一种多模多频的网络切换电路及切换方法与流程

本发明涉及物联网领域，特别是涉及一种多模多频的网络切换电路及切换方法。

背景技术：

物联网(theinternetofthings，iot)就是“物物相连的互联网”，利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。物联网行业已成为一个新经济增长点的战略新兴产业，具有良好的市场效益。

基于蜂窝的窄带物联网(narrowbandinternetofthing，nb-iot)成为万物互联网络的一个重要分支。基于蜂窝的窄带物联网构建于蜂窝网络，只消耗大约180khz的带宽，可直接部署于gsm(globalsystemformobilecommunication，全球移动通信系统)网络、umts((universalmobiletelecommunicationssystem，通用移动通信系统)网络或lte(longtermevolution，长期演进)网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

通用分组无线网络(generalpacketradioservice，gprs)是gsm移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术，是gsm的延续。gprs和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。gprs的传输速率可提升至56甚至114kbps。

随着通信行业的不断发展，通信协议、通信频段越来越多，基于通讯领域对通信模式和通信频段的多种需求，多模多频通讯芯片应用而生，2017年3月，高通推出了为cat-m1和cat-nb1定制的多模多频的芯片mdm9206，该芯片支持cat-m1、cat-nb1的全球所有频段。并且mdm9206还集成了gps、格纳洛斯、北斗以及伽利略全球导航卫星定位服务，在不通过任何附加的芯片或者接收器的情况下，可以直接嵌入到该芯片中，实现了与高通4g功能的充分整合。

功能一，mdm9206中集成了cortexa7处理器，无需外挂处理器。

mdm9206不单是通信芯片，也是一个系统控制器。例如，mdm9206可以被视作为一个具备计算能力的小型soc(systemonchip，系统级芯片)，在家庭应用场景中，用户可以通过mdm9206发出指令，来实现关闭窗帘、播放音乐、打开led灯等操作。

另外，mdm9206模块还支持linux操作系统和thread操作系统。因此，mdm9206不仅拥有处理器、操作系统以及很多硬件的接口，还拥有挂靠传感器的接口。

功能二，mdm9206支持语音功能，在技术中都具备省电模式和edrx(enhanceddiscontinuousreception，改进非连续接收模式)。

高通在volte、4g语音以及省电模式上的技术也都是行业领先的，这些技术均来自lte演进，并进行了相应的调整。

前段时间，高通和网络设备供应商爱立信以及北美运营商at&t基于cat-m1进行了语音的测试，一个小小的模块装在表里面进行语音的测试，其语音效果具有非常高质量。

功能三，通过mdm9206，高通可持续扩展lte的功能。

mdm9206旨在以成本高效的方式，实现对低数据速率物联网应用的蜂窝连接支持，使窄带调制解调器能够更高效地支持这些应用。同时，这些应用覆盖物联网领域，呈现了全新商机。其中，包括智慧能源与计量、楼宇安防、基础设施、工业控制与自动化、零售销售点、资产跟踪、医疗、照明和零配件市场远程信息处理。

mdm9206芯片的优势在于结合了cat-m1和cat-nb1，并同时支持cat-m1、cat-nb1、e-gprs三种标准，支持这三种标准的模块厂商将于2017年年中陆续发布。可实现低成本、低功耗、低带宽、广覆盖的物联网产品与服务，帮助模块厂商在成本效益最大化下打造物联网产品。

多模多频通讯芯片通过连接不同的sim卡来接入需要的网络，实现通讯传输。但是一张sim卡只支持一种网络，在不更换sim的情况下，多模多频通讯芯片只会在该网络中进行信号的传输，当该网络出现故障无法使用或需要进行网络切换时就必须要更换sim卡，sim卡的更换需要打开设备，比较麻烦，对于非移动设备来说，更换sim卡更是费时费力。

因此，如何在现在多模多频通讯模式的趋势下，任意切换两种或两种以上网络，在不打开设备更换sim卡的前提下，同时实现多网络使用，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多模多频的网络切换电路及切换方法，用于解决现有技术中多模多频通讯芯片不能同时使用两种或两种以上网络的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多模多频的网络切换电路，所述多模多频的网络切换电路至少包括：

微处理模块、多模多频调制解调模块、若干电子开关及与各电子开关一一对应连接的用户身份识别模块；

所述微处理模块连接所述多模多频调制解调模块及各电子开关，与所述多模多频调制解调模块进行信息交互，并发出所述多模多频调制解调模块及各电子开关的控制信号；

所述多模多频调制解调模块连接所述微处理模块及各用户身份识别模块，根据所述微处理模块的控制选择适用的网络频段，并进行无线通讯传输；

各用户身份识别模块通过与其对应的电子开关连接于所述多模多频调制解调模块的输出端，用于提供接入不同网络的身份识别。

优选地，所述微处理模块与所述多模多频调制解调模块通过串口连接，以实现信息交互。

优选地，所述多模多频调制解调模块包括射频单元、电源管理单元、模拟\数字基带单元。

更优选地，所述多模多频调制解调模块为高通mdm9206芯片。

优选地，所述多模多频的网络切换电路进一步包括第一电子开关、第二电子开关、与所述第一电子开关和第二电子开关一一对应连接的第一用户身份识别模块和第二用户身份识别模块。

更优选地，所述用户身份识别模块包括应用于通用分组无线网络的sim卡、应用于基于蜂窝的窄带物联网网络的sim卡或增强机器类通信网络的sim卡。

更优选地，各电子开关为晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅或继电器。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于上述多模多频的网络切换电路的切换方法，所述多模多频的网路物切换方法至少包括：

将第一用户身份识别模块接入多模多频调制解调模块，对所述第一用户身份识别模块进行识别认证，识别认证结束后，所述多模多频调制解调模块在所述第一用户身份识别模块所适用的网络中进行通讯传输；

当检测到物联网终端无法与后台通讯时，将第二用户身份识别模块切换接入所述多模多频调制解调模块，对所述第二用户身份识别模块进行识别认证，识别认证结束后，所述多模多频调制解调模块在所述第二用户身份识别模块所适用的网络中进行通讯传输。

优选地，所述多模多频的网路物切换方法还包括在所述第二用户身份识别模块所适用的网络中运行设定时间后将网络重新切换到所述第一用户身份识别模块所适用的网络中，并判断是否能入网，若能入网则接入；否则不切换网络。

优选地，所述第一用户身份识别模块为应用于基于蜂窝的窄带物联网网络的sim卡，所述第二用户身份识别模块为应用于通用分组无线网络的sim卡。

如上所述，本发明的多模多频的网络切换电路及切换方法，具有以下有益效果：

本发明的多模多频的网络切换电路及切换方法通过电子开关控制不同的sim卡接入通讯芯片，实现物联网终端在gprs网络和nb-iot网络等多个网络之间自由切换，提高网络利用率。

附图说明

图1显示为本发明的多模多频的网络切换电路的一种实施方式。

图2显示为本发明的多模多频的网络切换电路的另一种实施方式。

元件标号说明

1多模多频的网络切换电路

11微处理模块

12多模多频调制解调模块

131第一电子开关

132第二电子开关

133第三电子开关

141第一用户身份识别模块

142第二用户身份识别模块

143第三用户身份识别模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种多模多频的网络切换电路1，所述多模多频的网络切换电路1包括：

微处理模块11、多模多频调制解调模块12、若干电子开关及与各电子开关一一对应连接的用户身份识别模块。

如图1所示，所述微处理模块11连接所述多模多频调制解调模块12，与所述多模多频调制解调模块12进行信息交互，并发出所述多模多频调制解调模块12及各电子开关的控制信号。

具体地，所述微处理模块11的发送端口tx与所述多模多频调制解调模块12的接收端口rx连接，所述微处理模块11的接收端口rx与所述多模多频调制解调模块12的发送端口tx连接，在本实施例中，所述微处理模块11与所述多模多频调制解调模块12通过串行接口双向连接，通过at(attention)指令实现双向通信。所述微处理模块11将数据(包括但不限于传感器采集数据、各模块控制数据、各模块状态数据)发送给所述多模多频调制解调模块12，所述多模多频调制解调模块12将所述微处理模块11传输过来的at指令发送到核心网；所述多模多频调制解调模块12接收反馈信号，并将反馈信号发送给所述微处理模块11，所述微处理模块11根据所述反馈信号判断数据是否发送成功，并作进一步操作；所述多模多频调制解调模块12还通过无线网络接收外部控制信号，并输出至所述微处理模块，以通过所述微处理模块11控制物联网终端设备。

具体地，所述微处理模块11还连接所述多模多频调制解调模块的复位端，以控制所述多模多频调制解调模块复位。

具体地，所述微处理模块11还连接各电子开关的控制端。

如图1所示，所述多模多频调制解调模块12连接所述微处理模块11及各用户身份识别模块，根据所述微处理模块11的控制选择适用的网络频段，并进行无线通讯传输。

具体地，所述多模多频调制解调模块12与所述微处理模块11双向连接实现信息传输，并将所述微处理模块11中的数据无线传输到核心网，将核心网中的无线信号传输到所述微处理模块11。所述多模多频调制解调模块12包括但不限于射频单元、电源管理单元、模拟\数字基带单元，用于无线通讯，任意可实现无线通讯且能满足多模多频需求的芯片均适用于本发明的多模多频调制解调模块12，在此不一一列举。在本实施例中，所述多模多频调制解调模块12采用高通mdm9206芯片。在本实施例中，所述多模多频调制解调模块12设置有两个天线，与本实施例中的用户身份识别模块一一匹配，在实际使用中，可设置一个天线作为公共收发端，不以本实施例为限。

如图1所示，各电子开关连接于所述多模多频调制解调模块12与各用户身份识别模块之间，由于实现一对一的选择性连接。

具体地，在本实施例中，所述电子开关设定为2个，分别为第一电子开关131及第二电子开关132，相对应地，所述用户身份识别模块也设定为2个，分别为第一用户身份识别模块141及第二用户身份识别模块142。所述第一电子开关131的一端连接所述多模多频调制解调模块12的端口si/o，另一端连接所述第一用户身份识别模块141的端口i/o；所述第二电子开关132的一端连接所述多模多频调制解调模块12的端口si/o，另一端连接所述第二用户身份识别模块142的端口i/o。各电子开关的类型包括但不限于晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅或继电器，任意可实现电信号控制的开关均适用于本发明，可根据需要设定所述电子开关的类型，不以本实施例为限。

如图1所示，各用户身份识别模块通过与其对应的电子开关连接于所述多模多频调制解调模块12的输出端，用于提供接入不同网络的身份识别。

具体地，在本实施例中，所述用户身份识别模块的电源端vdd、地端vss、时钟端clk及复位端rst分别连接所述多模多频调制解调模块12的输出端。

具体地，所述用户身份识别模块为sim(subscriberidentitymodule)卡，包括但不限于应用于通用分组无线网络(generalpacketradioservice，gprs)的sim卡、应用于基于蜂窝的窄带物联网网络(narrowbandinternetofthing，nb-iot)的sim卡，不以本实施例为限。在本实施例中，所述第一用户身份识别模块141为应用于基于蜂窝的窄带物联网网络(nb-iot)的sim卡、所述第二用户身份识别模块142为应用于通用分组无线网络(gprs)的sim卡，以此实现gprs网络与nb网络之间的互相切换。当所述第一电子开关131打开时，所述第一用户身份识别模块141与所述多模多频调制解调模块12连接，实现身份认证，所述多模多频调制解调模块12通过nb网络实现无线通讯；当所述第二电子开关132打开时，所述第二用户身份识别模块142与所述多模多频调制解调模块12连接，实现身份认证，所述多模多频调制解调模块12通过gprs网络实现无线通讯，同一时间仅一个电子开关选通。

所述多模多频的网络切换电路1通过电子开关控制不同的sim卡接入通讯芯片，实现物联网终端在gprs网络和nb-iot网络之间自由切换，大大提高了网络利用率。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种多模多频的网络切换电路1，与实施例一的不同之处在于，本实施例中的用户身份识别模块设置为3个，分别为第一用户身份识别模块141、第二用户身份识别模块142、第三用户身份识别模块143。

具体地，在本实施例中，所述第一用户身份识别模块141为应用于基于蜂窝的窄带物联网网络(nb-iot)的sim卡，所述第二用户身份识别模块142为应用于通用分组无线网络(gprs)的sim卡，所述第三用户身份识别模块143为应用于增强机器类通信网络(enhancedmachinetypecommunication，emtc)的sim卡。用户身份识别模块的数量及类型可根据需要设定，不以本实施例为限。

相应地，在本实施例中，电子开关的数量设定为3个，分别为第一电子开关131、第二电子开关132及第三电子开关133。所述多模多频调制解调模块12设置有三个天线，分别为nb天线、gprs天线及emtc天线。

如图2所示，当所述第一电子开关131打开时，所述第一用户身份识别模块141与所述多模多频调制解调模块12连接，实现身份认证，所述多模多频调制解调模块12通过nb网络实现无线通讯；当所述第二电子开关132打开时，所述第二用户身份识别模块142与所述多模多频调制解调模块12连接，实现身份认证，所述多模多频调制解调模块12通过gprs网络实现无线通讯；当所述第三电子开关133打开时，所述第三用户身份识别模块143与所述多模多频调制解调模块12连接，实现身份认证，所述多模多频调制解调模块12通过emtc网络实现无线通讯；同一时间仅一个电子开关选通。所述多模多频的网络切换电路1通过电子开关控制不同的sim卡接入通讯芯片，实现物联网终端在gprs网络、nb-iot网络及emtc网络之间自由切换，可大大提高网络利用率。

实施例三

本实施例提供一种多模多频的网路物切换方法，以实施例一中的所述多模多频的网络切换电路1的工作原理为例，具体如下：

所述微处理模块11对所述多模多频调制解调模块12发出硬件复位信号，所述多模多频调制解调模块12与各用户身份识别模块连接的端口均复位，所述微处理模块11导通所述第一电子开关131，将所述第一用户身份识别模块141接入所述多模多频调制解调模块12，所述多模多频调制解调模块12通过所述第一用户身份识别模块141完成身份识别，在本实施例中，所述第一用户身份识别模块141为应用于基于蜂窝的窄带物联网网络的sim卡。所述微处理模块11通过at指令与所述多模多频调制解调模块12实现双向通信，所述多模多频调制解调模块12将所述微处理模块11中的数据(包括但不限于传感器采集数据、各模块控制数据、各模块状态数据)通过nb-iot无线网络发送到后台，并通过nb-iot无线网络从后台收取反馈信号，以判断数据是否发送成功；另外，通过nb-iot无线网络从后台收取控制信号，以远程控制物联网终端设备。

当检测到nb-iot网络故障、(nb-iot网络不稳定或有特定网络的需求)需要切换网络或无法与后台进行通讯时，所述微处理模块11对所述多模多频调制解调模块12发出硬件复位信号，所述多模多频调制解调模块12与各用户身份识别模块连接的端口均复位，所述微处理模块11导通所述第二电子开关132，将所述第二用户身份识别模块142接入所述多模多频调制解调模块12，所述多模多频调制解调模块12通过所述第二用户身份识别模块142完成身份识别，在本实施例中，所述第二用户身份识别模块142为应用于通用分组无线网络的sim卡。所述微处理模块11通过at指令与所述多模多频调制解调模块12实现双向通信，所述多模多频调制解调模块12将所述微处理模块11中的数据(包括但不限于传感器采集数据、各模块控制数据、各模块状态数据)通过gprs无线网络发送到后台，并通过gprs无线网络从后台收取反馈信号，以判断数据是否发送成功；另外，通过gprs无线网络从后台收取控制信号，以远程控制物联网终端设备。

在gprs无线网络中运行设定时间后(所述设定时间可根据需要进行设定，在此不一一限定)，所述微处理模块11对所述多模多频调制解调模块12发出硬件复位信号，所述多模多频调制解调模块12与各用户身份识别模块连接的端口均复位，所述微处理模块11导通所述第一电子开关131，将所述应用于基于蜂窝的窄带物联网网络的sim卡141接入所述多模多频调制解调模块12，并完成身份识别。所述微处理模块11判断是否能入网，若能入网则接入nb-iot网络；否则，仍然接入gprs网络。

在本发明的一个实施例中，再经过设定时间后切换到另一网络中，实现两个网络之间的任意切换。

在本发明的另一个实施例中，所述gprs网络为所述nb-iot网络的备用网络，通常物联网终端接入nb-iot网络，当nb-iot网络出现故障时，将物联网终端接入gprs网络，以维持正常通讯，当经过设定时间后重新切换回nb-iot网络，nb-iot网络没有故障则一直保持在nb-iot网络中。基于蜂窝的窄带物联网网络(nb-iot)在物联网终端传输数据最适宜的网络环境，由于基于蜂窝的窄带物联网网络(nb-iot)是新兴产业，其还没有达到中国境内的完全覆盖，而通用分组无线网络(gprs)相对是一个应用比较成熟的网络，其在中国境内的覆盖率高达92％以上，有移动信号的区域基本都覆盖了，因此，在部署物联网终端时，可将gprs网络作为备用网络，在没有nb-iot网络的情况下应用gprs网络，一旦nb-iot网络全面覆盖则可将物联网终端切换到nb-iot网络中，实现最优通讯方案，避免大规模的更换物联网终端或物联网终端通讯模块中的sim卡的操作，大大节省人力、物力，同时提高网络利用率。

可切换的网络的数量和类型可根据实际需要做进一步限定，以实现多个网络之间的自由切换，不限于本实施例所列举的几种方式。

本发明的多模多频的网路物切换方法通过电子开关控制不同的sim卡接入通讯芯片，实现物联网终端在gprs网络和nb-iot网络等多个网络之间自由切换，提高网络利用率，同时通过网络备份确保物联网终端的通讯正常。

综上所述，本发明提供一种多模多频的网络切换电路及切换方法，包括：与多模多频调制解调模块进行信息交互，并发出多模多频调制解调模块及各电子开关的控制信号的微处理模块；根据微处理模块的控制选择适用的网络频段，并进行无线通讯传输的多模多频调制解调模块；通过电子开关连接于多模多频调制解调模块的输出端，并提供接入不同网络的身份识别的各用户身份识别模块。第一用户身份识别模块接入多模多频调制解调模块，多模多频调制解调模块在第一用户身份识别模块所适用的网络中进行通讯传输；当检测到第一用户身份识别模块所适用的网络无法与后台通讯时，将第二用户身份识别模块切换接入多模多频调制解调模块，在第二用户身份识别模块所适用的网络中进行通讯传输。本发明的多模多频的网络切换电路及切换方法通过电子开关控制不同的sim卡接入通讯芯片，实现物联网终端在gprs网络和nb-iot网络等多个网络之间自由切换，提高网络利用率，同时通过网络备份确保物联网终端通讯的正常。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。