，移动无线网络是5G移动无线网络，移动无线通信设备是IoT通信设备，通过使用第一公共加密密钥将移动无线订户标识符以加密编码方式存储在第一集成订户身份模块中，通过使用第二公共加密密钥将移动无线订户标识符以加密编码方式存储在第二集成订户身份模块中，其中，第一公共加密密钥和第二公共加密密钥与移动无线网络相关联。
这样提供的技术优势在于，能够在5G通信网络(尤其是网络切片)中使用这两个集成订户身份模块或iSIM模块来采用冗余措施以较低的易出错性传输数据。这样就能利用5G系统架构的优势，即公共物理基础架构上的虚拟网络架构具体适应应用、服务、设备、客户或运营商的要求，支持逻辑网络功能，针对应用分派诸如速度、容量、连通性和网络覆盖范围等功能来满足每种应用情况的特殊要求，以及跨各种网络切片共享功能组件等。基于两个iSIM模块的冗余实施方案，可以显著提高5G通信网络中的故障转移。
根据第二方面，本发明涉及一种通过移动无线通信设备经由移动无线网络进行无线通信的方法，其中，移动无线网络具有网络标识，且其中，移动无线通信设备包括通信接口以及设置用于存储数据的数据存储器，其中，通信接口包括第一集成订户身份模块和第二集成订户身份模块，其中，第一集成订户身份模块实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，第二集成订户身份模块实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，其中，移动无线订户标识符在移动无线网络中标识第一集成订户身份模块和第二集成订户身份模块，其中，第二集成订户身份模块构造为冗余模块并用于在第一集成订户身份模块发生故障的情况下代替第一集成订户身份模块，其中，该方法包括以下步骤：监测施加于第一集成订户身份模块的操作电压；当操作电压的变化达到预定阈值时，识别第一集成订户身份模块的故障；当识别出故障时，输出故障信号；当操作电压的变化小于预定阈值时，输出操作信号；当存在操作信号时：从第一集成订户身份模块读出移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，并将移动无线订户标识符连同网络标识、移动无线网络的网络地址以及数据发送到移动无线网络的网络地址；当存在故障信号时：永久性禁用第一集成订户身份模块；激活第二集成订户身份模块；从第二集成订户身份模块读出移动无线订户标识符、网络标识和移动无线网络的网络地址，并将移动无线订户标识符连同网络标识、移动无线网络的网络地址以及数据一起发送到移动无线网络的网络地址。
这种进行无线通信的方法因无线移动通信设备中两个iSIM模块的冗余设计而确保特别安全的通信。该方法允许故障转移式移动无线通信，并因两个iSIM模块的冗余而在人人、人机和/或机机之间进行通信时保证低故障率。具体而言，该方法可确保经由移动无线网络和网络技术、尤其是经由5G系统架构的网络切片进行故障转移式移动无线通信。
附图说明
以下结合附图说明具体实施例。
图1示出根据示例性实施方式的移动无线通信系统的示意图，其包括根据本公开具有两个集成订户身份模块的用于冗余通信的移动无线通信设备；
图2示出根据本公开具有两个集成订户身份模块的用于冗余通信的通信设备的框图；
图3示出根据本公开具有两个集成订户身份模块的用于冗余通信的通信设备的通信接口的框图；
图4示出根据本公开的用于冗余通信的移动无线通信设备在符合3GPP TS 23.501标准的根据示例性实施方式的5G通信系统中的示意图；
图5示出根据本公开的用于借助两个集成订户身份模块进行冗余移动无线通信的方法的示意图。
具体实施方式
下述具体内容中结合附图，这些附图构成本文的一部分，并举例说明可以实施本发明的具体实施方式。应当理解，在不脱离本发明构思的情况下，可以利用其他实施方式并且可以进行结构或逻辑上的更改。因此，下述具体内容不应视为具限制意义。应当理解，本文描述的各种实施例的特征还可彼此组合，除非另作特别指明。
参照附图描述多个方面和实施方式，其中相似的附图标记一般指代相似的元素。在下述内容中，出于说明目的阐述许多具体细节，从而提供对本发明一个或多个方面的全面理解。但对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以采用更少程度的具体细节来实施一个或多个方面或实施方式。在其他情况下，以示意图形式表示公知的结构和元素，以简化描述一个或多个方面或实施方式。应当理解，在不脱离本发明构思的情况下，可以利用其他实施方式，并可以进行结构或逻辑上的更改。
此外，尽管可能已就多种实施方式中的一种实施方式披露一种实施方式的特定特征或方面，但针对给定或特定的应用，这种特征或这种方面可以与其他实施方式的一个或多个其他特征或方面组合。此外，就下述具体内容或权利要求中使用的术语“包含”、“具有”、“带有”或它们的其他变型的范围而言，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式包括在内。术语“耦合”和“连接”可以与其派生词配合使用。应当理解，这类术语用于指示两个元素相互协作或相互作用，而不考虑它们是直接物理接触还是电性接触。此外，术语“示例性”仅应理解为实例，而非指示最佳或最优。因此，下述内容不应视为具限制意义。
下面描述网络接入实体、移动无线通信设备以及这类网络接入实体和移动无线通信设备的功能。网络接入实体确保移动无线网络中的接入与移动性管理。通过网络接入实体，移动无线通信设备可以利用其移动无线订户标识符(例如，UE ID或IMSI)在移动无线网络中进行注册，并接收建立通信连接的许可。例如，5G网络中的网络接入实体可以是AMF(Access and Mobility Management Function，接入与移动性管理功能)，以提供接入与移动性管理功能。AMF管理接入与移动性控制，还能包括网络切片选择功能。在4G网络中，网络接入实体也可以是MME(移动性管理实体)。这会提供用于建立呼叫的寻呼功能和常规的通信连接以及控制目的信令。网络接入实体将核心网络连接到接入网络，并管理所有移动无线通信设备在其接通的无线小区中的所在地。
网络接入实体还与移动无线通信设备建立安全关系，以便随后可以例如通过网络协议Diameter和超文本传输协议(http)在移动无线通信设备和网络接入功能的网络应用功能(NAF)中安装安全要素，例如密钥。
图1示出根据示例性实施方式的移动无线通信系统100的示意图，其包括根据本公开具有两个用于冗余通信的集成订户身份模块150、160的移动无线通信设备130。
移动无线通信系统100包括移动无线网络110和移动无线通信设备130，该移动无线通信设备包括两个集成订户身份模块(iSIM：Integrated Subscriber IdentityModule)150、160、通信接口140、监测装置170(又称监视器)和数据存储器180。
移动无线通信设备130可以用于经由移动无线网络110进行无线通信。对此，移动无线网络110具有网络标识111。
移动无线通信接口140用于与移动无线网络110进行通信。为此，移动无线通信接口140具有第一集成订户身份模块(iSIM1)150和第二集成订户身份模块160(iSIM2)。第一集成订户身份模块150实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符113和移动无线网络110的网络标识111和网络地址112。第二集成订户身份模块160实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符113和移动无线网络110的网络标识111和网络地址112。
移动无线订户标识符113在移动无线网络110中标识第一集成订户身份模块150和第二集成订户身份模块160。第二集成订户身份模块160构造为冗余模块并设置用于在第一集成订户身份模块150发生故障的情况下代替该第一集成订户身份模块150。
监测装置170配置成：监测施加于第一集成订户身份模块150的操作电压190，并当操作电压190的变化达预定阈值时，识别第一集成订户身份模块150中的故障并输出故障信号171。监测装置170配置成当操作电压190的变化小于预定阈值时输出操作信号172。
数据存储器180配置成存储数据114。
当存在操作信号172时，通信接口140配置成采取以下措施：
从第一集成订户身份模块150读出移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112；以及
将移动无线订户标识符113连同网络标识111、移动无线网络110的网络地址112以及数据114一起发送到移动无线网络110的网络地址112。
通信接口140进一步配置成：当存在故障信号171时，采取以下措施：
-永久性禁用173第一集成订户身份模块150；
-激活174第二集成订户身份模块160；
-从第二集成订户身份模块160读出移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112；以及
-将移动无线订户标识符113连同网络标识111、移动无线网络110的网络地址112以及数据114一起发送到移动无线网络110的网络地址112。
移动无线网络110由其网络标识(ID1)111来标识并可经由其网络地址112来寻址。例如，移动无线网络110中存在网络接入实体，该网络接入实体对移动无线网络110的接入进行协调。然后可以经由该网络接入实体的网络地址来寻址或访问移动无线网络110。该网络接入实体识别出移动无线网络110的网络标识111并可管理对移动无线网络110的接入。
移动无线网络110的网络接入实体可以例如是RAN(Radio Access Network，无线接入网络)实体，例如5G网络中的基站或者无线接入实体或AMF(Access and MobilityManagement Function，接入与移动性管理功能)实体。
本图中仅示例性示出通信系统100。它也可以包括另外的移动无线网络，其可以采用类似于本图所示的网络110的构造。另外，作为移动无线网络110的补充或替代，还可以实施具有其他无线接入技术的网络，例如WLAN或WiFi网络。另外的移动无线通信设备130也可以位于通信系统100中并在其中进行通信。
除图1所示的两个集成订户身份模块150、160以外，移动无线通信设备130还可以包括另外这样的订户身份模块，例如，它们是另外的冗余模块，或者它们是用于例如基于其他网络接入技术接入其他移动无线网络的模块。
永久性存储表示：即使切断电源，移动无线订户标识符113连同网络标识111和移动无线网络110的网络地址112也一起存储在第一集成订户身份模块150中。这同样适用于该数据永久性存储在第二集成订户身份模块160中。
移动无线订户标识符113例如是移动无线网络110中的订户的标识符，例如IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际移动订户身份)，即用于唯一标识移动无线网络110中的网络订户的编号。移动无线订户标识符113可以包括用于在移动无线网络110中标识和认证订户的参数。
在此，数据114可以与第一订户身份模块150和设置为冗余模块的第二订户身份模块160相关联。例如，数据114可以是这样的数据，即其可以不再存储在第一订户身份模块150中，因而被转移到第一数据存储器180中。此类数据例如可能涉及第一订户身份模块150所测量的测量值，例如记录的图像或语音数据，或者温度值、压力值、电平值、电流强度、电压值等。通过将数据114存储在数据存储器180中，在第一订户身份模块150发生故障的情况下，这些测量值不受影响。在切换到第二订户身份模块160之后，可以如前一般从数据存储器180读出数据114并将该数据传输到网络110。
移动无线通信设备130可以进一步包括第一执行器或第一执行器的接口，其配置成从数据存储器180中的数据114导出或读出用于驱控执行器的控制命令并将该控制命令转发到执行器或执行器的接口，以对应地驱控执行器。
执行器可以例如是可由数据114驱控的机器组件。执行器可以例如是自动化或智能住房或住宅中可经由数据114来驱控的家用电器。可选或替代地，执行器可以例如是可经由数据114来驱控并激活的移动无线通信设备130的扬声器或振动装置。
移动无线网络110可以例如是5G移动无线网络的子网或切片，如例如参照图4详述。
移动无线通信设备130可以包括传感器，该传感器配置成检测物理量的值并将该值作为数据114存储在数据存储器180中。物理量可以例如是温度值、压力值、电平值、电流强度、电压值等。
通信接口140可以配置成在数据存储器180中读出数据114之后删除该数据114。这样就能更高效地利用存储器180。可以删除已转发一次的数据，以便为新数据腾出空间。
例如，移动无线网络110可以是5G移动无线网络的子网，如下参照图4详述。移动无线通信设备130可以例如是IoT通信设备。可以通过使用第一公共加密密钥将移动无线订户标识符113以加密编码方式存储在例如第一集成订户身份模块150中。同样地，可以通过使用第二公共加密密钥将移动无线订户标识符113以加密编码方式存储在第二集成订户身份模块160中。在此，第一公共加密密钥和第二公共加密密钥可以与移动无线网络110相关联。
图2示出根据本公开具有两个集成订户身份模块150、160的用于冗余通信的通信设备130的框图。本图中未详细示出监测装置170。图2中主要示出通信接口140的功能。由监测装置170生成的操作信号172和故障信号171作为外部信号提供给通信接口140。
如果通信接口140接收到操作信号172，则通信设备130处于未发生错误的正常模式或操作模式。通过操作信号172提示通信接口140从第一集成订户身份模块150读出移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112，并将读出的113、111、112连同从第一集成订户身份模块150读出的数据114作为第一发送数据151一起发送到移动无线网络110的网络地址112。可以通过操作信号172控制完成读出并发送数据的时段。这样，监测装置170可以设置时钟，利用该时钟完成读出并发送数据114。这可以例如是时钟的倍数或通过处理器控制的变量。
如果通信接口140接收到故障信号171，则通信设备130从正常模式或操作模式转变为冗余模式。在此情形下，永久性禁用173第一集成订户身份模块150，并激活174第二集成订户身份模块160。另外，通过故障信号171提示通信接口140从第二集成订户身份模块160读出移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112，并将读出的113、111、112连同从数据存储器180读出的数据114作为第二发送数据161一起发送到移动无线网络110的网络地址112。
第一发送数据151和第二发送数据161可以在通信接口140中指定暂时存储器来暂时性存储移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112，直到从数据存储器读出数据114，以将移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112连同从存储器180读出的数据114一起发送到网络110。
图3示出根据本公开具有两个集成订户身份模块150、160的用于冗余通信的通信设备130的通信接口140的框图。通信设备130可以对应于图1和图2中所述的移动无线通信设备130。
移动无线通信接口140包括电源馈电接口191，在该电源馈电接口处施加操作电压190。第一集成订户身份模块150经由可断熔丝192连接到电源馈电接口191。通信接口140配置成熔断173可断熔丝192，以通过将第一集成订户身份模块150与操作电压190断开而永久性禁用173该第一集成订户身份模块。
例如，可断熔丝192可以是热熔断丝。移动无线通信接口140可以配置成发出电流经过可断熔丝192，以热熔断173该可断熔丝192。移动无线通信接口140可以例如包括执行移动无线通信接口140的功能的处理器。例如，当接收到故障信号171或当通信接口140处存在故障信号171时，该处理器可以提示发出足够高的电流经过保险丝192，以熔断该熔丝。
当存在故障信号171时，移动无线通信接口140可以进一步将第二集成订户身份模块160接到电源馈电接口191，以激活174第二集成订户身份模块160。
移动无线通信接口140可以包括操作电源193，例如电池，其配置成在电源馈电接口191处提供操作电压190。
移动无线通信接口140可以具有转换开关194，该转换开关194配置成取决于存在操作信号172还是存在故障信号171将第一集成订户身份模块150或第二集成订户身份模块160接到电源馈电接口191。转换开关194可以构造为晶体管，例如FET或双极型晶体管。
当存在操作信号172时，第二集成订户身份模块160可以与电源馈电接口191断开连接，而第一集成订户身份模块150可以接通到电源馈电接口191。
当存在故障信号171时，第一集成订户身份模块150可以与电源馈电接口191断开连接，还可以通过熔断173熔丝192而永久性禁用该第一集成订户身份模块150，而第二集成订户身份模块160可以接通到电源馈电接口191。
图4示出根据本公开的用于冗余通信的移动无线通信设备130在符合3GPP TS23.501标准的根据示例性实施方式的5G通信系统300(以下也称5G网络300，或者称为下一代网络)中的示意图。图4示意性示出这种5G通信系统300所包括的各区块。
移动无线通信设备130对应于用户设备(UE)或客户终端，其可以由订户操作来发起5G网络中的通信，即开始通信(移动始发，MO)或接受通信(移动终止，MT)。移动无线通信设备130也可以在无用户交互的情况下发起通信，例如，它可以是例如用于汽车、机器、机器人或其他设备的机器终端。
(R)AN((无线)接入网络)实体331代表移动无线通信设备130用来获得对5G通信网络的接入的(无线)接入网络。当接入网络331是无线网络时，移动无线通信设备130与(R)AN之间的接口可以是空中接口，或当接入网络331是有线网络时，该接口可以是有线接口。
AMF(Access and Mobility Management Function，接入与移动性管理功能)实体340代表接入与移动性管理功能，以管理接入与实现移动性控制。AMF 340也可以包括网络切片选择功能。无线接入时通常无需移动性管理。
SMF(Session Management Function，会话管理功能)实体341代表会话管理功能。SMF实体341根据网络策略或网络规划来建立会话并管理会话。
UPF(User Plane Function，用户平面功能)实体332代表用户平面功能。根据服务类型，可以在各种配置和位置中使用这种用户平面功能。
PCF(Policy Control Function，策略控制功能)实体342代表策略(或规划)控制功能。PCF实体342用于提供包含网络切片、漫游和移动性管理的策略框架。这对应于4G系统中PCRF的功能。
UDM(Unified Data Management，统一数据管理)实体352提供公共数据管理。借助这种数据管理，可以保存订户数据和配置文件。这对应于4G系统中HSS的功能，但可用于NGCore网络中的移动和有线接入。
通信接口140可以例如将数据114连同如上参照图1至图3所述的网络参数111、112、113一起传输到区块UDM 352。这样就能例如将移动无线通信设备130所记录的测量值或测量参数保存在网络300中。
DN(Data Network，数据网络)333提供数据网络，通过该数据网络例如从一个移动无线通信设备130向另一个移动无线通信设备130或UE传输数据。例如，如上参照图1至图3所述的两个机器终端130可以经由数据网络333而互相通信。
因此，可以经由DN 333将数据114从移动无线通信设备130传输到另一个移动无线通信设备或另一个UE。
AUSF(Authentication Server Function，认证服务器功能)实体351提供认证功能，订户或移动无线通信设备130可以使用该认证功能来登录网络。第一集成订户身份模块150或冗余操作模式下的第二集成订户身份模块160可以例如在5G网络300中经由区块AUSF351来进行认证。
AF(Application Function，应用功能)实体351提供应用功能，使用该应用功能可以执行特定服务，例如由第一集成订户身份模块150或第二集成订户身份模块160设立或使用的服务。
NSSF(Network Slice Selection Function，网络切片选择功能)实体350提供选择特定网络切片的功能。这样，例如第一集成订户身份模块150或冗余操作模式下的第二集成订户身份模块160可以选择5G通信系统300中的第一切片或第二切片，并由此进行通信或在此传输其数据114。
图3所示的5G通信系统300对应于符合3GPP TS 23.501标准的5G系统架构，并表示由网络功能(NF)和连接NF的参考点组成的NG(Next Generation，下一代)网络的结构。但在3GPP TS 23.501标准中，一般仅由UE(User Equipment，用户设备)指定终端设备，而非图3所示的具有两个集成订户身份模块iSIM1和iSIM2的特定实施方式。移动无线通信设备130或UE连接到无线接入网络(Radio Access Network，RAN)331或接入网络(Access Network，AN)331。移动无线通信设备130或UE还连接到接入与移动性功能(AMF)340。RAN 331代表使用新的RAT(Radio Access Technology，无线接入技术)和先进LTE技术的基站，而AN 331代表具有非3GPP接入的通用基站，例如WiFi。下一代核心网络或图4所示的5G通信系统300由各种网络功能(NF)组成。图4中存在七个下一代核心NF，即(1)AMF 340，(2)会话管理功能(SMF)341，(3)策略控制功能(PCF)342，(4)应用功能(AF)343，(5)认证服务器功能(AUSF)351，(6)用户平面功能(UPF)332和(7)用户数据管理(UDM)352。集成订户身份模块150、160可以从中选择一个或多个网络功能来发起通信。
网络功能(NF)代表3GPP在下一代(NextGen或NG)中接管的处理功能。它既有功能性行为，又同时充当接口。NF既能在专用硬件上实施为网元，又能作为软件实例在专用硬件上运行，也能在适当平台(例如，云基础架构)上实施为虚拟化功能。
AMF或AMF实体340提供基于UE的认证、授权、移动性管理等。例如，AMF 340与接入技术无关，因此移动无线通信设备130连接到单个AMF 340。换而言之，即使需要多种接入技术的移动无线通信设备130也仅连接到单个AMF 340。
该AMF 340例如形成如上参照图1至图3所述具有网络标识111和网络地址112的网络实体，并负责终止或应答来自移动无线通信接口140的第一集成订户身份模块150或第二集成订户身份模块160的消息或通信请求，以在移动无线网络110中发起第一集成订户身份模块150或第二集成订户身份模块160的通信。
AMF 340可以进一步处理来自移动无线通信接口140的第一集成订户身份模块150或第二集成订户身份模块160的消息或通信请求，并将它们转发到第二移动无线网络，例如通信系统300的第二网络切片，以例如在第二网络切片中发起第一集成订户身份模块150或第二集成订户身份模块160的通信。
SMF或SMF实体341负责会话管理，并向移动无线通信设备130分派一个或多个IP地址。SMF 341还选择UPF 332，并在数据传输方面(例如，关于传输数据114)控制UPF 332。当移动无线通信设备130具有多个会话时，各个SMF 341可以与每个会话相关联，以对其进行单独控制，并可能在每个会话中提供多个功能。
AF或AF实体343提供有关数据包流量的信息并将该信息提供给PCF 342，其负责策略控制，以保证服务质量(QoS)。基于该信息，PCF 342确定AMF 340和SMF 341正常工作的移动性和会话管理准则。
AUSF或AUSF实体351存储用于认证移动无线通信设备130的数据，而UDM 352存储移动无线通信设备130的订阅数据或订户数据。数据网络DN 333并非NG核心网络的一部分，它提供因特网接入和运营商服务。
该架构的各参考点的呈现可以用来表示下一代(NG)标准化中的细化消息流。参考点N1 301定义为移动无线通信设备130与AMF 340之间的传输信令。连接AN 331与AMF 340以及连接AN 331与UPF 332的参考点分别定义为N2 302和N3 303。AN 331与SMF 341之间无参考点，但AMF 340与SMF 341之间有参考点N11 311。这就表示SMF 341受AMF 340控制。由SMF 341和UPF 332使用N4 304，以便可以使用SMF 341所生成的控制信号来设置UPF 332，并且UPF 332可以将其状态报告给SMF 341。N9 309是连接不同UPF 332之间的参考点，相应的，N14 314是不同AMF 340之间的参考点。定义N15 315和N7 307，以便PCF 342可以将其准则应用于AMF 340或SMF 341。AMF 340需要N12 312对移动无线通信设备130执行认证。定义N8 308和N10 310的原因是AMF 340和SMF 341需要移动无线通信设备130的订阅数据。
下一代网络旨在实现用户平面和控制平面或控件平面的分离。用户平面传输用户数据业务，而控制平面传输网络中的信令。在图4中，UPF 332位于用户平面，而所有其他网络功能(即AMF 340、SMF 341、PCF 342、AF 343、AUSF 351和UDM 352)位于控制平面。用户平面与控制平面的分离保证每个网络平面上资源的独立扩展。这种分离还允许以与控制平面的功能分离的分布式方式来提供UPF 332。
NG架构由模块化功能组成。例如，AMF 340和SMF 341是控制平面中的独立功能。分离的AMF 340和SMF 341允许独立的开发和扩展。其他控制平面功能(诸如PCF 342和AUSF351)也能分离。图4所示的模块化功能设计还允许下一代网络灵活地支持各种服务。
每个网络功能均直接与另一个NF进行交互。在控制平面中，两个NF之间的一系列交互定义为一项服务，从而可能重复使用这项服务。该服务允许支持模块化。用户平面支持交互，例如在不同UPF 332之间转发操作。
下一代网络支持漫游，即移动无线网络订户能够在其本地网络以外的移动无线网络中自动接听或拨打电话、发送和接收数据或者访问其他移动无线网络服务。存在两种类型的应用场景，一种是本地路由(HR)，另一种是本地疏导(LBO，local breakout)。这样，通信设备130也可以经由访问的移动无线网络使用上述功能将其数据114发送到其家庭网络。
图5示出根据本公开的用于借助两个集成订户身份模块150、160进行冗余移动无线通信的方法500的示意图。
该方法500用于例如参照图1至图4所述的移动无线通信设备130经由移动无线网络110进行无线通信，其中，该移动无线网络110具有网络标识111，且该移动无线通信设备130包括通信接口140以及配置成存储数据114的数据存储器180。
通信接口140具有第一集成订户身份模块(iSIM1)150和第二集成订户身份模块(iSIM2)160。如上参照图1至图4所述，第一集成订户身份模块150实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符113以及移动无线网络110的网络标识111和网络地址112。如上参照图1至图4所述，第二集成订户身份模块160实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符113以及移动无线网络110的网络标识111和网络地址112。
移动无线订户标识符113在移动无线网络110中标识第一集成订户身份模块150和第二集成订户身份模块160。如上参照图1至图4所述，第二集成订户身份模块160构造为冗余模块并设置为用于在第一集成订户身份模块150发生故障的情况下代替该第一集成订户身份模块150。
该方法500包括以下步骤：
监测501施加于第一集成订户身份模块150的操作电压190；
当操作电压190的变化达到预定阈值时，识别502第一集成订户身份模块150的故障；
当识别出故障时，输出503故障信号171；
当操作电压190的变化小于预定阈值时，输出504操作信号172；
可选或替代地，执行以下两个步骤序列：
当存在操作信号172时：
从第一集成订户身份模块150读出505移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112；以及
将移动无线订户标识符113连同网络标识111、移动无线网络110的网络地址112以及数据114一起发送506到移动无线网络110的网络地址112。
当存在故障信号171时：
永久性禁用507第一集成订户身份模块150；
激活508第二集成订户身份模块160；
从第二集成订户身份模块160读出509移动无线订户标识符113、网络标识111和移动无线网络110的网络地址112；以及
将移动无线订户标识符113连同网络标识111、移动无线网络110的网络地址112以及数据114一起发送510到移动无线网络110的网络地址112。
这些步骤例如对应于上文参照图1至图4所述的功能。
本发明的一方面还包括一种计算机程序产品，该计算机程序产品可以直接加载到数字计算机的内置存储器中并包括软件代码部分，当在计算机上运行该计算机程序产品时，可以利用该软件代码部分执行参照图5所述的方法500或参照图1至图4所述的过程。该计算机程序产品可以存储在适合计算机的非暂时性媒介上并包括计算机可读程序介质，其促使计算机执行方法500或者实施或控制参照图1至图4所述的通信网络的网络组件。
该计算机可以是PC，例如计算机网络中的PC。该计算机可以实现为芯片、ASIC、微处理器或信号处理器并可以布置在计算机网络中，例如参照图1至图4所述的通信网络中。
不言而喻，本文描述的各种示例性实施方式的特征可以彼此组合，除非另作特别指明。如说明书和附图中，以相关方式呈现的各个元素无需彼此直接相关；相关的元素之间可设有中间元素。不言而喻，本发明的实施方式还可以在单独电路、部分集成电路或完全集成电路或者编程装置中实施。术语“示例性”仅作实例，而非最佳或最优。本文已经图示和描述了某些实施方式，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明构思的情况下，可以实现多种替选和/或类似的实施方式来替代本文图示和描述的实施方式。
Claims (10)
1.一种用于经由移动无线网络(110)进行无线通信的移动无线通信设备(130)，其中，所述移动无线网络(110)具有网络标识(111)，其特征在于，所述移动无线通信设备(130)包括：
用于与所述移动无线网络(110)进行通信的移动无线通信接口(140)，其中，所述通信接口(140)包括第一集成订户身份模块(150)和第二集成订户身份模块(160)；所述第一集成订户身份模块(150)实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；所述第二集成订户身份模块(160)实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有所述移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；所述移动无线订户标识符(113)在所述移动无线网络(110)中标识所述第一集成订户身份模块(150)和所述第二集成订户身份模块(160)，其中，所述第二集成订户身份模块(160)构造为冗余模块并用于在所述第一集成订户身份模块(150)发生故障的情况下代替所述第一集成订户身份模块(150)；
监测装置(170)，所述监测装置配置成监测施加于所述第一集成订户身份模块(150)的操作电压(190)，当所述操作电压(190)的变化达到预定阈值时，识别所述第一集成订户身份模块(150)的故障并输出故障信号(171)，其中，所述监测装置(170)还配置成当所述操作电压(190)的变化小于预定阈值时，输出操作信号(172)；以及
数据存储器(180)，所述数据存储器配置成存储数据(114)；
传感器，所述传感器配置成检测物理量的值并将该值作为所述数据(114)存储在所述数据存储器(180)中；
其中，当存在所述操作信号(172)时，所述通信接口(140)配置成：
-从所述第一集成订户身份模块(150)读出所述移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；以及
-将所述移动无线订户标识符(113)连同所述网络标识(111)、所述移动无线网络(110)的网络地址(112)以及所述数据(114)发送到所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；
其中，当存在所述故障信号(171)时，所述通信接口(140)配置成：
-永久性禁用(173)所述第一集成订户身份模块(150)；
-激活(174)所述第二集成订户身份模块(160)；
-从所述第二集成订户身份模块(160)读出所述移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；以及
-将所述移动无线订户标识符(113)连同所述网络标识(111)、所述移动无线网络(110)的网络地址(112)以及所述数据(114)发送到所述移动无线网络(110)的网络地址(112)。
2.根据权利要求1所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述移动无线通信接口(140)具有电源馈电接口(191)，以通过电源馈电接口(191)施加所述操作电压(190)，其中，所述第一集成订户身份模块(150)经由可断熔丝(192)连接到所述电源馈电接口(191)，其中，所述通信接口(140)配置成熔断所述可断熔丝(192)，以通过将所述第一集成订户身份模块(150)与所述操作电压(190)断开而永久性禁用(173)所述第一集成订户身份模块(150)。
3.根据权利要求2所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述可断熔丝(192)是热熔断丝，所述移动无线通信接口(140)配置成发出电流经过所述可断熔丝(192)，以热熔断(173)所述可断熔丝(192)。
4.根据权利要求2所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述移动无线通信接口(140)配置成将所述第二集成订户身份模块(160)接到所述电源馈电接口(191)，以激活(174)所述第二集成订户身份模块(160)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述移动无线通信接口(140)具有操作电源(193)，用于在所述电源馈电接口(191)处提供所述操作电压(190)。
6.根据权利要求5所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述操作电源(193)是电池。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述移动无线通信接口(140)具有转换开关(194)，所述转换开关配置成将所述第一集成订户身份模块(150)或所述第二集成订户身份模块(160)接到所述电源馈电接口(191)，其中，当存在所述操作信号(172)时，所述第二集成订户身份模块(160)与所述电源馈电接口(191)断开连接。
8.根据权利要求2至4中任一项所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述通信接口(140)配置成在所述数据存储器(180)中读出所述数据(114)之后删除所述数据(114)。
9.根据权利要求2至4中任一项所述的移动无线通信设备(130)，其特征在于，所述移动无线网络(110)是5G移动无线网络，所述移动无线通信设备(130)是IoT通信设备，通过使用第一公共加密密钥将所述移动无线订户标识符(113)以加密编码方式存储在所述第一集成订户身份模块(150)中，通过使用第二公共加密密钥将所述移动无线订户标识符(113)以加密编码方式存储在所述第二集成订户身份模块(160)中，其中，所述第一公共加密密钥和所述第二公共加密密钥与所述移动无线网络(110)相关联。
10.一种通过移动无线通信设备(130)经由移动无线网络(110)进行无线通信的方法(500)，其中，所述移动无线网络(110)具有网络标识(111)，所述移动无线通信设备(130)包括通信接口(140)、配置成存储数据(114)的数据存储器(180)以及配置成检测物理量的值并将该值作为所述数据(114)存储在所述数据存储器(180)中的传感器，
其中，所述通信接口(140)包括第一集成订户身份模块(150)和第二集成订户身份模块(160)，其中，所述第一集成订户身份模块(150)实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)，所述第二集成订户身份模块(160)实施为嵌入式集成电路，并永久性存储有所述移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)，其中，所述移动无线订户标识符(113)在所述移动无线网络(110)中标识所述第一集成订户身份模块(150)和所述第二集成订户身份模块(160)，其中，所述第二集成订户身份模块(160)构造为冗余模块并用于在所述第一集成订户身份模块(150)发生故障的情况下代替所述第一集成订户身份模块(150)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
监测(501)施加于所述第一集成订户身份模块(150)的操作电压(190)；
当所述操作电压(190)的变化达到预定阈值时，识别(502)所述第一集成订户身份模块(150)的故障；
当识别出故障时，输出(503)故障信号(171)；
当所述操作电压(190)的变化小于预定阈值时，输出(504)操作信号(172)；
其中，当存在所述操作信号(172)时：
从所述第一集成订户身份模块(150)读出(505)所述移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；以及
将所述移动无线订户标识符(113)连同所述网络标识(111)、所述移动无线网络(110)的网络地址(112)以及所述数据(114)一起发送(506)到所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；
其中，当存在所述故障信号(171)时：
永久性禁用(507)所述第一集成订户身份模块(150)；
激活(508)所述第二集成订户身份模块(160)；
从所述第二集成订户身份模块(160)读出(509)所述移动无线订户标识符(113)、所述网络标识(111)和所述移动无线网络(110)的网络地址(112)；以及
将所述移动无线订户标识符(113)连同所述网络标识(111)、所述移动无线网络(110)的网络地址(112)以及所述数据(114)一起发送(510)到所述移动无线网络(110)的网络地址(112)。
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