CN209949085U - 用户身份识别集成卡、数据通信设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用户身份识别集成卡，其包括：卡体、多个用户身份识别卡、控制芯片以及通信接口；卡体包括设置在卡体的正面的第一电路布图层以及设置在卡体背面的第二电路布图层；第一电路布图层上的线路通过卡体上的通孔与第二电路布图层上的线路连接；其中多个用户身份识别卡通过控制芯片与通信接口连接。本实用新型还提供一种数据通信设备及系统。本实用新型通过多个用户身份识别卡的设置，有效提高物联网络中各个物联网设备的通信连接稳定性和可靠性。

Description

用户身份识别集成卡、数据通信设备及系统

技术领域

本实用新型涉及数据通信领域，特别是涉及一种用户身份识别集成卡、数据通信设备以及系统。

背景技术

随着科技的发展，人们对物联网的要求也越来越高，如远程车队管理、远程视频监控、远程门禁考勤，各种传感器，PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)数据回传控制等，均可通过物联网进行实现。

采用蜂窝网络进行网络连接的物联网场景中，由于多个网络运营商蜂窝网络制式情况复杂，同时网络不断演进，老的2G网络不断退网，NB-IoT(窄带物联网,Narrow BandInternet of Things)等新技术网络覆盖不全等情况，运营商在各个地区的覆盖情况很不均衡。大量的场景如建筑物内部，地下车库，远郊区等场所只有某些运营商网络可用，某物联网应用部署如果每个站点都采用单一运营商网络，则会出现较多单运营商盲点，如果每个站点都进行信号评估再根据情况部署最佳运营商网络，则会大大增加部署的人工耗费。

同时，目前国内单运营商基站的信号完好率指标普遍仅有99.75％，加上传输光纤被挖断，核心网出现故障等原因，同一站点的单运营商蜂窝网络可靠性会更低，不能达到物联网应用所需要的高可靠性要求。

故需要提出一种可有效的提高物联网络中各个物联网设备的通信连接的稳定性和可靠性的用户身份识别集成卡、设备以及系统。

实用新型内容

本实用新型提供一种可有效提高物联网络中各个物联网设备的通信连接的稳定性和可靠性的用户身份识别集成卡、设备以及系统，以解决现有的数据通信装置中物联网设备的通信连接的稳定性和可靠性较差的技术问题。

本实用新型实施例提供一种用户身份识别集成卡，其包括：

卡体，包括设置在所述卡体的正面的第一电路布图层以及设置在所述卡体背面的第二电路布图层；所述第一电路布图层上的线路通过所述卡体上的通孔与所述第二电路布图层上的线路连接；

多个用户身份识别卡，设置在所述第一电路布图层；

控制芯片，设置在所述第一电路布图层，用于控制所述用户身份识别卡；

通信接口，设置在所述第二电路布图层，用于与所述数据通信设备中的其他部件连接；

其中多个所述用户身份识别卡通过所述控制芯片与所述通信接口连接。

本实用新型实施例还提供一种使用上述用户身份识别集成卡的数据通信设备。

本实用新型实施例还提供一种数据通信系统，其包括上述数据通信设备以及与所述数据通信设备进行通信的后台服务器；

所述后台服务器用于将所述数据通信设备中的用户身份识别集成卡的多个用户身份识别卡的集成电路卡识别码与对应控制芯片的芯片识别码进行绑定，以便监控所述控制芯片的数据通信信息。

相较于现有技术，本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统通过多个用户身份识别卡的设置，有效提高物联网络中各个物联网设备的通信连接的稳定性和可靠性，解决了现有的数据通信装置中物联网设备的通信连接的稳定性和可靠性较差的技术问题；且本实用新型的数据通信设备中的用户身份识别集成卡的接口结构与现有的用户身份识别卡的接口结构相同，因此可兼容现有的所有物联网设备的用户身份识别卡的接口，大大提高了本实用新型的数据通信设备的使用范围。

附图说明

图1为本实用新型的数据通信系统的一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的数据通信系统中的数据通信设备的结构示意图；

图3为本实用新型的数据通信设备的用户身份识别集成卡的一实施例的具体电路结构示意图；

图4a为本实用新型的数据通信设备的用户身份识别集成卡的一实施例的正面结构示意图；

图4b为本实用新型的数据通信设备的用户身份识别集成卡的一实施例的背面结构示意图；

图5为本实用新型的数据通信方法的实施例的流程图；

图6为本实用新型的数据通信装置的实施例的结构示意图；

图7a为本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统的具体实施例的通信状态信息检测的时序图；

图7b为本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统的具体实施例的通信数值信息检测的时序图；

图8为本实用新型的用户身份识别集成卡所在的物联网设备的工作环境结构示意图。

具体实施方式

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本实用新型的原理是以实施在一个适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本实用新型具体实施例，其不应被视为限制本实用新型未在此详述的其它具体实施例。

在以下的说明中，本实用新型的具体实施例将参考由一部或多部计算机所执行之作业的步骤及符号来说明，除非另有述明。因此，其将可了解到这些步骤及操作，其中有数次提到为由计算机执行，包括了由代表了以一结构化型式中的数据之电子信号的计算机处理单元所操纵。此操纵转换该数据或将其维持在该计算机之内存系统中的位置处，其可重新配置或另外以本领域技术人员所熟知的方式来改变该计算机之运作。该数据所维持的数据结构为该内存之实体位置，其具有由该数据格式所定义的特定特性。但是，本实用新型原理以上述文字来说明，其并不代表为一种限制，本领域技术人员将可了解到以下所述的多种步骤及操作亦可实施在硬件当中。

本实用新型的数据通信系统用于使物联网中的数据通信设备可与互联网中的其他终端连接，以便用户远程对数据通信设备进行控制。请参照图1，图1 为本实用新型的数据通信系统的一实施例的结构示意图。该数据通信系统10包括物联网中的数据通信设备11以及与数据通信设备11进行通信的后台服务器 12。

其中数据通信设备11中设置有多个用户身份识别卡(SIM，SubscriberIdentification Module)和一个控制芯片，其中每个控制芯片均具有一个唯一的芯片识别码，每个用户身份识别卡具有一个唯一的集成电路卡识别码(ICCID， Integrate circuitcard identity)。后台服务器12用于将数据通信设备11中的多个用户身份识别卡的集成电路卡识别码与控制芯片的芯片识别码进行绑定操作，以便后台服务器12通过监控控制芯片的数据通信信息来监控每个用户身份识别卡的数据通信信息，并可对用户身份识别卡进行数据统计以及切换控制，以提高该数据通信设备11在物联网中的通信信号的稳定性。

这里的SIM卡为各大国际标准组织(如GSM(由欧洲电信标准组织ETSI (EuropeanTelecommunications Standards Institute)制订的一个数字移动通信标准)和3GPP(第三代合作伙伴计划，3rd Generation Partnership Project)和运营商规定的专用智能卡。一般而言，SIM卡包括一个8位的CPU、8KB的RAM (随机存取存储器，Random Access Memory)以及64-138KB的用户存储；现有的SIM卡的核心目的是存储运营商网络保密的鉴权信息和如手机号码等IMSI (国际移动用户识别码，International Mobile SubscriberIdentification Number)信息；即供数据通信设备11中的通信模组查询该SIM卡对应的运营商信息、鉴权信息以及手机号码等信息。

请参照图2，图2为本实用新型的数据通信系统中的数据通信设备的结构示意图。该数据通信设备中包括一用户身份识别集成卡，该用户身份识别集成卡20包括卡体21、多个用户身份识别卡22、控制芯片23以及通信接口24。

其中卡体21包括设置在卡体正面的第一电路布图层以及设置在卡体背面的第二电路布图层。这里的电路布图层是为了形成卡体21上不同管脚或接口之间的走线，第一电路布图层上的线路可通过卡体21上的通孔与第二电路布图层上的线路的连接。这样通过第一电路布图层和第二电路布图层的设计可最大化卡体表面的集成电路的设计面积。

多个用户身份识别卡22设置在第一电路布图层；控制芯片23设置在第一电路布图层，用于控制用户身份识别卡22，如对用户身份识别卡22进行切换或流量控制等操作；通信接口24设置在第二电路布图层，用于与数据通信设备中的其他部件连接。其中用户身份识别卡22通过控制芯片23与通信接口24连接。

本实施例中的用户身份识别集成卡20可制成12mm*15mm的Micro-SIM卡或15mm*25mm的标准SIM卡。

具体的，控制芯片23可包括控制接地管脚CGND、控制电源管脚CVCC、控制复位管脚CRST、控制时钟管脚CCLK、多个识别卡通信管脚CIO1、COI2 以及接口通信管脚CIO。其中控制接地管脚CGND用于对控制芯片23提供接地电压；控制电源管脚CVCC用于对控制芯片23提供驱动电压；控制复位管脚 CRST用于对控制芯片23进行复位操作；控制时钟管脚CCLK用于对控制芯片 23提供通信使用的时钟信号；识别卡通信管脚CIO1、COI2用于连接控制芯片23以及对应的用户身份识别卡22，以便控制芯片23对用户身份识别卡22进行驱动；接口通信管脚CIO用于连接控制芯片23以及数据通信设备的通信接口 24，以便将用户身份识别卡22对应的数据信息通过通信接口24输出至后台服务器或外部其他终端。

其中识别卡通信管脚CIO1、COI2应满足GSM11.11VCC驱动标准以及国内运营商规范标准，可以独立驱动不同的用户身份识别卡，实现用户身份识别卡的数据读取和切换。

控制复位管脚CRST应满足GSM11.11RST信号接口标准以及国内运营商对 RST信号接口的要求，可以感知和模拟数据通信设备的通信模组和用户身份识别卡之间的RST信号(复位信号)。

控制时钟管脚CCLK应满足GSM11.11CLK驱动标准以及国内运营商对 CLK信号接口的要求，可以感知和透传数据通信设备的通信模组和用户身份识别卡之间的CLK信号(时钟信号)。

用户身份识别卡22包括识别卡接地管脚GND、识别卡电源管脚VCC、识别卡复位管脚RST、识别卡时钟管脚CLK以及控制通信管脚I/O。识别卡接地管脚GND用于对用户身份识别卡22对提供接地电压；识别卡电源管脚VCC 用于对用户身份识别卡22对提供驱动电压；识别卡复位管脚RST用于对用户身份识别卡22进行复位操作；识别卡时钟管脚CLK用于对用户身份识别卡22 提供通信使用的时钟信号；控制通信管脚I/O与控制芯片23的识别卡通信管脚 CIO1、COI2、COI3连接，以便控制芯片23对用户身份识别卡22进行驱动。本实施例中的用户身份识别卡22可为5mm*6mm的贴片SIM卡。

通信接口24包括电源接口SIM_VDD、复位接口SIM_RST、时钟接口 SIM_CLK、数据接口SIM_DATA以及接地接口SIM_GND。电源接口SIM_VDD 用于连接外部的电源信号；复位接口SIM_RST用于连接外部的复位信号；时钟接口SIM_CLK用于连接外部的时钟信号；接地接口SIM_GND用于连接外部的接地信号；数据接口SIM_DATA用于控制芯片23与数据通信设备的其他部件进行数据交互，以便将用户身份识别卡22对应的数据信息输出至后台服务器或外部其他终端。

请参照图3，图3为本实用新型的数据通信设备的用户身份识别集成卡的一实施例的具体电路结构示意图。

其中控制芯片23的控制接地管脚CGND与用户身份识别卡22的识别卡接地管脚GND分别与接地接口连接SIM_GND；控制芯片23的控制电源管脚 CVCC与用户身份识别卡22的识别卡电源管脚VCC分别与电源接口SIM_VDD 连接；控制芯片23的复位管脚CRST与用户身份识别卡22的识别卡复位管脚 RST分别与复位接口SIM_RST连接；控制芯片22的时钟管脚CCLK与用户身份识别卡22的识别卡时钟管脚CLK分别与时钟接口SIM_CLK连接；用户身份识别卡23的控制通信管脚CIO与控制芯片22对应的识别卡通信管脚CIO1、 COI2连接，控制芯片23的接口通信管脚CIO与数据接口24连接。

请参照图4a和图4b，图4a为本实用新型的数据通信设备的用户身份识别集成卡的一实施例的正面结构示意图；图4b为本实用新型的数据通信设备的用户身份是被集成卡的一实施例的背面结构示意图。本实施例中的用户身份识别集成卡包括三个用户身份识别卡41以及一控制芯片42。三个用户身份识别卡 41可分别为移动用户身份识别卡、联通用户身份识别卡以及电信用户身份识别卡等。

为了保证用户身份识别卡41的通信信号的稳定性，用户身份识别卡41的通信信号走线以及控制芯片42的通信信号走线均通过第一电路布图层(位于用户身份识别集成卡的卡体正面)实现。即三个用户身份识别卡41的控制通信管脚I/O通过第一电路布图层的走线与控制芯片42对应的识别卡通信管脚CIO1、 COI2、COI3连接；控制芯片42的接口通信管脚CIO通过第一电路布图层的走线与数据接口SIM_DATA连接。

由于用户身份识别卡41的电源信号以及复位信号的使用频次也较高，因此也尽量将相关的走线也设置在第一电路布图层。即三个用户身份识别卡41的识别卡电源管脚VCC通过第一电路布图层的走线设置一电源集合点411，并通过电源集合点411、第二电路布图层的走线以及第一电路布图层的走线与电源接口SIM_VCC连接；控制芯片42的控制电源管脚CVCC通过第一电路布图层与电源接口SIM_VCC连接。三个用户身份识别卡41的识别卡复位管脚RST通过第一电路布图层的走线设置一复位集合点412，并通过复位集合点412与第二电路布图层的走线与复位接口SIM_RST连接；控制芯片42的控制复位管脚CRST 通过第二电路布图层的走线与复位接口SIM_RST连接。

由于第一电路布图层的走线区域的面积不够，因此用户身份识别卡41的接地信号和时钟信号的相关走线设置在第二电路布图层。即三个用户身份识别卡 41的识别卡接地管脚GND和控制芯片42的控制接地管脚CGND通过第二电路布图层的走线、分别与接地接口SIM_GND连接。三个用户身份识别卡41的识别卡时钟管脚CLK和控制芯片42的控制时钟管脚CCLK通过第二电路布图层的走线、分别与时钟接口SIM_CLK连接。

用户身份识别卡41上不同类型的管脚对应的信号走线可采用不同的走线方式，通过尽量在同一层电路布图层布线以及尽量将布线设置在第一电路布图层，从而保证通信信号走线、电源信号走线以及复位信号走线的稳定性，尤其是通信信号走线的稳定性。在布线时可使用一些电源集合点411、412对同一层的电路布图层布线进行集结，避免使用过多的通孔来连接第一电路布图层和第二电路布图层。

本实施例的用户身份识别集成卡的外部结构可与现有的SIM卡兼容，具体的，本实施例的用户身份识别集成卡仅仅是模拟SIM卡物理实体的硬件封装，内部的控制芯片为可编程、可输入以及可输出的嵌入式技术的集成电路，该控制芯片可采用基于ARM32为架构的CPU，具有Thumb/Thumb2指令集以及多种防SPA/DPA攻击的安全属性；且该控制芯片可对每个引脚的功能进行编程修改，大幅度的提高了用户身份识别集成卡的适用范围。

本实用新型的数据通信设备使用时，控制芯片可根据实际情况对用户身份识别卡进行切换，从而保证了物联网设备的通信信号稳定性。请参照图5，图5 为本实用新型的数据通信方法的实施例的流程图。该数据通信方法用于基于蜂窝网络的物联网设备中，即用于上述的数据通信设备(物联网设备)与外部其他终端进行通信。该物联网设备包括一用户身份识别集成卡，该用户身份识别集成卡可为12mm*15mm的Micro-SIM卡或15mm*25mm的标准SIM卡；该用户身份识别集成卡包括多个不同类型的用户身份识别卡以及控制用户身份识别卡的控制芯片。本实施例的数据通信方法包括：

步骤S501，通过控制芯片检测当前用户身份识别卡的通信状态信息；

步骤S502，如当前用户身份识别卡的通信状态信息为异常状态信息时，则将候选用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，基于预设规则重新设定候选用户身份识别卡；并返回步骤S501；

步骤S503，如当前用户身份识别卡的通信状态信息为正常状态信息时，则通过物联网设备的通信模块中软件工具开发包检测当前用户身份识别卡的通信数值信息；

步骤S504，如当前用户身份识别卡的通信数值信息为异常数据信息时，则将候选用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，基于预设规则重新设定候选用户身份识别卡，并返回步骤S501；

步骤S505，如当前用户身份识别卡的通信数值信息为正常数据信息时，基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作；并在数据通信操作进行设定时间间隔后，返回步骤S501，直至数据通信操作结束。

下面详细说明本实施例的数据通信方法的各步骤的具体流程。

在步骤S501中，物联网设备通过控制芯片检测用户身份识别集成卡中激活的当前用户身份识别卡的通信状态信息。由于用户身份识别集成卡包括了多个不同类型的用户身份识别卡，但是同一时间只能有一个用户身份识别卡激活，即当前的所有数据通信数据均通过该激活的当前用户身份识别卡进行；同时其他的用户身份识别卡为候选用户身份识别卡。

本实施例中物联网设备通过检测当前用户身份识别卡的通信状态信息(即当前用户身份识别卡对应网络的通信状态信息)来判断是否需要对用户身份识别卡进行切换操作。由于控制芯片只能够检测当前用户身份识别卡的通信状态信息，即网络通断的信息。这里的通信状态信息可为2G，3G，4G，NB-IoT等公共陆地移动网络(PLMN，Public Land MobileNetwork)的电路域或分组域的网络连接通断状态信息以及网络信号信息等。

在步骤S502中，当物联网设备检测到当前用户身份识别卡的通信状态信息为异常状态信息时，如当前用户身份识别卡的网络连接通断状态信息为断开信息(PLMN拒绝，如由于欠费停机等)，或当前用户身份识别卡的网络信号信息为无信号信息(当前网络不可用，如当前网络覆盖较差等)，则将其他的候选用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于预设规则重新设定候选用户身份识别卡，即对当前用户身份识别卡进行切换操作。这里的预设规则可为对候选用户身份识别卡进行轮流切换，以确定当前信号较好的用户身份识别卡。随后返回到步骤S501继续检测切换后的当前用户身份识别卡的通信状态信息。

在步骤S503中，当物联网设备检测到当前用户身份识别卡的通信状态信息为正常信息，如当前用户身份识别卡的公共陆地移动网络信息为网络正常、且当前用户身份识别卡的网络信号信息为网络信号正常，则物联网设备通过通信模块中软件工具开发包检测当前用户身份识别卡的通信数值信息(即当前用户身份识别卡对应网络的通信数值信息)。当前用户身份识别卡的通信状态信息为正常时，控制芯片可调用物联网设备的通信模块中软件工具开发包(SDK， Software Development Kit)中的应用检测当前用户身份识别卡的通信数值信息。这里的通信数值信息可为网络信号强度信息、检测心跳回应信息、检测心跳回应时延信息以及网络制式信息等，以便控制芯片对用户身份识别卡进行进一步的优选。

在步骤S504中，当物联网设备检测到当前用户身份识别卡的通信数值信息为异常数据信息，如当前用户身份识别卡的网络信号强度信息低于第一设定值 (信号强度较弱等)、检测心跳回应信息为未响应信息(心跳无响应)等、检测心跳回应时延信息大于第二设定值(心跳响应时间过长等)或网络制式信息为低制式信息(如网络制式回落到2g状态等)。则基于物联网设备的通信模块的命令将其他的候选用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于预设规则重新设定候选用户身份识别卡，即对当前用户身份识别卡进行切换操作。这里的预设规则可为对候选用户身份识别卡进行轮流切换，以确定当前信号较好的用户身份识别卡。随后返回到步骤S501继续检测切换后的当前用户身份识别卡的通信状态信息。

在步骤S505中，当物联网设备检测到当前用户身份识别卡的通信数值信息为正常数据信息时，如当前用户身份识别卡的网络信号强度信息为较高强度信息、检测心跳回应时延信息也较小且网络制式信息为3g以上的制式信息；物联网设备即可基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作，并在数据通信操作进行设定时间间隔后返回至步骤S501，继续检测当前用户身份识别卡的通信状态信息，直至数据通信操作结束。

这样即完成了本实施例的数据通信方法的数据通信过程。

具体的，在步骤S504中，如物联网设备检测到所有的用户身份识别卡的通信数值信息均为正常数据信息，则物联网设备可以设定时间间隔，通过通信模块中软件工具开发包检测每个用户身份识别卡对应的网络信号强度值，将网络信号强度值最大的用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于该当前用户身份识别卡进行数据通信操作。这样可进一步提高物联网设备的通信信号稳定性。

本实施例的数据通信方法通过多个用户身份识别卡的设置以及用户身份识别卡的切换规则设置，有效提高物联网络中各个物联网设备的通信型号稳定性。本实施例中的通信状态信息以及通信数值信息是无法直接通过普通用户身份识别卡实现的，必须通过第三方的控制芯片或通信模块中软件工具开发包中的应用对用户身份识别卡进行信息监控才可实现，同时本地的网络切换也是通过控制芯片直接控制完成的。

请参照图6，图6为本实用新型的数据通信装置的实施例的结构示意图，本实施例的数据通信装置可使用上述的数据通信方法进行实施，该数据通信装置可设置在基于蜂窝网络的物联网设备中，物联网设备具有一用户身份识别集成卡，该用户身份识别集成卡包括多个不同类型的用户身份识别卡以及用于控制用户身份识别卡的控制芯片。该数据通信装置60包括通信状态信息检测模块 61、第一设定模块62、第一数据通信模块63、第二数据通信模块64以及计时模块65。

通信状态信息检测模块61用于通过控制芯片检测当前用户身份识别卡的通信状态信息；第一设定模块62用于当当前用户身份识别卡的通信状态信息为异常状态信息时，则基于预设规则重新设定当前用户身份识别卡；第一数据通信模块63用于当当前用户身份识别卡的通信状态信息为正常状态信息时，则基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作；第二数据通信模块64用于以设定时间间隔，检测每个用户身份识别卡对应的网络信号强度值，将网络信号强度值最大的用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作；计时模块65用于数据通信操作进行设定时间间隔后，返回通信状态信息检测模块检测当前用户身份识别卡的通信状态信息，直至数据通信操作结束。

其中第一数据通信模块63包括通信数值信息检测单元631、第二设定单元 632以及第一数据通信单元633。通信数值信息检测单元631用于通过物联网设备的通信模块中软件工具开发包检测当前用户身份识别卡的通信数值信息；第二设定单元632用于当当前用户身份识别卡的通信数值信息为异常数值信息，则基于预设规则重新设定当前用户身份识别卡；第一数据通信单元633用于当当前用户身份识别卡的通信数值信息为正常数值信息，则基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作。

本实施例的数据通信装置60使用时，通信状态信息检测模块61通过控制芯片检测用户身份识别集成卡中激活的当前用户身份识别卡的通信状态信息。由于用户身份识别集成卡包括了多个不同类型的用户身份识别卡，但是同一时间只能有一个用户身份识别卡激活，即当前的所有数据通信数据均通过该激活的当前用户身份识别卡进行；同时其他的用户身份识别卡为候选用户身份识别卡。

本实施例中通信状态信息检测模块61通过检测当前用户身份识别卡的通信状态信息来判断是否需要对用户身份识别卡进行切换操作。由于控制芯片只能够检测当前用户身份识别卡的通信状态信息，即网络通断的信息。这里的通信状态信息可为2G，3G，4G，NB-IoT等公共陆地移动网络(PLMN，Public Land Mobile Network)的电路域或分组域网络的网络连接通断状态信息以及网络信号信息等。

随后当通信状态信息检测模块61检测到当前用户身份识别卡的通信状态信息为异常状态信息时，如当前用户身份识别卡的网络连接通断状态信息为断开信息(PLMN拒绝，如由于欠费停机等)，或当前用户身份识别卡的网络信号信息为无信号信息(当前网络不可用，如当前网络覆盖较差等)，则第一设定模块62将其他的候选用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于预设规则重新设定候选用户身份识别卡，即对当前用户身份识别卡进行切换操作。这里的预设规则可为对候选用户身份识别卡进行轮流切换，以确定当前信号较好的用户身份识别卡。随后返回到通信状态信息检测模块61继续检测切换后的当前用户身份识别卡的通信状态信息。

当通信状态信息检测模块61检测到当前用户身份识别卡的通信状态信息为正常信息，如当前用户身份识别卡的公共陆地移动网络信息为网络正常、且当前用户身份识别卡的网络信号信息为网络信号正常，则第一数据通信模块63 的通信数值信息检测单元631通过物联网设备的通信模块中软件工具开发包检测当前用户身份识别卡的通信数值信息。当前用户身份识别卡的通信状态信息为正常时，控制芯片可调用物联网设备的通信模块中软件工具开发包中的应用检测当前用户身份识别卡的通信数值信息。这里的通信数值信息可为网络信号强度信息、检测心跳回应信息、检测心跳回应时延信息以及网络制式信息等，以便控制芯片对用户身份识别卡进行进一步的优选。

当通信数值信息检测单元631检测到当前用户身份识别卡的通信数值信息为异常数据信息，如当前用户身份识别卡的网络信号强度信息低于第一设定值 (信号强度较弱等)、检测心跳回应信息为未响应信息(心跳无响应)等、检测心跳回应时延信息大于第二设定值(心跳响应时间过长等)或网络制式信息为低制式信息(如网络制式回落到2g状态等)。则第一数据通信模块63的第二设定单元632基于物联网设备的通信模块的命令将其他的候选用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于预设规则重新设定候选用户身份识别卡，即对当前用户身份识别卡进行切换操作。这里的预设规则可为对候选用户身份识别卡进行轮流切换，以确定当前信号较好的用户身份识别卡。随后返回到通信状态信息检测模块61继续检测切换后的当前用户身份识别卡的通信状态信息。

当通信数值信息检测单元631检测到当前用户身份识别卡的通信数值信息为正常数据信息时，如当前用户身份识别卡的网络信号强度信息为较高强度信息、检测心跳回应时延信息也较小且网络制式信息为3g以上的制式信息；第一数据通信模块63的第一数据通信单元633即可基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作，最后计时模块65在数据通信操作进行设定时间间隔后返回至通信状态信息检测模块61继续检测当前用户身份识别卡的通信状态信息，直至数据通信操作结束。

这样即完成了本实施例的数据通信装置60的数据通信过程。

本实施例的数据通信装置60还包括第二数据通信模块64，该第二数据通信模块64用于以设定时间间隔，检测每个用户身份识别卡对应的网络信号强度值，将网络信号强度值最大的用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于当前用户身份识别卡进行数据通信操作。

具体的，如通信数值信息检测单元631检测到所有的用户身份识别卡的通信数值信息均为正常数据信息，则第二数据通信模块64可以设定时间间隔，通过通信模块中软件工具开发包检测每个用户身份识别卡对应的网络信号强度值，将网络信号强度值最大的用户身份识别卡设定为当前用户身份识别卡，并基于该当前用户身份识别卡进行数据通信操作。这样可进一步提高物联网设备的通信信号稳定性。

本实施例的数据通信装置通过多个用户身份识别卡的设置以及用户身份识别卡的切换规则设置，有效提高物联网络中各个物联网设备的通信型号稳定性。本实施例中的通信状态信息以及通信数值信息是无法直接通过普通用户身份识别卡实现的，必须通过第三方的控制芯片或通信模块中软件工具开发包中的应用对用户身份识别卡进行信息监控才可实现，同时本地的网络切换也是通过控制芯片直接控制完成的。

下面通过一具体实施例说明本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统的具体工作原理，请参照图7a以及图7b，图7a为本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统的具体实施例的通信状态信息检测的时序图，图7b 为本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统的具体实施例的通信数值信息检测的时序图。

本实施例的物联网设备可为机床远程控制、车队控制、智能家居等各种智能设备。该物联网设备包括一用户身份识别集成卡，形式上为接口兼容ETSI TS 102 671和ETSI TS102 221的12mm*15mm的Micro-SIM(Mini UICC)卡或 15mm*25mm的标准SIM卡(Plug-inUICC)，无需对物联网设备的识别卡接口进行任何改造。该用户身份识别集成卡包括多个不同类型的用户身份识别卡以及控制芯片，其中用户身份识别卡为5mm*6mm的贴片SIM卡，控制芯片包括各种分别与用户身份识别卡以及通信接口连接的通信管脚，还可包括用于存储控制芯片应用的存储器，以便提高控制芯片的存储能力以及计算能力。

控制芯片可通过与用户身份识别卡以及物联网设备的通信模组的通信数据来获取用户身份识别卡的通信状态信息，随后控制芯片可通过控制芯片应用与用户身份识别卡以及物联网设备的通信模组来获取用户身份识别卡的通信数值信息。

获取用户身份识别卡的通信状态信息的流程请参照图7a，该用户身份识别集成卡包括第一用户身份识别卡和第二用户身份识别卡，该获取通信状态信息并进行数据通信操作的流程包括：

步骤S701a，控制芯片检测第一用户身份识别卡的公共陆地移动网络信息，这里控制芯片可通过截取第一用户身份识别卡与物联网设备的通信模组之间的 APDU消息(Application Protocol Data Unit，应用协议数据单元)来获取当前用户身份识别卡的公共陆地移动网络的分组域网络状态为断开信息(断开原因为 PLMN拒绝)。

具体的，这里还可使用控制芯片截取第一用户身份识别卡与物联网设备的通信模组之间的APDU消息来获取网络连接通断状态信息，以便通过网络连接通断状态信息对第一用户身份识别卡的通信状态信息进行判断。

当然这里也可通过通信模块中软件工具开发包中的应用使用 AT+CGREG/+CREG/+CEREG/+CGATT等AT指令，检测第一用户身份识别卡与物联网设备的通信模组的连接状态来获取网络连接通断状态信息。

如第一用户身份识别卡反馈的公共陆地移动网络信息为拒绝信息，则通过物联网设备的通信模组通知蜂窝网络，第一用户身份识别卡下线。

步骤S702a，控制芯片对通信模组进行复位请求，并启动第二用户身份识别卡。

步骤S703a，控制芯片检测第二用户身份识别卡的公共陆地移动网络信息，如第二用户身份识别卡反馈的公共陆地移动网络信息为网络正常信息，则通过物联网设备的通信模组通知蜂窝网络使用第二用户识别卡进行拨号连接，以进行对应的数据通信。

获取用户身份识别卡的通信数值信息的流程请参照图7b，该用户身份识别集成卡包括第一用户身份识别卡和第二用户身份识别，该获取通信数值信息并进行数据通信操作的流程包括：

步骤S701b，控制芯片通过通信模块中软件工具开发包中的应用检测第一用户身份识别卡的网络信号强度信息(Received Signal Strength Indication，Rssi) 是否小于25，这里通过通信模块中软件工具开发包中的应用使用AT+CSG指令检测第一用户身份识别卡与物联网设备的通信模组的网络信号强度。

具体的，这里还可通过通信模块中软件工具开发包中的应用向后台服务器发送心跳并检测心跳回应，以获取检测心跳回应信息以及检测心跳回应时延信息，以便通过心跳回应信息以及检测心跳回应时延信息对第一用户身份识别卡的通信数值信息进行判断。

还可通过通信模块中软件工具开发包中的应用使用AT+QNWINFO查询指令检测第一用户身份识别卡与物联网设备的通信模组的连接状态来获取网络制式信息，以便通过网络制式信息对第一用户身份识别卡的通信数值信息进行判断。

如第一用户身份识别卡的网络信号强度信息是否小于25，则通信模块中软件工具开发包中的应用向用户身份识别集成卡中的控制芯片进行切换请求。软件工具开发包中的应用根据模组对AT指令的支持情况调用标准 AT+CSIM/+CLCK指令通过通信模组向控制芯片发出下行切换指令，对用户身份识别卡进行切换操作。

步骤S702b，控制芯片完成用户身份识别卡切换，启动第二用户身份识别卡，读取第二身份识别卡的信息。

步骤S703b，控制芯片完成用户身份识别卡切换，通知本软件工具开发包。物联网设备的通信模块中软件工具开发包中的应用通知蜂窝网络使用第二用户身份识别卡进行拨号连接。通信模块中软件工具开发包中的应用检测第二用户身份识别卡的网络信号强度信息，如第二用户身份识别卡的网络信号强度信息大于等于25，则该物联网设备使用第二用户身份识别卡的网络。

这样即完成了本实施例的用户身份识别集成卡、设备以及系统的数据通信流程。

本实用新型的用户身份识别集成卡、设备以及系统通过多个用户身份识别卡的设置以及用户身份识别卡的切换规则设置，有效提高物联网络中各个物联网设备的通信型号稳定性，解决了现有的数据通信方法及数据通信装置中物联网设备的通信信号稳定性较差的技术问题；且本实用新型的数据通信设备中的用户身份识别集成卡的接口结构与现有的用户身份识别卡的接口结构相同，因此可兼容现有的所有物联网设备的用户身份识别卡的接口，用户无需对现有使用普通SIM卡的设备进行硬件改造，大大提高了本实用新型的数据通信设备的使用范围。

如本申请所使用的术语“组件”、“模块”、“系统”、“接口”、“进程”等等一般地旨在指计算机相关实体：硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如，组件可以是但不限于是运行在处理器上的进程、处理器、对象、可执行应用、执行的线程、程序和/或计算机。通过图示，运行在控制器上的应用和该控制器二者都可以是组件。一个或多个组件可以有在于执行的进程和/或线程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多计算机之间。

图8和随后的讨论提供了对实现本实用新型所述的用户身份识别集成卡所在的物联网设备的工作环境的简短、概括的描述。图8的工作环境仅仅是适当的工作环境的一个实例并且不旨在建议关于工作环境的用途或功能的范围的任何限制。

尽管没有要求，但是在“计算机可读指令”被一个或多个电子设备或物联网设备执行的通用背景下描述实施例。计算机可读指令可以经由计算机可读介质来分布(下文讨论)。计算机可读指令可以实现为程序模块，比如执行特定任务或实现特定抽象数据类型的功能、对象、应用编程接口(API)、数据结构等等。典型地，该计算机可读指令的功能可以在各种环境中随意组合或分布。

图8图示了包括本实用新型的数据通信装置中的一个或多个实施例的物联网设备812的实例。在一种配置中，物联网设备812包括至少一个处理单元816 和存储器818。根据物联网设备的确切配置和类型，存储器818可以是易失性的 (比如RAM)、非易失性的(比如ROM、闪存等)或二者的某种组合。该配置在图8中由虚线814图示。

在其他实施例中，物联网设备812可以包括附加特征和/或功能。例如，设备812还可以包括附加的存储装置(例如可移除和/或不可移除的)，其包括但不限于磁存储装置、光存储装置等等。这种附加存储装置在图8中由存储装置820图示。在一个实施例中，用于实现本文所提供的一个或多个实施例的计算机可读指令可以在存储装置820中。存储装置820还可以存储用于实现操作系统、应用程序等的其他计算机可读指令。计算机可读指令可以载入存储器818 中由例如处理单元816执行。

本文所使用的术语“计算机可读介质”包括计算机存储介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令或其他数据之类的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。存储器818和存储装置820是计算机存储介质的实例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、 EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其他光存储装置、盒式磁带、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储设备、或可以用于存储期望信息并可以被物联网设备812访问的任何其他介质。任意这样的计算机存储介质可以是物联网设备812的一部分。

物联网设备812还可以包括允许物联网设备812与其他设备通信的通信连接826。通信连接826可以包括但不限于调制解调器、网络接口卡(NIC)、集成网络接口、射频发射器/接收器、红外端口、USB连接或用于将物联网设备812 连接到其他电子设备的其他接口。通信连接826可以包括有线连接或无线连接。通信连接826可以发射和/或接收通信媒体。

术语“计算机可读介质”可以包括通信介质。通信介质典型地包含计算机可读指令或诸如载波或其他传输机构之类的“己调制数据信号”中的其他数据，并且包括任何信息递送介质。术语“己调制数据信号”可以包括这样的信号：该信号特性中的一个或多个按照将信息编码到信号中的方式来设置或改变。

物联网设备812可以包括输入设备824，比如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备、红外相机、视频输入设备和/或任何其他输入设备。设备 812中也可以包括输出设备822，比如一个或多个显示器、扬声器、打印机和/ 或任意其他输出设备。输入设备824和输出设备822可以经由有线连接、无线连接或其任意组合连接到物联网设备812。在一个实施例中，来自另一个电子设备的输入设备或输出设备可以被用作物联网设备812的输入设备824或输出设备822。

物联网设备812的组件可以通过各种互连(比如总线)连接。这样的互连可以包括外围组件互连(PCI)(比如快速PCI)、通用串行总线(USB)、火线(IEEE 1394)、光学总线结构等等。在另一个实施例中，物联网设备812的组件可以通过网络互连。例如，存储器818可以由位于不同物理位置中的、通过网络互连的多个物理存储器单元构成。

本领域技术人员将认识到，用于存储计算机可读指令的存储设备可以跨越网络分布。例如，可经由网络828访问的电子设备830可以存储用于实现本实用新型所提供的一个或多个实施例的计算机可读指令。物联网设备812可以访问电子设备830并且下载计算机可读指令的一部分或所有以供执行。可替代地，物联网设备812可以按需要下载多条计算机可读指令，或者一些指令可以在物联网设备812处执行并且一些指令可以在电子设备830处执行。

本文提供了实施例的各种操作。在一个实施例中，所述的一个或多个操作可以构成一个或多个计算机可读介质上存储的计算机可读指令，其在被物联网设备执行时将使得计算设备执行所述操作。描述一些或所有操作的顺序不应当被解释为暗示这些操作必需是顺序相关的。本领域技术人员将理解具有本说明书的益处的可替代的排序。而且，应当理解，不是所有操作必需在本文所提供的每个实施例中存在。

而且，尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件、资源等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

本实用新型实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的方法。

综上所述，虽然本实用新型已以实施例揭露如上，实施例前的序号仅为描述方便而使用，对本实用新型各实施例的顺序不造成限制。并且，上述实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用户身份识别集成卡，其特征在于，包括：

卡体，包括设置在所述卡体的正面的第一电路布图层以及设置在所述卡体背面的第二电路布图层；所述第一电路布图层上的线路通过所述卡体上的通孔与所述第二电路布图层上的线路连接；

多个用户身份识别卡，设置在所述第一电路布图层；

控制芯片，设置在所述第一电路布图层，用于控制所述用户身份识别卡；

通信接口，设置在所述第二电路布图层，用于与所述数据通信设备中的部件连接；

其中多个所述用户身份识别卡通过所述控制芯片与所述通信接口连接。

2.根据权利要求1所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述控制芯片包括控制接地管脚、控制电源管脚、控制复位管脚、控制时钟管脚、多个识别卡通信管脚以及接口通信管脚；

所述用户身份识别卡包括识别卡接地管脚、识别卡电源管脚、识别卡复位管脚、识别卡时钟管脚以及控制通信管脚；

通信接口包括电源接口、复位接口、时钟接口、数据接口以及接地接口；

其中所述控制接地管脚和所述识别卡接地管脚、分别与所述接地接口连接；

所述控制电源管脚和所述识别卡电源管脚、分别与所述电源接口连接；

所述控制复位管脚和所述识别卡复位管脚、分别与所述复位接口连接；

所述控制时钟管脚和所述识别卡时钟管脚、分别与所述时钟接口连接；

所述用户身份识别卡的控制通信管脚与所述控制芯片对应的识别卡通信管脚连接，所述控制芯片的接口通信管脚与所述数据接口连接。

3.根据权利要求2所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述用户身份识别集成卡包括三个用户身份识别卡；

三个所述用户身份识别卡的控制通信管脚通过所述第一电路布图层的走线与所述控制芯片对应的识别卡通信管脚连接；所述控制芯片的接口通信管脚通过所述第一电路布图层的走线与所述数据接口连接。

4.根据权利要求2所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述用户身份识别集成卡包括三个用户身份识别卡；

三个所述用户身份识别卡的识别卡电源管脚通过所述第一电路布图层的走线设置一电源集合点，并通过所述电源集合点、所述第二电路布图层的走线以及所述第一电路布图层的走线与所述电源接口连接；所述控制电源管脚通过所述第一电路布图层与所述电源接口连接。

5.根据权利要求2所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述用户身份识别集成卡包括三个用户身份识别卡；

三个所述用户身份识别卡的识别卡复位管脚通过所述第一电路布图层的走线设置一复位集合点，并通过所述复位集合点与所述第二电路布图层的走线与所述复位接口连接；所述控制复位管脚通过所述第二电路布图层的走线与所述复位接口连接。

6.根据权利要求2所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述用户身份识别集成卡包括三个用户身份识别卡；

三个所述用户身份识别卡的识别卡接地管脚和所述控制接地管脚通过所述第二电路布图层的走线、分别与所述接地接口连接。

7.根据权利要求2所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述用户身份识别集成卡包括三个用户身份识别卡；

三个所述用户身份识别卡的识别卡时钟管脚和所述控制时钟管脚通过所述第二电路布图层的走线、分别与所述时钟接口连接。

8.根据权利要求1所述的用户身份识别集成卡，其特征在于，所述用户身份识别集成卡为12mm*15mm的Micro-SIM卡或15mm*25mm的标准SIM卡，所述用户身份识别卡为5mm*6mm的贴片SIM卡。

9.一种数据通信设备，其特征在于，具有权利要求1-8中任一项的用户身份识别集成卡。

10.一种数据通信系统，其特征在于，包括具有权利要求9的数据通信设备以及与所述数据通信设备进行通信的后台服务器；

所述后台服务器用于将所述数据通信设备中的用户身份识别集成卡的多个用户身份识别卡的集成电路卡识别码与对应控制芯片的芯片识别码进行绑定，以便监控所述控制芯片的数据通信信息。

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