CN111866561B - 基于5g的终端设备及电视机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于5G的终端设备及电视机。所述基于5G的终端设备包括终端控制模块及5G路由模块；终端控制模块通过控制接口及通讯接口与5G路由模块连接，5G路由模块分别与5G天线及WIFI天线连接；5G路由模块接收5G宽带信号及WIFI信号，并将5G宽带信号通过WIFI信号传输至终端控制模块；终端控制模块通过控制接口对5G路由模块进行拨号控制，以接收5G宽带信号，并通过通讯接口基于5G宽带信号与5G路由模块进行数据通讯。其中，通过在终端设备中集成终端控制模块以及具备5G和路由功能的5G路由模块，实现了终端设备直接对联外网，无需使用独立的路由芯片分发带宽，降低了宽带业务的延时，提高了数据传输速度，使得5G高带宽的优势发挥到极致。

Description

基于5G的终端设备及电视机
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于5G的终端设备及电视机。
背景技术
随着5G高速发展，5G产品不断普及，应用场景日益增多，基于5G概念的电视机、手机等终端设备逐渐上市。
目前基于5G的终端设备通常需要分别外置5G模组及路由芯片，5G模组经路由芯片与终端设备连接，以使终端设备接收5G宽带信号，对外联网。由于需要将入户宽带接入路由芯片，再由路由芯片分发带宽给终端设备，宽带业务延时高，数据传输速度慢，无法充分发挥5G高带宽的优势。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于5G的终端设备及电视机，旨在解决现有技术中基于5G的终端设备数据传输速度慢的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于5G的终端设备，所述基于5G的终端设备包括：
终端控制模块及5G路由模块；所述终端控制模块通过控制接口及通讯接口与所述5G路由模块连接，所述5G路由模块分别与5G天线及WIFI天线连接；其中，
所述5G路由模块，用于接收5G宽带信号及WIFI信号，并将所述5G宽带信号通过所述WIFI信号传输至所述终端控制模块；
所述终端控制模块，用于通过所述控制接口对所述5G路由模块进行拨号控制，以接收所述5G宽带信号，并通过所述通讯接口基于所述5G宽带信号与所述5G路由模块进行数据通讯。
优选地，所述5G路由模块包括处理器、5G基带芯片及无线网卡单元；所述控制接口包括GPIO接口，所述通讯接口包括USB接口或千兆以太网口，所述处理器上设置有所述GPIO接口及多种通信协议数据接口，所述处理器上还设置有所述USB接口或所述千兆以太网口；其中，
所述处理器通过所述GPIO接口与所述终端控制模块连接，通过所述USB接口或所述千兆以太网口与所述终端控制模块连接，通过所述多种通信协议数据接口与所述无线网卡单元连接，所述处理器还与所述5G基带芯片连接；
所述5G基带芯片与所述5G天线连接；
所述无线网卡单元与所述WIFI天线连接。
优选地，所述无线网卡单元为WIFI6无线网卡。
优选地，所述通讯接口包括所述USB接口时，所述处理器上还设置有千兆以太网口，所述千兆以太网口与PHY芯片连接。
优选地，所述5G路由模块还包括电平转换单元，所述电平转换单元分别与所述处理器及所述终端控制模块通过所述GPIO接口连接，用于接收所述终端控制模块输出的第一电平，并将所述第一电平转换为第二电平后发送至所述处理器。
优选地，所述电平转换单元包括电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻及三极管；其中，
所述电容的第一端分别与所述终端控制模块、所述第一电阻的第一端及所述三极管的集电极连接，所述电容的第二端接地；
所述第一电阻的第二端与电源连接；
所述三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端及地连接；
所述第二电阻的第二端及所述第三电阻的第二端均与所述处理器的GPIO接口连接。
优选地，所述终端控制模块包括主控芯片，所述主控芯片上设置有所述USB接口或所述千兆以太网口，以及所述GPIO接口；所述处理器通过所述GPIO接口与所述主控芯片连接，所述处理器还通过所述USB接口或所述千兆以太网口与所述主控芯片。
优选地，所述主控芯片设置为在安卓系统的框架层添加电话框架蜂窝系统，并在所述安卓系统的应用程序层添加所述电话框架蜂窝系统对应的应用。
优选地，所述主控芯片设置为在安卓系统的Linux内核层编译支持IPV6的微内核，并将所述微内核移植至所述5G路由模块。
本发明还提出一种电视机，所述电视机包括如上所述的基于5G的终端设备。
本发明通过在基于5G的终端设备中设置终端控制模块及5G路由模块；终端控制模块通过控制接口及通讯接口与5G路由模块连接，5G路由模块分别与5G天线及WIFI天线连接；5G路由模块接收5G宽带信号及WIFI信号，并将5G宽带信号通过WIFI信号传输至终端控制模块；终端控制模块通过控制接口对5G路由模块进行拨号控制，以接收5G宽带信号，并通过通讯接口基于5G宽带信号与5G路由模块进行数据通讯。其中，通过在终端设备中集成终端控制模块以及具备5G和路由功能的5G路由模块，实现了终端设备直接对联外网，无需使用独立的路由芯片分发带宽，降低了宽带业务的延时，提高了数据传输速度，使得5G高带宽的优势发挥到极致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明基于5G的终端设备一实施例的功能模块图；
图2是图1基于5G的终端设备一可选的结构示意图；
图3是图1基于5G的终端设备另一可选的结构示意图；
图4是图1基于5G的终端设备又一可选的结构示意图；
图5是图4中电平转换单元一可选的结构示意图；
图6是图2基于5G的终端设备另一可选的结构示意图；
图7是图6中主控芯片的安卓系统框架图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 终端控制模块 E1 5G天线
20 5G路由模块 E2 WIFI天线
30 PHY芯片 C1 电容
210 5G基带芯片 VCC 电源
220 无线网卡单元 R1～R3 第一电阻至第三电阻
230 电平转换单元 Q1 三极管
CPU 处理器 GND 地
IC 主控芯片
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种基于5G的终端设备。
参照图1，在一实施例中，所述基于5G的终端设备包括终端控制模块10及5G路由模块20；所述终端控制模块10通过控制接口及通讯接口与所述5G路由模块20连接，所述5G路由模块20分别与5G天线E1及WIFI天线E2连接；其中，所述5G路由模块20，用于接收5G宽带信号及WIFI信号，并将所述5G宽带信号通过所述WIFI信号传输至所述终端控制模块10；所述终端控制模块10，用于通过所述控制接口对所述5G路由模块20进行拨号控制，以接收所述5G宽带信号，并通过所述通讯接口基于所述5G宽带信号与所述5G路由模块20进行数据通讯。
应当理解的是，终端控制模块10，指终端设备中的控制模块，如电视机中的电视控制模块，手机中的手机控制模块，本实施例对此不加以限制。
控制接口，指可以传输控制信号的接口，如通用型之输入输出(General-purposeinput/output，GPIO)接口；通讯接口，指可以传输通讯数据的接口，如通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口或千兆以太网口。
作为一实施例，USB接口可以为USB3.0或USB3.1等接口。其中，USB3.1接口具有比USB3.0传输速度更快，带宽消耗率更低的特点。
千兆以太网口可以为简化版千兆媒体独立接口(Reduced Gigabit MediumIndependent Interface，RGMII)或(Ten Bit Interface，TBI)10位等接口。其中，RGMII接口采用4位数据接口，工作时钟125MHz，并且在上升沿和下降沿同时传输数据，因此传输速率可达1000Mbps。
作为另一实施例，当控制接口是GPIO接口，通讯接口是USB3.1接口时，终端控制模块10可以通过USB3.1接口与5G路由模块20直连进行数据通讯，并且通过GPIO接口对5G路由模块20进行控制。
需要说明的是，本实施例中5G路由模块20同时具备5G模组及路由功能，可以在接收到5G天线E1发出的5G宽带信号及WIFI天线E2发出的WIFI信号后，将5G宽带信号通过WIFI信号传输至终端控制模块10。终端控制模块10对5G路由模块20进行拨号控制，以接收5G宽带信号，并基于5G宽带信号与5G路由模块20进行数据通讯。
作为一实施例，终端控制模块10通过GPIO接口可以实现对5G路由模块20的复位、初始化、待机休眠及拨号等功能的控制。具体地，可以通过提供下拉电平的方式为5G路由模块20提供复位信号或初始化信号，实现5G路由模块20的复位或初始化；当终端控制模块10不需要流量时，向5G路由模块20发送休眠信号，使5G路由模块20进入休眠状态；向5G路由模块20发送通讯信号，如AT命令，以实现拨号、信号监测等通讯控制。
本实施例通过将传统路由功能和5G模组集成在终端设备里，实现了终端设备直接对联外网，无需使用独立的路由芯片分发带宽，降低了宽带业务的延时，提高了数据传输速度，使得5G高带宽的优势发挥到极致，实现了物尽其用的目的。并且，通过终端设备的上述设计，终端设备既可以作为终端应用，也可以作为中继器，将带宽分享给其他设备。
请参照图2，图2是图1基于5G的终端设备一可选的结构示意图。
本实施例中，所述5G路由模块20包括处理器CPU、5G基带芯片210及无线网卡单元220；所述控制接口包括GPIO接口，所述通讯接口包括USB接口或千兆以太网口，所述处理器CPU上设置有所述GPIO接口及多种通信协议数据接口，所述处理器CPU上还设置有所述USB接口或所述千兆以太网口；其中，所述处理器CPU通过所述GPIO接口与所述终端控制模块10连接，通过所述USB接口或所述千兆以太网口与所述终端控制模块10连接，通过所述多种通信协议数据接口与所述无线网卡单元220连接，所述处理器CPU还与所述5G基带芯片210连接；所述5G基带芯片210与所述5G天线E1连接；所述无线网卡单元220与所述WIFI天线E2连接。
应当理解的是，多种通信协议数据(PCI Express M.2Specification，M.2)接口是一种主机接口方案，可以兼容多种通信协议，如sata、PCIe、USB、HSIC、UART及SMBus等协议。
现有的5G模组通常自带处理器及5G基带芯片，本实施例通过对现有5G模组进行二次开发，利用处理器CPU丰富的接口搭建5G路由模块20，使其不仅实现5G拨号上网功能，并且通过M.2接口与无线网卡单元220连接实现无线路由等功能。
在具体实现中，无线网卡单元220为WIFI6无线网卡，通过集成WIFI6的无线功能，可以将5G宽带业务分发给其他的终端设备，并使各终端设备均具备高速传输的特点。
可以理解的是，WIFI6无线网卡是双频双工，2.4G和5G同时双发双收，除了用作无线路由功能，还可以通过单频无线桥接，并使用另外一路频率作为无线中继功能。此场景应用在于没有5G信号的时候，自动识别家庭网关，将其接入到家庭网络。
需要说明的是，传统的5G模组及路由芯片的组合由于无法解决硬件小型化和硬件本身发热量大问题，无法集成在终端设备中。本实施例对传统的5G模组进行二次开发，基于处理器CPU特征开发Linux的路由器系统，使处理器CPU支持WIFI6的传输和USB3.1的数据透传，并对处理器CPU的路由功能和中继功能进行开发。由于使用5G模组中的处理器CPU做路由协议管理，无需外接路由芯片，不仅降低了方案实现的整体成本，也解决了硬件小型化和发热量大的问题，使得5G路由模块20可以集成于终端设备中。
本实施例通过5G路由模块的具体设计，使得传统5G模组具备路由及中继功能，将其集成于终端设备中，使得终端设备不仅能充分利用5G宽带业务，提高数据传输速度，还可以作为路由器将5G宽带业务分发给其他设备，增加了产品的用户体验。
请参照图3，图3是图1基于5G的终端设备另一可选的结构示意图。
本实施例中，通讯接口为USB接口时，处理器CPU上还设置有千兆以太网口，所述千兆以太网口与PHY芯片30连接。
可理解的是，PHY芯片30主要是将处理器CPU输出的模拟信号进行解码，通过千兆以太网口将数字信号传送出去。在解码的过程中，它只是做信号的转换，而不对数字信号进行任何的处理，即使一帧有问题的数据，也会如实的转发出去。
本实施例通过千兆以太网口与PHY芯片连接，可以使5G路由模块实现千兆有线网口数据交换功能。
请参照图4，图4是图1基于5G的终端设备又一可选的结构示意图。
本实施例中，所述5G路由模块20还包括电平转换单元230，所述电平转换单元230分别与所述处理器CPU及所述终端控制模块10通过所述GPIO接口连接，用于接收所述终端控制模块10输出的第一电平，并将所述第一电平转换为第二电平后发送至所述处理器CPU。
应当理解的是，由于5G路由模块20的GPIO控制电平与终端设备的GPIO控制电平不一致，5G路由模组的GPIO控制电平通常是1.8V，而终端设备的芯片控制电平有较大差异，如电视机的芯片控制电平是3.3V，为了使得5G路由模块20与终端控制模块10能够互相通讯，需要使用电平转换单元230将逻辑电平进行互换。
电平转换单元230的结构请一并参照图5，所述电平转换单元230包括电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及三极管Q1；其中，所述电容C1的第一端分别与所述终端控制模块10、所述第一电阻R1的第一端及所述三极管Q1的集电极连接，所述电容C1的第二端接地；所述第一电阻R1的第二端与电源VCC连接；所述三极管Q1的基极与所述第二电阻R2的第一端连接，所述三极管Q1的发射极分别与所述第三电阻R3的第一端及地连接；所述第二电阻R2的第二端及所述第三电阻R3的第二端均与所述处理器CPU的GPIO接口连接。
作为一实施例，电源VCC为终端设备的待机电源，如此，可以保障终端设备在待机时，用户仍然可以使用5G路由模块的无线功能。
本实施例通过在终端控制模块与5G路由模块的处理器CPU之间设置电平转换单元，可以实现两者逻辑电平进行互换，达到处理器CPU与终端控制模块互相通讯的目的。
请参照图6，图6是图2基于5G的终端设备另一可选的结构示意图。
本实施例中，所述终端控制模块10包括主控芯片IC，所述主控芯片IC上设置有所述USB接口或所述千兆以太网口，以及所述GPIO接口；所述处理器CPU通过所述GPIO接口与所述主控芯片IC连接，所述处理器CPU还通过所述USB接口或所述千兆以太网口与所述主控芯片IC。
请一并参照图7，所述主控芯片IC设置为在安卓系统的框架层添加电话框架(Telephony Framework)蜂窝系统，并在所述安卓系统的应用程序层添加所述电话框架蜂窝系统对应的应用。
应当理解的是，安卓操作系统的架构通常包括四层，由上到下依次是：应用程序层、框架层、核心类库和Linux内核层。由于电视等终端设备上通常使用的是Android系统，主控芯片IC的系统主要是基于终端设备(如电视机)应用场景开发的，并不支持移动蜂窝系统，因此需要在安卓系统的框架层重新开发Telephony Framework蜂窝系统，并且在应用程序层增加对应的应用，以使主控芯片IC可以通过USB接口下发AT命令对5G路由模块20进行拨号、信号检测等功能。
在具体实现中，Telephony Framework蜂窝系统对应的应用可以是PhoneApplication，包括Call Tracker、SMS Dispatch、Service Tracker和Data Tracker。
进一步地，主控芯片IC还可以设置为通过GPIO口实现对5G路由模块20的复位、初始化、待机休眠及拨号等功能的控制。具体地，可以通过提供下拉电平的方式为5G路由模块20提供复位信号或初始化信号，实现5G路由模块20的复位或初始化；当终端控制模块10不需要流量时，向5G路由模块20发送休眠信号，使5G路由模块20进入休眠状态；向5G路由模块20发送通讯信号，如AT命令，以实现拨号、信号监测等通讯控制。
进一步地，所述主控芯片IC设置为在安卓系统的Linux内核层编译支持IPV6的微内核，并将所述微内核移植至所述5G路由模块20。
具体地，通过在Linux内核层依次配置/etc/sysctl.conf，配置/etc/sysconfig/network，添加默认路由，查看路由，将支持IPV4的主控芯片IC配置为支持IPV6的主控芯片IC，并对Linux内核层进行精简和配置，编译出一个支持IPV6协议的微内核，移植到处理器CPU中，使处理器CPU也支持IPV6协议，以满足IPV6协议下智能家居发展的需要。
其中，配置/etc/sysctl.conf的步骤可以包括：设置net.ipv6.conf.all.disable_ipv6＝0,net.ipv6.conf.default.disable_ipv6＝0,net.ipv6.con f.lo.disable_ipv6＝0；配置/etc/sysconfig/network的步骤可以包括：设置NETWORKING_IPV6＝YES；添加默认路由的步骤可以包括：ip-6route add/via，ip-6routeadd default via 2001:0db8:0:f101::1,route-A inet6add/gw，route-A inet6 adddefault gw 2001:0db8:0:f101::1；查看路由的步骤可以包括：ip-6 route show,route-A‘inet6’，route-6。
将微内核移植至5G路由模块20的步骤，可以通过USB接口或千兆以太网口将微内核透传至5G路由模块20，使5G路由模块20也支持IPV6协议。
需要说明的是，终端设备通过引入IPV6的互联网协议，避免的传统网络由于IPV4IP地址有限，不能够覆盖到每一个家庭用户的终端设备。而使用了IPV6后，传统意义上的家庭网络设备都可以实现直接对联到广域网的物联网系统，可以使用户能够直接的、实时的去控制和了解这些终端设备的当前状态。
本实施例通过主控芯片的软件接口上的功能设计，实现了主控芯片与处理器之间的通讯控制，同时通过配置IPV6，可以使处理器为不同的终端设备配置单独的外网IP地址。如此，用户可以实时得知各终端设备的状态，并远程快速操控所有的终端设备。
本发明还提出一种电视机，所述电视机包括如上所述的基于5G的终端设备，所述电视机的基于5G的终端设备的结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的电视机采用了上述基于5G的终端设备的技术方案，因此所述电视机具有上述所有的有益效果。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于5G的终端设备，其特征在于，包括终端控制模块及5G路由模块；所述终端控制模块通过控制接口及通讯接口与所述5G路由模块连接，所述5G路由模块分别与5G天线及WIFI天线连接；其中，
所述5G路由模块，用于接收5G宽带信号及WIFI信号，并将所述5G宽带信号通过所述WIFI信号传输至所述终端控制模块；
所述终端控制模块，用于通过所述控制接口对所述5G路由模块进行拨号控制，以接收所述5G宽带信号，并通过所述通讯接口基于所述5G宽带信号与所述5G路由模块进行数据通讯；
所述5G路由模块包括5G基带芯片、处理器和无线网卡单元，所述5G基带芯片与5G天线连接，所述无线网卡单元与所述WIFI天线连接，所述处理器上设置有多种通信协议数据接口；所述处理器通过GPIO接口与所述终端控制模块连接，所述处理器通过所述多种通信协议数据接口与所述无线网卡单元连接，所述处理器与所述5G基带芯片连接，所述处理器上设置有USB接口或千兆以太网口，所述千兆以太网口与PHY芯片连接，以将处理器输出的模拟信号进行解码，并通过千兆以太网将数字信号传送出去；其中，所述多种通信协议数据接口兼容包括ata、PCIe、USB、HSIC、UART及SMBus的通信协议。
2.如权利要求1所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述控制接口包括GPIO接口，所述通讯接口包括USB接口或千兆以太网口，所述处理器上设置有所述GPIO接口；其中，
所述处理器通过所述USB接口或所述千兆以太网口与所述终端控制模块连接。
3.如权利要求2所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述无线网卡单元为WIFI6无线网卡。
4.如权利要求2所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述通讯接口包括所述USB接口时，所述处理器上还设置有千兆以太网口，所述千兆以太网口与PHY芯片连接。
5.如权利要求2所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述5G路由模块还包括电平转换单元，所述电平转换单元分别与所述处理器及所述终端控制模块通过所述GPIO接口连接，用于接收所述终端控制模块输出的第一电平，并将所述第一电平转换为第二电平后发送至所述处理器。
6.如权利要求5所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述电平转换单元包括电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻及三极管；其中，
所述电容的第一端分别与所述终端控制模块、所述第一电阻的第一端及所述三极管的集电极连接，所述电容的第二端接地；
所述第一电阻的第二端与电源连接；
所述三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端及地连接；
所述第二电阻的第二端及所述第三电阻的第二端均与所述处理器的GPIO接口连接。
7.如权利要求2至6中任一项所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述终端控制模块包括主控芯片，所述主控芯片上设置有所述USB接口或所述千兆以太网口，以及所述GPIO接口；所述处理器通过所述GPIO接口与所述主控芯片连接，所述处理器还通过所述USB接口或所述千兆以太网口与所述主控芯片。
8.如权利要求7所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述主控芯片设置为在安卓系统的框架层添加电话框架蜂窝系统，并在所述安卓系统的应用程序层添加所述电话框架蜂窝系统对应的应用。
9.如权利要求7所述的基于5G的终端设备，其特征在于，所述主控芯片设置为在安卓系统的Linux内核层编译支持IPV6的微内核，并将所述微内核移植至所述5G路由模块。
10.一种电视机，其特征在于，包括如权利要求1～9任一权利要求所述的基于5G的终端设备。
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