CN112367641B - 一种自动切换通信模块的方法及车载智能t-box系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动切换通信模块的方法，包括如下步骤：处于待机状态的T‑BOX系统实时获取传输数据指令；判断传输数据的数据量是否大于第一阈值，同时判断传输数据的传输速率是否大于第二阈值，若传输数据的数据量大于第一阈值或传输数据的传输速率大于第二阈值，则启用移动通信模块，否则，使用NB‑IOT通信模块；执行传输数据指令，并恢复待机状态。该方法中的T‑BOX系统能够根据具体传输数据的数据量及传输速率自动切换至与执行任务相匹配的通信模块，以适应不同应用场景，避免了利用功耗较大的移动通信模块来传输数据量小且传输速率要求较低的信息，有效降低了T‑BOX系统的功耗，延长了电池续航的时间，进而提升了T‑BOX系统的通信功能。

Description

一种自动切换通信模块的方法及车载智能T-BOX系统
技术领域
本发明涉及车联网通信领域，特别涉及一种自动切换通信模块的方法及车载智能T-BOX系统。
背景技术
随着汽车行业的飞速发展，汽车的智能化程度得到了快速提升，越来越多的人们选择在汽车上装配智能T-BOX系统(远程信息处理器，Telematics BOX)，这也使得T-BOX系统的应用范围得到了快速拓展，例如车辆行驶信息的上传及保存、远程启动车辆、远程控制空调等，为人们的驾驶提供了极大便利。现有技术中的T-BOX系统主要是通过2G/3G/4G/5G通信模块与通信设备进行信息交互，虽然通信速率快，但是对应的功耗也相对较高，特别是对一些延时及数据量不敏感的应用(如远程打开或关闭设备指令)，由于指令的数据量小，会造成一定资源浪费，影响电池的续航时间，同时在局部车载终端较多的时候也会存在通讯基站容量不足等情况。
而窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)作为万物互联网络的一个重要分支，构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络(全球移动通信系统，Global System for Mobile Communication)、UMTS网络(通用移动通信系统，Universal Mobile Telecommunications System)或LTE网络(通用移动通信技术的长期演进，Long Term Evolution)，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT采用超窄带、重复传输、精简网络协议等设计，以牺牲一定速率、时延、移动性等，从而获取面向LWPA物联网(低功耗广域网络，Low-Power Wide-Area Network)的承载能力。NB-IoT具有覆盖范围广且深的特点，比GRPS(通用分组无线服务技术，General Packet Radio Service)覆盖增强20dB+2，且功耗较低，基于AA电池(5号电池)而言，使用寿命可超过10年之久。最重要的是，NB-IoT的使用成本低且具有强连接的特点，强连接可达到50k+用户容量/200kHz小区。换句话说，当用户端向T-BOX发送一个开空调的命令时，数据量为1-10个字节，此时若采用2G/3G/4G/5G通信模块待机时，待机电流为1.2mA-2.3mA，工作电流为16mA-30mA；而若采用NB-IoT通信模块，待机电流仅为4μA，工作电流只要4mA即可，功耗大大降低。
基于此，本发明拟在车载智能T-BOX系统中增设NB-IoT通信模块，以使车载智能T-BOX系统能够根据不同应用场景，自动切换通信模块，进而减少功耗，延长电池续航时间，达到提高通讯性能的目的。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种自动切换通信模块的方法，基于车载T-BOX系统和云服务平台，所述云服务平台设有NB-IOT通信基站和移动通信基站，所述T-BOX系统设有与NB-IOT通信基站、移动通信基站相配合的NB-IOT通信模块和移动通信模块；所述方法包括：
处于待机状态的T-BOX系统实时获取传输数据指令；
判断传输数据的数据量是否大于第一阈值，同时判断传输数据的传输速率是否大于第二阈值，若传输数据的数据量大于第一阈值或传输数据的传输速率大于第二阈值，则启用移动通信模块，否则，使用NB-IOT通信模块；
执行传输数据指令，并恢复待机状态。
进一步的，所述处于待机状态的T-BOX系统实时获取传输数据指令步骤之前，还包括进入待机状态步骤：
所述T-BOX系统启用NB-IOT通信模块，并进入待机状态。
进一步的，所述T-BOX系统启用NB-IOT通信模块，并进入待机状态步骤，包括：
检测T-BOX系统当前所启用的通信模块；
判断当前所启用的通信模块是否为NB-IOT通信模块，若是，则T-BOX系统直接进入待机状态；否则，关闭移动通信模块，启用NB-IOT通信模块，并进入待机状态。
进一步的，所述传输数据指令包括由总车控制器下发至T-BOX系统的发送数据指令以及由云服务平台转发至T-BOX系统的接收数据指令。
进一步的，当所述传输数据指令为发送数据指令时，所述执行传输数据指令，并恢复待机状态步骤，包括：
所述T-BOX系统将数据经所启用的通信模块以及相匹配的通信基站传输至云服务平台，以执行发送数据指令；
当发送数据指令执行结束后，判断T-BOX系统当前启用通信模块是否为NB-IOT通信模块，若是，则T-BOX系统重新进入待机状态；否则，切换至NB-IOT通信模块，并进入待机状态。
进一步的，当所述传输数据指令为接收数据指令时，在启用移动通信模块之前，还包括：
所述T-BOX系统经NB-IOT通信模块及NB-IOT通信基站向云服务平台发送确认指令，以告知云服务平台所启用的具体通信模块。
进一步的，所述执行传输数据指令，并恢复待机状态步骤，包括：
所述云服务平台将数据经确认指令中指定的通信基站和通信模块传输至所述T-BOX系统；
所述T-BOX系统接收云服务平台发送的数据后，并将数据经车载CAN总线传输至总车控制器；
判断T-BOX系统当前启用通信模块是否为NB-IOT通信模块，若是，则T-BOX系统重新进入待机状态；否则，切换至NB-IOT通信模块，并进入待机状态。
进一步的，所述云服务平台与客户终端通信连接，所述客户终端用于向云服务平台发送执行指令，所述云服务平台根据执行指令，向处于待机状态的T-BOX系统发出接收数据指令。
进一步的，所述NB-IOT通信模块和所述移动通信模块不能同时被T-BOX系统启用。
一种自动切换通信模块的车载智能T-BOX系统，基于上述的一种自动切换通信模块的方法，包括云服务平台以及车载T-BOX系统；所述车载T-BOX系统配设有微控制单元(MCU)、NB-IOT通信模块及移动通信模块，所述移动通信模块和所述NB-IOT通信模块分别与MCU通信连接，所述MCU经CAN总线与总车控制器通信连接；所述云服务平台设有分别与NB-IOT通信模块、移动通信模块相匹配的NB-IOT通信基站和移动通信基站，且所述NB-IOT通信基站分别与云服务平台、NB-IOT通信模块通信连接，所述移动通信基站分别与移动通信模块、云服务平台通信连接，所述云服务平台还与客户终端通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是如下：
本发明提供了一种自动切换通信模块的方法及车载智能T-BOX系统，通过在T-BOX系统中同时配设NB-IOT通信模块和移动通信模块，且使T-BOX系统能够根据传输数据的数据量以及传输速率自动切换至相匹配的通信模块，以适应不同的应用场景，避免了利用功耗较大的移动通信模块来传输数据量小且传输速率要求较低的信息，进而降低T-BOX系统的功耗。最重要的是，使T-BOX系统在处于待机状态时，能自动切换至功耗更小的NB-IOT通信模块，利于延长电池续航的时间，提高T-BOX系统的使用可靠性。本发明提供的T-BOX系统同时具有低功耗、高传输速率、电池长续航等优点，达到了提升T-BOX系统通信功能的目的。
附图说明
图1为实施例1中T-BOX系统与云服务平台的连接关系示意图。
图2为实施例1中T-BOX系统进入待机状态的流程示意图。
图3为实施例1中T-BOX系统发送数据的流程示意图。
图4为实施例1中T-BOX系统接收数据的流程示意图。
附图标记
1-云服务平台，2-T-BOX系统，3-微控制单元(MCU)，4-NB-IOT通信模块，5-移动通信模块，6-总车控制器，7-NB-IOT通信基站，8-移动通信基站，9-客户终端。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。
实施例1
如图1所示，本实施例公开了一种自动切换通信模块的车载智能T-BOX系统，用于实现车载T-BOX系统自动切换通信模块的方法，具体包括云服务平台1以及车载T-BOX系统2。T-BOX系统2配设有微控制单元(MCU)3、NB-IOT通信模块4及移动通信模块5。这里所说的移动通信模块5具体是指2G/3G/4G/5G通信模块。移动通信模块5和NB-IOT通信模块4分别与MCU3通信连接，MCU3经CAN总线与总车控制器6通信连接。云服务平台1设有分别与NB-IOT通信模块4、移动通信模块5相匹配的NB-IOT通信基站7和移动通信基站8。且NB-IOT通信基站7分别与云服务平台1、NB-IOT通信模块4通信连接，即云服务平台1能够通过NB-IOT通信基站7、NB-IOT通信模块4实现对T-BOX系统2的通信；而移动通信基站8则分别与移动通信模块5、云服务平台1通信连接，即云服务平台1能够通过移动通信基站8、移动通信模块5实现与T-BOX系统2的通信。这里所说的通信是指双向的数据传输。此外，所述云服务平台1还与客户终端9通信连接，云服务平台1既能够接受客户终端9发出的数据信息，并将数据信息传输至T-BOX系统2，由T-BOX系统2进一步传输至总车控制器6；云服务平台1也能够实时获取由总车控制器6经T-BOX系统2传输过来的数据信息，并继续将数据信息反馈至客户终端9，进而形成客户终端9与总车控制器6的信息交互。
实施例2
如图1-图4所示，本实施例提供了一种自动切换通信模块的方法，基于车载T-BOX系统2和云服务平台1。云服务平台1设有NB-IOT通信基站7和移动通信基站8。T-BOX系统2设有与NB-IOT通信基站7、移动通信基站8相配合的NB-IOT通信模块4和移动通信模块5。具体的总车控制器6、T-BOX系统2、云服务平台1以及客户终端9之间的通信连接关系与实施例1中公开的一种自动切换通信模块的车载智能T-BOX系统相同(具体如图1所示)，在此不再赘述。
一种自动切换通信模块的方法，具体包括如下步骤：
101、处于待机状态的T-BOX系统2实时获取传输数据指令。
当然，在此之前，还包括T-BOX系统2进入待机状态步骤，具体如图2所示。当T-BOX系统2处于无工作状态下时，为了降低功耗，T-BOX系统2就会自动启用NB-IOT通信模块4，并进入待机状态。进入待机状态的T-BOX系统2虽然功耗较低，但仍能实时接收外部的传输数据指令，只是由于此时启用的是NB-IOT通信模块4，使得T-BOX系统2的传输数据量较小，传输速率较低，仅能满足一些简单的传输指令。一般来讲，在T-BOX系统2进入待机状态前，T-BOX系统2内部的MCU3会首先检测其自身当前所启用的通信模块，并判断当前所启用的通信模块是否为NB-IOT通信模块4，若是，则T-BOX系统2直接进入待机状态；否则，关闭移动通信模块5，启用NB-IOT通信模块4，然后再进入待机状态。即MCU3会确保NB-IOT通信模块4被启用后，才使T-BOX系统2进入待机状态。也就是说，处于待机状态下的T-BOX系统2启用的一定是NB-IOT通信模块4。
本实施例中，T-BOX系统2实时获取的传输数据指令包括发送数据指令和接收数据指令。其中，发送数据指令是由总车控制器6下发至T-BOX系统2的指令；而接收数据指令则是指由云服务平台1转发至T-BOX系统2的指令，该指令需要由T-BOX系统2继续传输至总车控制器6。这里由于云服务平台1与客户终端9(手机、平板等)保持通信连接，所以用户能够通过客户终端9向云服务平台1下达执行指令，当云服务平台1收到客户终端9下发的执行指令后，便会根据执行指令，向处于待机状态的T-BOX系统2发出接收数据指令。
本技术方案中，配设在T-BOX系统2内的NB-IOT通信模块4和所述移动通信模块5不能同时被T-BOX系统2启用。即NB-IOT通信模块4和所述移动通信模块5只能有一个处于工作状态，要么T-BOX系统2通过NB-IOT通信模块4与云服务平台1实现信息交互，要么通过移动通信模块5实现与云服务平台1的信息交互。
102、判断传输数据的数据量是否大于第一阈值，同时判断传输数据的传输速率是否大于第二阈值，若传输数据的数据量大于第一阈值或传输数据的传输速率大于第二阈值，则启用移动通信模块5，否则，使用NB-IOT通信模块4。
详细的说，当T-BOX系统2获取到的传输数据指令是发送数据指令时(即由总车控制器6发送过来的指令)，此时T-BOX系统2中的MCU3会提取待发送数据的特征参数(如数据量和传输速率要求)，然后将传输数据的数据量与第一阈值进行比对，将传输数据的传输速率与第二阈值进行比对，判断是否传输数据的数据量大于第一阈值或传输数据的传输速率大于第二阈值，只要两个判断条件有一个满足，就需要将待机状态下的NB-IOT通信模块4关闭，启用移动通信模块5，即进行通信模块的切换控制。当然，如果T-BOX系统2获取到的传输数据指令是接收数据指令(即由云服务平台1发送过来的指令)，这时就意味着T-BOX系统2需要接收来自云服务平台1传输的数据。同样，此时的MCU3也会提取待接收数据的特征参数(如数据量和传输速率要求)，并将传输数据的数据量与第一阈值进行比对，将传输数据的传输速率与第二阈值进行比对，判断是否传输数据的数据量大于第一阈值或传输数据的传输速率大于第二阈值，两个判断条件只要满足一个，就意味着需要将待机状态下的NB-IOT通信模块4关闭，启用移动通信模块5。以便在移动通信模块5的工作下，使T-BOX系统2完成对云服务平台1传输数据的快速接收。
值得注意的是，在上述对数据特征参数的判断过程中，当所述传输数据指令为接收数据指令时(即由云服务平台1发送过来的指令)，一旦MCU3经过判断确定了需要启用的具体通信模块时(例如决定启用移动通信模块5或继续延用NB-IOT通信模块4)，那么在正式启用移动通信模块5之前或继续延用NB-IOT通信模块4时，T-BOX系统2需要先经过NB-IOT通信模块4以及NB-IOT通信基站7向云服务平台1发送确认指令，以告知云服务平台1接下来所启用的具体通信模块。换句话说，也就是告知云服务平台1后续处于工作状态的通信模块具体是哪一个。以便云服务平台1同步完成对通信基站的切换，使云服务平台1后续能够选择相匹配的通信基站向T-BOX系统2发送信息。
本实施例中，在MCU3切换通信模块的过程中，MCU3首先需要提取数据特征参数(或称之为数据格式类型)，然后根据数据的数据量大小或传输速率高低，来切换通信模块。例如，应用数据为拨打/接听电话，此时就需要将待机状态下的NB-IOT通信模块4切换至移动通信模块5；若应用数据为运城开启车内空调或获取车内设备状态等，就可以直接用待机状态下的NB-IOT通信模块4来完成数据传输。
103、执行传输数据指令，并恢复待机状态。
具体的，当传输数据指令为发送数据指令时，在执行传输数据指令，并恢复待机状态的过程中，T-BOX系统2会将数据经所启用的通信模块以及相匹配的通信基站传输至云服务平台1，以执行发送数据指令。且在发送数据指令执行结束后，T-BOX系统2中的MCU3会重新判断T-BOX系统2当前启用通信模块是否为NB-IOT通信模块4，若是，则T-BOX系统2重新进入待机状态；否则，切换至NB-IOT通信模块4，并重新进入待机状态，如图3所示。
当然，如果传输数据指令为接收数据指令，那么在执行传输数据指令，并恢复待机状态的过程中，由所述云服务平台1将数据经确认指令中指定的通信基站和通信模块传输至所述T-BOX系统2。且在T-BOX系统2接收到云服务平台1发送的数据后，会继续将数据经车载CAN总线传输至总车控制器6，由总车控制器6完成相关的操作内容。当上述过程完成后，T-BOX系统2内部的MCU3会判断T-BOX系统2当前启用通信模块是否为NB-IOT通信模块4，若是，则T-BOX系统2重新进入待机状态；否则，切换至NB-IOT通信模块4，并进入待机状态，如图4所示。
本发明提供了一种自动切换通信模块的方法，使得车载T-BOX系统2能够根据不用应用场景、不同数据的特征参数，自动控制NB-IOT通信模块4和移动通信模块5之间的切换，以降低T-BOX系统2的功耗，进而延长T-BOX系统2的续航时间，达到改善T-BOX系统2功耗和电池续航的目的，提升T-BOX系统2的整体通信能力。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，基于车载T-BOX系统（2）和云服务平台（1），所述云服务平台（1）设有NB-IOT通信基站（7）和移动通信基站（8），所述T-BOX系统（2）设有与NB-IOT通信基站（7）、移动通信基站（8）相配合的NB-IOT通信模块（4）和移动通信模块（5）；所述方法包括：
所述T-BOX系统（2）启用NB-IOT通信模块（4），并进入待机状态，处于待机状态的T-BOX系统（2）实时获取传输数据指令；其中，所述传输数据指令包括由云服务平台（1）转发至T-BOX系统（2）的接收数据指令；
判断传输数据的数据量是否大于第一阈值，同时判断传输数据的传输速率是否大于第二阈值，若传输数据的数据量大于第一阈值或传输数据的传输速率大于第二阈值，则启用移动通信模块（5），否则，使用NB-IOT通信模块（4）；
执行传输数据指令，并恢复待机状态；
其中，在启用移动通信模块（5）之前，所述T-BOX系统（2）经NB-IOT通信模块（4）及NB-IOT通信基站（7）向云服务平台（1）发送确认指令，以告知云服务平台（1）所启用的具体通信模块。
2.如权利要求1所述一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，所述T-BOX系统（2）启用NB-IOT通信模块（4），并进入待机状态步骤，包括：
检测T-BOX系统（2）当前所启用的通信模块；
判断当前所启用的通信模块是否为NB-IOT通信模块（4），若是，则T-BOX系统（2）直接进入待机状态；否则，关闭移动通信模块（5），启用NB-IOT通信模块（4），并进入待机状态。
3.如权利要求1所述一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，所述传输数据指令还包括由总车控制器（6）下发至T-BOX系统（2）的发送数据指令。
4.如权利要求3所述一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，当所述传输数据指令为发送数据指令时，所述执行传输数据指令，并恢复待机状态步骤，包括：
所述T-BOX系统（2）将数据经所启用的通信模块以及相匹配的通信基站传输至云服务平台（1），以执行发送数据指令；
当发送数据指令执行结束后，判断T-BOX系统（2）当前启用通信模块是否为NB-IOT通信模块（4），若是，则T-BOX系统（2）重新进入待机状态；否则，切换至NB-IOT通信模块（4），并进入待机状态。
5.如权利要求1所述一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，所述执行传输数据指令，并恢复待机状态步骤，包括：
所述云服务平台（1）将数据经确认指令中指定的通信基站和通信模块传输至所述T-BOX系统（2）；
所述T-BOX系统（2）接收云服务平台（1）发送的数据后，并将数据经车载CAN总线传输至总车控制器（6）；
判断T-BOX系统（2）当前启用通信模块是否为NB-IOT通信模块（4），若是，则T-BOX系统（2）重新进入待机状态；否则，切换至NB-IOT通信模块（4），并进入待机状态。
6.如权利要求5所述一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，所述云服务平台（1）与客户终端（9）通信连接，所述客户终端（9）用于向云服务平台（1）发送执行指令，所述云服务平台（1）根据执行指令，向处于待机状态的T-BOX系统（2）发出接收数据指令。
7.如权利要求1所述一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，所述NB-IOT通信模块（4）和所述移动通信模块（5）不能同时被T-BOX系统（2）启用。
8.一种自动切换通信模块的车载智能T-BOX系统，基于权利要求1-7任一项所述的一种自动切换通信模块的方法，其特征在于，包括云服务平台（1）以及车载T-BOX系统（2）；所述T-BOX系统（2）配设有微控制单元（MCU）（3）、NB-IOT通信模块（4）及移动通信模块（5），所述移动通信模块（5）和所述NB-IOT通信模块（4）分别与MCU（3）通信连接，所述MCU（3）经CAN总线与总车控制器（6）通信连接；所述云服务平台（1）设有分别与NB-IOT通信模块（4）、移动通信模块（5）相匹配的NB-IOT通信基站（7）和移动通信基站（8），且所述NB-IOT通信基站（7）分别与云服务平台（1）、NB-IOT通信模块（4）通信连接，所述移动通信基站（8）分别与移动通信模块（5）、云服务平台（1）通信连接，所述云服务平台（1）还与客户终端（9）通信连接。
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