多协议互操作的通信设备及通信方法_2

文档序号:9923840阅读:来源:国知局
ZigBee接口、LAN接口、蓝牙接口、固定电话接口和卫星通信接口等。上述接口均可以采用现有的国际标准用于支持对应的协议的通信。这些接口模块相互独立,在采用相应的协议通信时,互相不干扰。基于特定协议的信息传输通道的配置方法为现有技术,在此不再赘述。由此,本实施方式通过设置多个与不同标准协议相匹配的接口,使得该设备与其它通信设备能够自由通信,增强了产品的实用性。
[0028]第二接口组件200可以为采用自定义的非标准化通信协议的信息提供信息传输的接口。
[0029]为了将一些非标准化的协议纳入通信系统之中,或者为了满足未来新的通信协议的需求,本实施方式还设置了基于软件无线电(Software Defined Rad1:SDR)技术的第二接口组件200 ο第二接口组件200可以包括一个或者多个无线电接口( SDR接口,例如:SDR-1接口和SDR-N接口等,其中,N为自然数)。这些SDR接口可以是基于不同的无线电波段(例如中、低频率波段)进行自定义通信协议的无线电接口。由此,本实施方式根据不同的无线电波段自定义通信协议,使得协议程序简单、规范、方便扩展、可靠性强。
[0030]微控制器300包括虚拟交换模块,为采用不同通信协议的信息提供交互。其中,微控制器300是必须具备可虚拟化技术的控制器。微控制器可以基于虚拟化技术虚拟化出虚拟系统中的各个功能组件。
[0031]图2为图1中的微控制器构建多个虚拟器组成的虚拟系统的框架示意图。如图2所示,该虚拟系统包括服务应用层、操作系统层、管理层和硬件层。其中:服务应用层包括7个服务应用(APP1-APP7)。操作系统层包括对应于各个服务应用的7个操作系统(0S1-0S7)。管理层包括管理程序(secure hypervisor)。硬件层包括中央处理器(例如MIPS M-classCPU)。上述各层的实现是基于微控制器300。
[0032]在本实施方式中,微控制器300可以采用Imaginat1n Technologies公司的型号为MIPS M5150的微控制器。该公司的MIPS M系列微控制器是世界上最早实现虚拟技术的。M系列支持Hardware Virtualizat1n,目前为止可以支持多个(例如7个)虚拟操作系统。
[0033]在本实施方式中,上述虚拟交换模块可以包括多个对应于不同协议的虚拟器(例如可以是WiFi虚拟器、3G/4G虚拟器、以后开发出的5G虚拟器、ZigBee虚拟器、LAN虚拟器、蓝牙虚拟器、固定电话虚拟器和卫星通信虚拟器等)。每个虚拟器具有特定的ID(这些虚拟器的ID号用于标识虚拟器,每个ID号不相同)。在具体通信连接时,各个接口与其适配的虚拟器相连接。例如:WiFi接口与WiFi虚拟器连接,3G/4G接口与3G/4G虚拟器相连接,ZigBee接口与ZigBee虚拟器相连接,LAN接口与LAN虚拟器相连接,蓝牙接口与蓝牙虚拟器相连接,固定电话接口与固定电话虚拟器相连接,卫星通信接口与卫星通信虚拟器相连接。
[0034]在本实施方式中,通信设备还包括虚拟路由器。虚拟路由器用于提供虚拟器之间进行信息交互的传输路径,使得与具有不同ID的虚拟器分别对应的采用不同通信协议的信息根据所述虚拟路由器确定的传输路径进行交互。
[0035]在本实施方式的微控制器支持的虚拟系统中,每一个虚拟系统和一种接口通信协议相连接,完成一个系统支持多种通信协议的目的。各个虚拟器内部的信息交换可以通过成熟的虚拟交换(Virtual Switch)技术来实现。例如开源软件Open vSwitch即可实现数据交换的目的。数据的交换也可以通过开发新的路由协议来实现。
[0036]在本实施方式中,虚拟层路由器可以采用管理程序(Secure Hypervisor)中数据交换技术实现。Hypervisor可以协调硬件资源(例如微控制器)对虚拟器的访问,以及各个虚拟机之间的防护。在硬件资源启动时,它会加载所有虚拟机客户端的操作系统,同时为虚拟机分配内存、磁盘和网络等。
[0037]此外,虚拟技术是一个常规的技术。虚拟技术主要实现一个硬件平台下多个系统的运行。该技术主要在常规的计算机上实现。例如采用Windows系统的计算机中实现的Linux模拟环境就是一种虚拟技术。再例如云计算也大量采用虚拟技术。通常计算机可以实现很强的计算的功能,但不具有很强的通信能力,另外,计算机体积太大,不方便用于接通电话等需要小巧、灵活的等需求的通信设备(例如智能手机)的需求。因此,目前人们还没有在常规的计算机中利用虚拟技术解决通信的技术方案。本实施方式通过微处理器300代替庞大的服务器来实现虚拟技术,不仅满足不同协议之间的互操作性,而且可以设计成体积小、硬件结构简单、重量轻、耗电少、可以仅仅靠普通的电池支持其供电的设备(例如智能手机),便于个人携带,特别适合应急、救援等场合应用。
[0038]图3为本发明另一种实施方式的针对多协议的通信设备功能模块结构示意图。如图3所示,本实施方式在图1实施方式的基础上增加了多波段天线400、无线电收发机500和FPGA(现场可编程门阵列:Field Programmable Gate Array)600。其中,多波段天线400可以与无线电收发机500连接,FPGA 600可以分别与无线电收发机500和第二接口组件200连接。
[0039]在本实施方式中,通过FPGA600可以对所述自定义通信协议进行软件更新。无线电收发机500可以接收或者发射多个波段的无线电的信号。
[0040]在本实施方式中,软件无线技术可以采用成熟的技术来实现。其中一个常用的技术是FPGAt3FPGA可以让开发者快速的进行功能设计、编制软件、下载软件到FPGA中运行,并可实现反复修改和下载。以XilinxFPGA模块为例,通过CPLD(Complex Programmable LogicDevice:复杂可编程逻辑器件)XC95288X可实现软件的远程或者本地更新。以FPGA实现SDR的技术也很成熟,例如美国专利申请(Software Defined Rad1(软件无线电),公开号:US20040242261A1)公开了通过FPGA实现SDR的示例,其全文引入本文作为参考。具体客户端可以将一些常用软件模块保存在数据库中(可以是云服务器内)。在应用时,在数据库中下载更新。该部分内容可以参考例如中国专利申请号201310452351.1的专利文献公开的内容,其全文引入本文作为参考。由此,本实施方式通过FPGA对自定义的通信协议进行软件更新,便于设计成功能强大、耗电少、操作简单、体积小的通信产品。
[0041]在本实施方式中,通过设置多个接口模块,包括各种无线接口模块,例如分别针对WiFi协议、3G/4G协议以及未来的5G协议、卫星通信协议、蓝牙协议、ZigBee协议、固网电话协议、有线局域网(LAN)协议的接口模块等。同时,为了满足未来发展的需要,融入新的通信协议,使设备具有长久、可持续应用的目的,系统还内嵌多个SDR模块,通过监测分析新型的无线信号协议,下载相关的协议模块,生成与新协议兼容的接口模块。这样可以持续不断地融合新的通信协议。
[0042]信号的探测可以通过以下三种技术的一种或者多种组合来实现:(I)能量(Energy) ; (2)匹配滤波器(Matched Filter) ; (3)循环平稳信号特征(Cyclostat1naryFeature)。相对应的实施例子可参考CA2746269 C、US8571119 B2和US7327777 B2等专利文献,其全文合并引用在此作为参考。通过信号探测,可以分辨出绝
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