用于动态无线运营商交换系统的系统和方法与流程

本公开涉及用于动态运营商(CARRIER)交换的系统和方法。

背景技术：

在去往目的地的途中时，车辆用户(不论是驾驶员还是乘客)可以以请求连接至通信网络的方式使用一个或更多个移动通信装置。然而，可能需要对移动网络运营商(mobile network operator，MNO)或无线运营商的支付订阅以接收网络访问。移动装置可以是诸如但不限于移动电话、平板电脑、膝上型计算机、可穿戴计算机、便携式媒体播放器、手持式游戏控制器等的装置。通过非限制的示例的方式，用户可采用通信网络的连接来浏览、以流媒体方式传输音频或视频文件、玩在线游戏、创建或编辑共享数字文件等。

具有与给定无线运营商的订阅协议的车辆控制器可将移动装置连接至蜂窝通信网络或无线通信网络。然而，可能由于例如与无线运营商拥有或操作的最近的无线塔的距离有限，使得无线运营商在沿着用户的驾驶路线的一个或更多个地理位置提供网络访问的能力有限。离开无线运营商拥有或操作的无线塔的信号范围可引起用户的网络访问中断。中断可以以其它方式表现为数据传输减慢、比特误码率(BER)升高以及网络访问完全中断。

技术实现要素：

一种车辆运营商交换系统包括控制器，所述控制器被配置为：响应于指示第一公共陆地移动网络(PLMN)的访问信号质量低于阈值的通知以及对从PLMN组中选择的第二PLMN成功注册，使用所述第二PLMN提供网络访问，其中，所述PLMN组通过与非漫游合作运营商关联的至少两个用户识别模块根据由所述运营商定义的优先级来提供。

提供一种在车辆中交换运营商的方法，所述方法包括：通过控制器，响应于指示第一公共陆地移动网络(PLMN)的访问信号质量低于阈值的通知，开始对从PLMN组中选择的第二PLMN的注册，并且响应于注册完成，使用所述第二PLMN提供网络访问，其中，所述PLMN组通过与非漫游合作运营商关联的至少两个用户识别模块根据由所述运营商定义的优先级来提供。

根据本发明，提供一种用于车辆的运营商交换方法，所述方法包括通过控制器执行以下步骤：响应于指示第一公共陆地移动网络的访问信号质量低于阈值的通知，开始对从公共陆地移动网络组中选择的第二公共陆地移动网络进行注册，其中，所述公共陆地移动网络组通过与非漫游合作运营商关联的至少两个用户识别模块根据由所述运营商定义的优先级来提供；当注册完成时，使用所述第二公共陆地移动网络提供网络访问。

一种车辆运营商交换系统包括控制器，所述控制器被配置为：使用第一公共陆地移动网络(PLMN)提供网络访问，响应于与网络访问关联的信号质量低于阈值，从PLMN组中选择第二PLMN，其中，所述PLMN组由与非漫游合作运营商关联的至少两个用户识别模块提供；开始对所述第二PLMN进行注册；当注册完成时，使用所述第二PLMN提供网络访问。

附图说明

图1是示出动态无线运营商交换系统的框图；

图2是示出被配置为动态地交换无线运营商的车辆的框图；

图3是示出用于执行动态无线运营商交换的算法的流程图；

图4是示出用于使用移动装置的人机界面(HMI)来执行动态无线运营商交换的算法的流程图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种形式和可替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图说明和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中说明的特征组合以产生未明确说明或描述的实施例。说明的特征的组合提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

参照图1，示出了用于车辆12的动态运营商交换系统10。车辆12包括远程信息处理控制单元(TCU)14和控制器，控制器被配置为将一个或更多个移动装置18连接至通信网络16。TCU 14和通信网络16可采用多种调制与信令技术和协议，以实现移动装置18与通信网络16之间的数据传输。在一示例中，通信网络16可包括多种网络，诸如，互联网、分组数据网络(PDN)、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、蜂窝无线电网络等。通信网络16可以是利用通信标准和协议的移动网络或无线网络，通信标准和协议包括但不限于第3代通用移动通信系统(3G UMTS)、长期演进(LTE)、第3代合作伙伴计划2(3GPP2)和/或全球微波接入互操作(WiMAX)。

尽管在此公开的各个方面通常有助于利用LTE或4G LTE通信标准的一部分，但是这种实现是非限制性的。基于LTE标准的网络的特征是用于移动装置的高速数据传输。

TCU 14经由网络基础设施20(诸如但不限于，蜂窝和无线基站)与通信网络16交换数据。网络基础设施20可包括例如天线、发送器/接收器、数字信号处理器和控制电子器件。网络基础设施20还可包括被用于将数据从源装置传送到目的地装置的多个网络装置(诸如，接入交换机、路由器和网桥)(未示出)。

移动网络运营商(MNO)(以下称为无线运营商)是无线通信服务的提供方，所述提供方拥有或控制网络基础设施20、网络装置以及将服务销售或传输给终端用户所必需的其它要素，所述服务包括无线电频谱分配、回程线路基础设施、记账、客户服务、配置计算机系统以及营销和维修组织。TCU 14可具有与一个或更多个无线运营商订立的服务订阅合同，以在移动装置18与通信网络16之间提供无线连接。在美国和欧洲，无线运营商的示例包括但不限于：Verizon Wireless^TM、AT&T Mobility^TM、T-Mobile^TM、Sprint^TM公司、Telekom^TM、Vodafone^TM、Orange^TM等。

无线运营商通常通过其指定的公共陆地移动网络标识符(PLMN ID)在射频(RF)信道上被识别。PLMN ID由移动国家码(MCC)和移动网络码(MNC)组合而成，并且提供无线通信服务的每个无线运营商具有其自己的PLMN ID。PLMN与其它PLMN和公共交换电话网络(PSTN)相互连接以用于电话通信，或者，与互联网服务提供商(ISP)相互连接以用于数据和互联网访问。

即使最大的无线运营商，尽管拥有或运行大量的网络访问资源，但是在特定地理位置也可能具有有限的覆盖范围。为了扩展他们的网络的地理覆盖范围，无线运营商可以寻求与其它无线运营商合作，以形成漫游协议。根据这些漫游协议，服务于地理区域(在该区域，无线运营商的存在受限)的无线运营商的漫游合作方可向无线运营商的订阅方提供无线网络访问。从而，漫游合作方可向订阅方提供一定时间段的无线网络访问，直到例如订阅方移动到无线运营商能够提供合理覆盖的地理位置为止。漫游合作方的示例包括但不限于：Verizon Wireless^TM和Sprint^TM公司、AT&T^TM和T-Mobile^TM等。

图1中示出的是运营商W拥有或运行的基站20W、运营商X拥有或运行的基站20X、运营商Y拥有或运行的基站20Y、以及运营商Z拥有或运行的基站20Z。在一示例中，运营商W和运营商X不是漫游合作方，但运营商W和运营商Y以及运营商X和运营商Z分别是漫游合作方。在这个示例中，当车辆12离开基站20W的信号范围并进入基站20Y的信号范围时，具有与运营商W的服务订阅合同的TCU 14可能能够经由基站20Y连接至通信网络16。类似地，当车辆12离开基站20X的信号范围并进入基站20Z的信号范围时，具有与运营商X的服务订阅合同的TCU 14可能能够经由基站20Z连接至通信网络16。

参照图2，示出了配备有动态运营商交换系统10的TCU 14。TCU 14包括用户识别模块A(SIM A)22、SIM B 24、调制解调器26、收发器28、天线30、处理器32以及存储器34。TCU 14可与车辆12的各种控制器进行通信，以提供例如软件更新和配置信息。尽管图1和图2中示出了示例性的动态运营商交换系统10，但是如示出的示例性组件不意在具有限制性。实际上，系统10可具有更多或更少的组件，且附加的或可选的组件和/或实施方式可被使用。

SIM A 22和SIM B 24是集成电路，所述集成电路意在安全地存储国际移动用户识别码(IMSI)或用于网络访问的用户识别码且当TCU 14请求无线网络访问时认证用户。SIM A 22和SIM B 24还将信息存储在优选的网络上，优选的网络诸如用户的归属PLMN(HPLMN)和关联的漫游合作网络。在一示例中，SIM A 22由运营商A发布，SIM B 24由运营商B发布，其中，运营商A和运营商B彼此不是漫游合作方，但分别具有与其它无线运营商的漫游协议。在这个示例中，SIM A 22和SIM B 24将分别存储可由TCU 14访问的不同的优选PLMN列表。

尽管在图1和图2中SIM A 22和SIM B 24被示出为共享调制解调器26、收发器28和天线30，但是示出的示例性实施方式不意在具有限制性。实际上，SIM A 22和SIM B 24可分别具有专用调制解调器、收发器和/或天线，且附加的或可选的组件和/或实施方式可被使用。在一示例中，SIM A 22和SIM B 24可被实现为双SIM双启用(dual SIM dual active，DSDA)的配置，其中，SIM A 22和SIM B 24分别具有关联的收发器，并可同时被启用。在另一示例中，SIM A 22和SIM B 24可被实现为双SIM双待机(dual SIM dual standby，DSDS)的配置，其中，SIM A 22和SIM B 24使用同一收发器并保持待机模式，直到SIM 22和SIM 24中的至少一个变为启用，此时，发送至另一SIM的信号将被忽略。

TCU 14还包括调制解调器26和控制器，所述控制器被配置为在移动装置18和通信网络16之间建立无线连接。调制解调器26被配置为确定移动装置18和通信网络16之间的无线连接的质量。例如，调制解调器26可被配置为检测由调制解调器26当前连接的PLMN广播的无线信号的信号强度。在另一示例中，调制解调器26可被配置为检测由调制解调器26当前连接的PLMN提供的无线数据传输的数据速率。调制解调器26可被配置为：响应于当前PLMN的信号强度低于预定阈值而从当前PLMN动态地切换至另一PLMN。调制解调器26还可被配置为：响应于当前PLMN的数据速率低于预定阈值而从当前PLMN动态地切换至另一PLMN。

调制解调器26还被配置为接收存储在SIM 22和SIM 24的每个中的优选的PLMN列表。在一示例中，优选的PLMN列表可基于与分别发布SIM 22和SIM 24的无线运营商A和无线运营商B订立的服务订阅合同，其中，无线运营商A和无线运营商B彼此不是漫游合作方。

调制解调器26还被配置为分析可用的PLMN。例如，响应于来自调制解调器26的请求，与天线30协作的收发器28可扫描所有RF信道以根据预定信元搜索程序来搜寻最强的信元。调制解调器26随后可读取用于识别的最强信元的系统信息，以便查出所述信元属于哪个PLMN。在一示例中，调制解调器26可分析每个可用PLMN的MCC和关联的MNC以确定其PLMN ID。在另一示例中，调制解调器26可基于与无线运营商A和无线运营商B的服务订阅合同来将可用PLMN的列表和优选的PLMN的列表进行比较，其中，无线运营商A和无线运营商B彼此不是漫游合作方。

调制解调器26被配置为按照预定的优先级递减的顺序对可用PLMN分类。在一示例中，调制解调器26可将归属PLMN(HPLMN)按优先级排序为具有最高的优先级，并将等效HPLMN(EHPLMN)按优先级排序为具有在HPLMN之后的第二高的优先级。调制解调器26可将已注册PLMN(RPLMN)按优先级排序为具有在HPLMN和EHPLMN之后的第三高的优先级，并将访问PLMN(VPLMN)按优先级排序为具有第四高的优先级。调制解调器26可被配置为将运营商PLMN(OPLMN)按优先级排序为具有第五高的优先级。

在一示例中，调制解调器26可响应于检测到当前PLMN的信号强度和数据速率分别低于第一预定阈值和第二预定阈值中的至少一个，从分类的可用PLMN的列表中选择另一PLMN。例如，调制解调器26可被配置为使用自动模式选择另一PLMN，诸如，从可用PLMN的列表中选择具有最高优先级的PLMN。调制解调器26还可被配置为使用手动模式选择另一PLMN，诸如，向移动装置的用户提供可用PLMN的列表，并响应于用户在移动装置HMI上的手动选择而开始对于选择的PLMN的注册处理。

调制解调器26还可被配置为：在开始对具有最高优先级的下一个可用的PLMN的注册处理之前确定其信号强度，例如，参考信号接收功率(RSRP)或者由资源元素(RE)接收的平均功率，所述资源元素在无线信号的整个带宽内承载特定信元的参考信号(RS)。调制解调器26可响应于确定具有最高优先级的下一个可用的PLMN的信号强度超过预定阈值(例如，RSRP大于-90分贝毫瓦(dBm)或另一预定值)而开始对具有最高优先级的下一个可用的PLMN的注册处理。在一示例中，如果调制解调器26识别出用于预占的给定PLMN的合适信元并且来自调制解调器26的位置注册(LR)请求已经在调制解调器26预占的信元的注册区域被接受，则注册处理成功。调制解调器26可响应于确定注册处理已经成功完成，提供移动装置18对通信网络16的无线访问。

调制解调器26还可被配置为：响应于确定注册处理没有成功完成而确定具有最高优先级的下一个可用的PLMN。在一示例中，调制解调器26可从按照预定优先级递减的顺序排列的可用的PLMN的列表中选择具有最高优先级的下一个可用的PLMN(调制解调器26尚未尝试与其连接)。调制解调器26还可基于PLMN的信号强度是否超过预定阈值来选择具有最高优先级的下一个可用的PLMN。调制解调器26可响应于确定对PLMN的适当信元的注册处理已经成功完成，提供移动装置18对通信网络16的无线访问。

TCU 14可包括一个或更多个处理器32，一个或更多个处理器32被配置为执行支持在此描述的处理的指令、命令和其它程序。例如，处理器32可被配置为执行调制解调器26的指令以提供移动装置18对通信网络16的无线访问。调制解调器26的这种指令和其它数据可以以非易失性的方式使用各种类型的计算机可读存储介质被保存。计算机可读介质(也被称作处理器可读介质或存储器)包括参与提供可被TCU 14的处理器32读取的指令或其它数据的任何非暂态介质(例如，有形介质)。计算机可执行指令可从使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或理解，所述多种编程语言和/或技术包括但不限于Java、C、C++、C#、Objective C、Fortran、Pascal、Java、Java Script、Python、Perl以及PL/SQL中的单独一个或组合。

处理器32可以是能够执行描述的方法步骤的任何类型的硬件或电路，例如，用于执行在此描述的功能(诸如但不限于，系统功能检查)的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或它们的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但在替代的方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器32还可被实现为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或更多个微处理器或任何其它同类配置。

存储器34可与处理器32连接，或者作为处理器32的一部分被嵌入。如下面更详细地讨论的，存储器34可被用于存储多种信息或数据，所述多种信息或数据被用于确定性或选择性处理。存储器34还可被用于存储用于可用PLMN检测、PLMN分类、PLMN选择和PLMN注册处理的指令。存储器34可以既是永久性的又是非永久性的。存储器34可包括随机存取存储器(RAM)，诸如但不限于，DRAM、SRAM、T-RAM、Z-RAM、TTRAM等。存储器34还可包括只读存储器，诸如但不限于，PROM、EPROM、EEPROM等。

参照图3，示出了用于执行自动动态运营商交换的控制策略36。控制策略36可在框38开始，在框38，调制解调器26接收指示信号质量低于预定阈值的通知。在一示例中，处理器32可通过检测到无线信号的信号强度和数据速率中的至少一个低于预定阈值而确定无线连接的质量低于预定阈值。在框40，调制解调器26确定在车辆12的地理位置的信号范围内是否存在任何PLMN。例如，调制解调器26可确定HPLMN、EHPLMN、RPLMN、VPLMN和OPLMN中的一个或更多个是否在信号范围内。在框46，响应于确定在车辆12的信号范围内不存在PLMN，调制解调器26显示错误消息。在框56，调制解调器26随后可退出动态运营商交换会话。

在框42，调制解调器26对可用PLMN分类。例如，调制解调器26可按照优先级递减的顺序(诸如但不限于，HPLMN、EHPLMN、RPLMN、VPLMN和OPLMN)排列可用PLMN。调制解调器26确定分类的PLMN组是否具有可用于连接的下一个PLMN。例如，调制解调器26可分析分类的可用PLMN组以定位调制解调器26在给定运营商交换会话期间尚未尝试连接的可用PLMN。在框46，响应于确定了分类的可用PLMN组不具有可用于连接的下一个PLMN(例如，调制解调器26确定了分类的可用PLMN组不具有调制解调器26尚未尝试连接的可用PLMN)，调制解调器26显示错误消息。在框56，调制解调器26随后可退出动态运营商交换会话。

在框48，调制解调器26选择下一个可用PLMN(例如，调制解调器26在给定运营商交换会话期间尚未尝试连接的可用PLMN)。在框50，调制解调器26确定选择的PLMN的信号强度是否大于预定阈值。响应于确定选择的PLMN的信号强度小于预定阈值，调制解调器26返回到框44并确定分类的PLMN组是否具有可用于连接的下一个PLMN。

在框52，响应于确定了选择的PLMN的信号强度大于预定阈值，调制解调器26确定对选择的PLMN的尝试注册是否成功。响应于对选择的PLMN的尝试注册未成功，调制解调器26返回到框44并确定分类的PLMN组是否具有可用于连接的下一个PLMN。例如，调制解调器26可在尝试连接至选择的PLMN时确定认证失败。

在框54，调制解调器26响应于确定对选择的PLMN的尝试注册成功而提供对移动装置18的网络访问。在框56，调制解调器26退出动态运营商交换会话。此时，控制策略36可结束。在一些实施例中，在图3中描述的控制策略36可响应于接收到不良的连接通知或响应于接收到另一通知而被重复执行。

参照图4，示出了用于执行手动动态运营商交换的控制策略58。控制策略58在框60开始，在框60，调制解调器26接收指示信号质量低于预定阈值的通知。在一示例中，处理器32可通过检测到无线信号的信号强度和数据速率中的至少一个低于预定阈值而确定无线连接的质量低于预定阈值。在框62，调制解调器26向移动装置18发送运营商交换请求。

在框64，调制解调器26确定用于交换运营商的请求是否被接受。例如，移动装置18可在移动装置屏幕上显示请求用户选择用于接受运营商交换的输入“是”和用于拒绝运营商交换的输入“否”的运营商交换请求。在这样的示例中，如果用户选择输入“是”，则移动装置18可通知调制解调器26用于交换运营商的请求已经被接受。如果用户选择输入“否”，则移动装置18可通知调制解调器26用于交换运营商的请求已经被拒绝。在框84，响应于接收到用于交换运营商的请求已经被拒绝的通知，调制解调器26退出手动运营商交换。

在框66，响应于接收到用于交换运营商的请求已经被接受的通知，调制解调器26确定在车辆12的地理位置的信号范围内是否存在任何PLMN。例如，调制解调器26可确定HPLMN、EHPLMN、RPLMN、VPLMN和OPLMN中的一个或更多个是否在信号范围内。在框72，响应于确定在车辆12的信号范围内不存在PLMN，调制解调器26显示错误消息。

在框74，调制解调器26随后可确定用于继续运营商交换会话的请求是否已经被接受。例如，移动装置18可在移动装置屏幕上显示请求用户选择用于接受继续运营商交换的输入“是”和用于拒绝继续运营商交换的输入“否”的运营商交换请求。在这样的示例中，如果用户选择输入“是”，则移动装置18可通知调制解调器26用于继续运营商交换会话的请求已经被接受。如果用户选择输入“否”，则移动装置18可通知调制解调器26用于继续运营商交换的请求已经被拒绝。在框84，响应于接收到用于继续运营商交换的请求已经被拒绝的通知，调制解调器26退出手动运营商交换。响应于接收到用于继续运营商交换的请求已经被接受的通知，调制解调器26返回到框66，并确定在车辆12的地理位置的信号范围内是否存在任何PLMN。

在框68，响应于在框66确定了至少一个PLMN在车辆地理位置的信号范围内，调制解调器26对可用PLMN分类。例如，调制解调器26可按照优先级递减的顺序(诸如但不限于，HPLMN、EHPLMN、RPLMN、VPLMN和OPLMN)排列可用PLMN。在框70，调制解调器26确定分类的PLMN组是否具有可用于连接的下一个PLMN。例如，调制解调器26可分析分类的可用PLMN组，以定位调制解调器26在给定运营商交换会话期间尚未尝试连接的可用PLMN。在框72，响应于确定了分类的可用PLMN组不具有可用于连接的下一个PLMN(例如，调制解调器26确定了分类的可用PLMN组不具有调制解调器26尚未尝试连接的可用PLMN)，调制解调器26显示错误消息。

在框76，响应于确定分类的可用PLMN组具有可用于连接的下一个PLMN，调制解调器26选择下一个可用PLMN(例如，在给定运营商交换会话期间调制解调器26尚未尝试连接的可用PLMN)。在框78，调制解调器26确定选择的PLMN的信号强度是否大于预定阈值。响应于确定了选择的PLMN的信号强度小于预定阈值，调制解调器26返回到框70，并确定分类的PLMN组是否具有可用于连接的下一个PLMN。

在框80，响应于确定了选择的PLMN的信号强度大于预定阈值，调制解调器26确定对选择的PLMN的尝试注册是否成功。响应于对选择的PLMN的尝试注册没有成功(例如，当尝试连接至选择的PLMN时验证处理失败)，调制解调器26返回到框70，并确定分类的PLMN组是否具有可用于连接的下一个PLMN。

在框82，响应于确定对选择的PLMN的注册成功，调制解调器26提供对移动装置18的网络访问。在框84，调制解调器26退出动态运营商交换会话。此时，控制策略58可结束。在一些实施例中，在图4中描述的控制策略58可响应于接收到不良的连接通知或响应于接收到另一通知而被重复执行。

在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机，或者通过所述处理装置、控制器或计算机实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任意现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，其中，所述多种形式包括但不限于信息被永久地存储于不可写存储介质(诸如，ROM装置)中，以及信息被可变地存储于可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)中。所述处理、方法或算法也可以以软件可执行对象的形式来实现。可选地，可使用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器、或其它硬件组件或装置)或硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现所述处理、方法或算法。

说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各个实施例已经被描述为提供在其它实施例或现有技术实施方式之上的优点或优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配的容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。