CN116600354A - 一种基于4g/5g-北斗的自适应通信方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于4G/5G‑北斗的自适应通信方法与系统,系统包括:支持4G/5G‑北斗多通信模式并安装功能应用的通信终端,通过功能应用根据当前的通信环境选择适配的通信模式;安装通信软件的用户设备,通过通信软件进行业务数据的收发;所述通信终端与所述用户设备通过以太网有线连接传输数据。本发明能够在实现4G/5G‑北斗多模式通信的同时,保证用户使用通信软件收发信息时只需关注信息的发送和读取,无需关心通信模式的选择,为用户设备全地域通信提供有力支撑。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,特别是一种基于4G/5G-北斗的自适应通信方法与系统。
背景技术
由于4G/5G通信基础设施建设的投入较大,实现全地域覆盖的性价比相对较低,尤其是地广人稀的偏远地区。因此用户设备在上述地区若仍使用单一的4G/5G通信模式将无法满足通信需求,所以需要用户设备可同时支持4G/5G通信模式和北斗通信模式,实现与目标设备的信息传输。
如图1所示,基于上述的需求,现有的通信方案如下:
1)通信终端内置4G/5G模块实现4G/5G通信,通信终端与用户设备通过以太网有线连接传输数据,同时用户设备与目标设备安装通信软件实现业务数据的交互;
2)若通信终端所在的地区无4G/5G网络的覆盖,因此需要用户设备内置北斗通信模块使其与目标设备进行基于北斗卫星的通信;
3)在实施基于北斗的通信时,用户将通信软件切换至北斗通信模式,将业务数据封装为北斗短报文通过北斗通信模块发出。
现有方案存在问题如下:
1)4G/5G模块安装在通信终端,用户设备无法知悉目前的4G/5G网络现状;
2)不同种类的用户设备硬件架构不同,在其现有硬件架构基础上内置北斗通信模块实施过程复杂;
3)需要用户手动选择通信软件的通信模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于4G/5G-北斗的自适应通信方法与系统,解决用户设备实现多模式通信的现有技术的缺点,旨在不对用户设备进行硬件改造的前提下,解决通信系统如何根据实际的通信环境选择合适的通信方式进行业务数据交互的问题,以实现用户无感的4G/5G-北斗自适应通信。
实现本发明目的的技术解决方案为:一方面,提供了一种基于4G/5G-北斗的自适应通信系统,所述系统包括:
支持4G/5G-北斗多通信模式并安装功能应用的通信终端,通过功能应用根据当前的通信环境选择适配的通信模式;
安装通信软件的用户设备,通过通信软件进行业务数据的收发;
所述通信终端与所述用户设备通过以太网有线连接传输数据。
进一步地,所述功能应用的功能项包括:
1)负责北斗通信模块与用户设备间业务数据的转发;
2)4G/5G网络状态与北斗通信网络状态的检测;
3)通信终端通信链路的管理;
4)通信软件用户ID与其端口号,以及用户设备IP映射关系的存储与查询;
5)将当前通信网络状态、通信终端IP和功能应用端口号通过IP广播报文发至用户设备以支持建立通信软件至功能应用的TCP/IP连接。
进一步地,所述通信软件包括三种运行模式:
1)4G/5G模式:用户设备通信软件与目标设备通信软件建立TCP/IP连接;
2)北斗模式:通信软件根据来自通信终端的广播报文中的内容,与通信终端功能应用建立TCP/IP连接;
3)Idle模式:既无4G/5G网络,也无北斗网络覆盖,通信软件停止数据传输;
通信软件基于通信终端反馈的当前通信网络状态,切换至适配的运行模式。
另一方面,提供了一种基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,所述方法包括以下过程:
所述通信终端的功能应用根据4G/5G模块与北斗通信模块反馈的信号信息,且根据预先确定的规则并基于各模块反馈信号信息对当前4G/5G网络状态和北斗通信网络状态进行判断,然后将判断结果告知用户设备;
若功能应用判断当前有4G/5G网络覆盖,则启用4G/5G链路,关闭北斗链路,用户设备进入4G/5G模式,通过通信终端直接与目标设备通信;
若功能应用判断当前无4G/5G网络覆盖但有北斗通信网络覆盖,则启用北斗链路、关闭4G/5G链路,用户设备进入北斗模式,即先与通信终端建立通信,再由通信终端通过北斗通信模块与目标设备通信;
若功能应用判断当前两种通信网络均无覆盖,则通信终端与用户设备停止数据传输。
进一步地,所述通信终端的功能应用将网络状态判断结果、通信终端IP和功能应用端口号以IP广播报文的格式发送至用户设备。
进一步地,所述通信终端的功能应用通过启用或禁用4G/5G模块和北斗通信模块的方式,实现4G/5G通信链路或北斗通信链路的开启与关闭。
进一步地,若功能应用判断当前有4G/5G网络覆盖,用户设备通信软件在接收到对应的广播报文后,首先进入4G/5G模式,然后可直接通过通信终端中的通信网关与目标设备建立TCP/IP连接进而实现与目标设备的通信。
若功能应用判断当前无4G/5G网络覆盖但有北斗通信网络覆盖,用户设备通信软件在接收到对应的广播报文后,首先进入北斗模式,然后根据广播报文中通信终端IP与功能应用端口号与功能应用建立TCP/IP连接。
进一步地,用户设备通信软件与通信终端功能应用建立TCP/IP连接后,通信软件先将业务数据发送至功能应用,功能应用在接收到业务数据后再转发至北斗通信模块发出,或者功能应用先从北斗通信模块接收到业务数据后再基于TCP/IP连接发送至通信软件。
进一步地,当通信终端连接多台用户设备时,在各用户设备通信软件与通信终端功能应用建立TCP/IP连接后,功能应用对每个TCP/IP连接信息进行存储;
存储的每个TCP/IP连接信息包括:
1)通信软件的用户ID;
2)用户设备的IP;
3)通信软件的端口号;
功能应用对上述三个信息形成一一对应的映射关系并保存。
进一步地,当多台用户设备接收数据,功能应用从北斗通信模块接收到业务数据时,根据业务数据中通信软件的用户ID信息查询对应的用户设备IP及通信软件端口号,再基于对应的TCP/IP连接将业务数据转发至对应的用户设备。
进一步地,若功能应用判断当前两种通信网络均无覆盖,用户设备通信软件在接收到对应的广播报文后,进入Idle模式
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
1)提供了一种支持多种通信模式的通信终端,避免了对用户设备硬件的改装,节省成本。
2)提供了一种多模式通信终端与用户设备间的自适应通信方法,改善用户的使用体验感以及减少用户操作,提升用户的使用效率。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是4G/5G-北斗多模式通信现有方案示意图。
图2是本发明的总体方案示意图。
图3是本发明的实现方案示意图。
图4是本发明中用户设备发送信息时所述通信系统的自适应通信方法示意图。
图5是本发明中用户设备接收信息时所述通信系统的自适应通信方法示意图。
图6是本发明中4G/5G与北斗两种通信网络均无覆盖的情况下,通信终端与用户设备的通信方法示意图。
图7是本发明中通信双方建立TCP/IP程序的运行流程示意图。
图8是本发明中用户设备发送信息时通信软件运行流程示意图。
图9是本发明中用户设备接收信息时通信软件运行流程示意图。
图10是本发明中用户设备发送信息时功能应用运行流程示意图。
图11是本发明中用户设备接收信息时功能应用运行流程示意图。
图12是本发明中功能应用4G/5G网络状态检测功能运行流程示意图。
图13是本发明中功能应用IP广播报文内容格式示例图。
图14是本发明中通信软件用户ID、用户设备IP与通信软件端口号的映射关系示意图。
具体实施方式
该部分结合附图和具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。其中所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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做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。
结合图2和图3,提供了一种基于4G/5G-北斗的自适应通信系统,所述系统包括:
支持4G/5G-北斗多通信模式并安装功能应用的通信终端,通过功能应用根据当前的通信环境选择适配的通信模式;
安装通信软件的用户设备,通过通信软件进行业务数据的收发;
所述通信终端与所述用户设备通过以太网有线连接传输数据。
【实施例1】通信终端与单个用户设备
(1)用户设备发送消息
当用户设备发送消息时,若当前有4G/5G网络覆盖,其与通信终端的自适应通信方法如图4所示,首先功能应用根据执行步骤1-步骤3,从4G/5G模块处获得4G/5G网络信号信息并判断当前的网络状态,并将判断结果通过IP广播报文发送至用户设备,其具体流程如图12所示。
其中IP广播报文的格式内容示例如图13所示,图中所示的格式内容示例由4G/5G_State、Beidou_State、IP以及Port四个字段组成,共8个字节。若第一个字段的值为1,表示当前有4G/5G网络覆盖。若第一个字段的值为0,表示当前无4G/5G网络覆盖。若第二个字段的值为1,表示当前有北斗信号覆盖。若第二个字段的值为0,表示当前无北斗信号覆盖;
当用户设备接收到通信状态广播报文后,通信软件则执行步骤4进入4G/5G模式,若有业务数据发送的需求执行步骤5并经过图3中的通信网关直接与目标设备通信软件建立TCP/IP连接即执行步骤6,而后执行步骤7-步骤9通过图3中的4G/5G链路将业务数据发出,此时TCP/IP报文中的目标IP与目标端口号为目标设备的IP及该设备通信软件的端口号,如IP.dts=10.45.0.18,Port.dst=6666。
若当前没有4G/5G网络覆盖但有北斗通信网络覆盖,功能应用根据图12中的流程首先执行步骤10-步骤11,然后执行步骤12向用户设备再次发送通信状态广播报文,随后通信软件会执行步骤13自主切换至北斗模式,若有业务数据发送的需求执行步骤14并通过广播报文内容中的通信终端IP与功能应用端口号与功能应用建立TCP/IP连接即执行步骤15,再执行步骤16将业务数据发送至功能应用,此时TCP/IP报文中的目标IP与目标端口号为通信终端的IP及功能应用的端口号,如IP.dst=192.168.2.1,Port.dst=8888。其中通信软件发送信息的具体流程如图8所示。
当功能应用接收到来自通信软件的TCP/IP报文后执行步骤17-步骤19,将报文还原为原始业务数据,再将其转发至北斗通信模块以北斗短报文的形式发出,其转发的具体流程如图10所示。
(2)用户设备接收消息
当用户设备接收消息时,若当前有4G/5G网络覆盖,其与通信终端的自适应通信方法如图5所示,首先功能应用根据执行步骤1-步骤3,具体内容与上述节(1)所述一致;
其中广播报文的格式内容与节(1)所述一致;
当用户设备接收到通信状态广播报文后,通信软件则执行步骤4进入4G/5G模式,在步骤5中,通信软件与目标设备通信软件建立TCP/IP连接,而后在步骤6通信终端4G/5G模块接收到信息后便直接执行步骤7将其通过图3中的通信网关转发至用户设备,用户设备接收到信息后执行步骤8将信息通过用户界面输出;
若当前没有4G/5G网络覆盖但有北斗通信网络覆盖,功能应用根据图12中的流程首先执行步骤9-步骤10,然后执行步骤11向用户设备发送通信状态广播报文,当用户设备接收到北斗广播报文后,通信软件会执行步骤12自主切换至北斗模式,并通过报文内容中的通信终端IP与功能应用端口号与功能应用建立TCP/IP连接即执行步骤13;
若用户设备之前已发送过信息,则由节(1)可知通信软件与功能应用已建立TCP/IP连接,此时步骤13可省略;
当北斗通信模块接收到北斗短报文后,功能应用从该模块获取业务数据并将其通过TCP/IP连接转发至用户设备即执行步骤14-步骤15。其中功能应用具体的转发过程如图11所示;
最后通信软件通过TCP/IP连接接收到信息后执行步骤16通过用户界面输出。其中通信软件接收信息的具体流程如图7所示。
(3)用户设备停止数据传输
如图6所示,若当前4G/5G网络与北斗通信网络均无覆盖,功能应用根据图12中的流程首先执行步骤1-步骤2,然后向用户设备发送通信状态广播报文,用户设备接收到报文后通信软件自主进入Idle模式,停止信息的收发。
【实施例2】通信终端与多个用户设备
当通信终端与多台用户设备连接,每台用户设备在收发消息时双方的自适应通信交互方法、用户设备通信软件以及通信终端功能应用的具体流程与实施例1一致,但由于有多台用户设备,则需要功能应用在与各台用户设备通信软件建立TCP/IP连接时,对各通信软件的用户ID、端口号以及对应用户设备的IP的映射关系进行存储如图14所示,以支持多台用户设备在接收信息时,通信终端在北斗通信模式下接收到业务数据后,读取目标通信软件的用户ID,再从已存储的映射关系中查询到对应的端口号及用户设备IP,即可通过对应的TCP/IP连接将业务数据转发至用户设备,该用户设备接收到信息后再将其通过用户界面输出。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于4G/5G-北斗的自适应通信系统,其特征在于,所述系统包括:
支持4G/5G-北斗多通信模式并安装功能应用的通信终端,通过功能应用根据当前的通信环境选择适配的通信模式;
安装通信软件的用户设备,通过通信软件进行业务数据的收发;
所述通信终端与所述用户设备通过以太网有线连接传输数据。
2.根据权利要求1所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信系统,其特征在于,所述功能应用的功能项包括:
1)负责北斗通信模块与用户设备间业务数据的转发;
2)4G/5G网络状态与北斗通信网络状态的检测;
3)通信终端通信链路的管理;
4)通信软件用户ID与其端口号,以及用户设备IP映射关系的存储与查询;
5)将当前通信网络状态、通信终端IP和功能应用端口号通过IP广播报文发至用户设备以支持建立通信软件至功能应用的TCP/IP连接。
3.根据权利要求1所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信系统,其特征在于,所述通信软件包括三种运行模式:
1)4G/5G模式:用户设备通信软件与目标设备通信软件建立TCP/IP连接;
2)北斗模式:通信软件根据来自通信终端的广播报文中的内容,与通信终端功能应用建立TCP/IP连接;
3)Idle模式:既无4G/5G网络,也无北斗网络覆盖,通信软件停止数据传输;
通信软件基于通信终端反馈的当前通信网络状态,切换至适配的运行模式。
4.基于权利要求1至3任意一项所述系统的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,所述方法包括以下过程:
所述通信终端的功能应用根据4G/5G模块与北斗通信模块反馈的信号信息,且根据预先确定的规则并基于各模块反馈信号信息对当前4G/5G网络状态和北斗通信网络状态进行判断,然后将判断结果告知用户设备;
若功能应用判断当前有4G/5G网络覆盖,则启用4G/5G链路,关闭北斗链路,用户设备进入4G/5G模式,通过通信终端直接与目标设备通信;
若功能应用判断当前无4G/5G网络覆盖但有北斗通信网络覆盖,则启用北斗链路、关闭4G/5G链路,用户设备进入北斗模式,即先与通信终端建立通信,再由通信终端通过北斗通信模块与目标设备通信;
若功能应用判断当前两种通信网络均无覆盖,则通信终端与用户设备停止数据传输。
5.根据权利要求4所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,所述通信终端的功能应用将网络状态判断结果、通信终端IP和功能应用端口号以IP广播报文的格式发送至用户设备。
6.根据权利要求4所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,所述通信终端的功能应用通过启用或禁用4G/5G模块和北斗通信模块的方式,实现4G/5G通信链路或北斗通信链路的开启与关闭。
7.根据权利要求4所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,用户设备通信软件与通信终端功能应用建立TCP/IP连接后,通信软件先将业务数据发送至功能应用,功能应用在接收到业务数据后再转发至北斗通信模块发出,或者功能应用先从北斗通信模块接收到业务数据后再基于TCP/IP连接发送至通信软件。
8.根据权利要求4所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,当通信终端连接多台用户设备时,在各用户设备通信软件与通信终端功能应用建立TCP/IP连接后,功能应用对每个TCP/IP连接信息进行存储;
存储的每个TCP/IP连接信息包括:
1)通信软件的用户ID;
2)用户设备的IP;
3)通信软件的端口号;
功能应用对上述三个信息形成一一对应的映射关系并保存。
9.根据权利要求4所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,当多台用户设备接收数据,功能应用从北斗通信模块接收到业务数据时,根据业务数据中通信软件的用户ID信息查询对应的用户设备IP及通信软件端口号,再基于对应的TCP/IP连接将业务数据转发至对应的用户设备。
10.根据权利要求4所述的基于4G/5G-北斗的自适应通信方法,其特征在于,若功能应用判断当前两种通信网络均无覆盖,用户设备通信软件在接收到对应的广播报文后,进入Idle模式。
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