多功能漫游设备、全球漫游系统及方法

摘要

本发明公开了一种多功能漫游设备，由以下模块组成，分别是WIFI模块、4G模块、3G启动模块、本地SIM卡池模块，本发明多功能漫游设备可实现出国旅游过程享受全球其他国家的本地流量资费上网服务，同时用户国内电话号码还可以正常的享受国内套餐资费的通信服务。

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，具体是一种多功能漫游设备及全球漫游系统。

背景技术

随着国内人均GPD突破8000美金之后，国内迎来了出境旅游市场的春天，出境旅游 人次逐年攀升，2014年度出境旅游人次突破1亿人次。根据权威机构预测到2020年出境旅游 人次将突破5亿人次，在这样的大背景下，出境旅游人群的通信市场，将是一个非常巨大的 市场。

目前，国内三大基础运营商提供的国际资费非常的昂贵，一般人们出境旅游的时 候关闭手机不用或者直接关闭数据漫游业务，一般电话也不再接听。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种多功能漫游设备， 由以下模块组成，分别是WIFI模块、4G模块、3G启动模块、本地SIM卡池模块，所述WIFI模块 的数据通过终端主板把数据请求交换到4G通信模块；

所述4G模块通过本地基站将基站和SIM卡的全部鉴权交互信息，通过TCP/IP网络传输 到SIM卡池完成SIM的鉴权过程；

所述3G启动模块随设备启动，获取设备位置、在4G模块启动时和后端卡池SIM交互数 据、并为保持虚拟卡的活动所发生的流量数据交互数据，与调度系统建立数据通道，完成本 地SIM卡池和虚拟卡实现注册上网业务；

所述本地SIM卡池模块由一个或二个SIM卡槽和处理器组成，处理器通过两个串口连接 两个SIM卡，通过7816接口协议和本地卡池中的SIM卡交互。

进一步的，所述4G模块工作步骤如下：

一、漫游设备加电，操作系统启动后，首先3G启动模块启动，寻找本设备所在地的本地 基站，鉴权并建立3G数据网络，同时获取漫游设备所在网络的国家、运营商编码等位置信 息，并把自己的位置信息发送到调度系统，调度系统根据国家、运营商等位置信息运行调度 算法选择一张最合适的SIM，把SIM所在的位置等信息返回给漫游设备；

二、4G模块启动，寻找本地基站，漫游设备将基站和SIM卡的全部鉴权交互信息，通过 TCP/IP网络传输到SIM卡池完成SIM的鉴权过程，完成鉴权后，并打开4G数据网络，完成卡池 SIM卡远程鉴权待机上网过程；

三、4G通讯模块，定时收到基站验证消息，完成远程SIM卡验证，确保远程SIM卡正常待 机，整个待机过程不断循环步骤三。

本发明还提供了一种全球漫游系统，包括所述的多功能漫游设备，还包括无线网 关、卡池和Saas平台；

无线网关是无线电信网络和分组交换网络相互转换的设备；

卡池，分为三个级别，分别是运营级、合作伙伴级、用户本地级；系统可以随时调度卡池 中卡资源，只要该卡池发布到本全球漫游系统中；

运营级卡池是指全球漫游系统自己维护和运营的卡池，卡池中维护全球各国各种运营 商的各种类型的卡；

合作伙伴级卡池是全球各国合作伙伴自己维护和运营的二级卡池；

用户本地卡池，是第三级卡池，全球漫游系统优先选择本卡池。

本发明还提供了一种使全球漫游系统实现全球漫游的方法，若用户UA国籍属于国 家B，漫游到国家A，智能设备插入国家B的普通用户SIM卡SA，号码为NA；

用户UA通过APP，购买国家A本地流程套餐，多功能漫游宝可以动态的分配到本地国家A 的流量卡，多功能漫游宝通过云SAAS服务与卡池连接一个远程SIM的鉴权通道，实现了虚拟 SIM，用户UA可以享受到本地资费的上网功能，同时，用户UA还可以通过NA号码与国家B的用 户B进行语音、短信沟通，无需国际漫游费用。

进一步的，国际漫游上网流程为：

1、用户UA通过APP购买国家A的流量套餐包并完成支付；

2、用户通过APP绑定多功能漫游设备，同时通过WIFI模块连接到多功能漫游设备；

3、多功能漫游宝设备开启3G启动模块，并顺利连接到本地运营商网络；

4、根据3G启动模块连接的基站信息，发现自己设备所处的位置信息，包括国家、运营商 信息，并把这些信息更新到Saas平台；

5、多功能漫游宝设备向Saas平台申请一张SIM；

6、Saas平台根据设备位置信息选择一张国家A的流量卡，并把相关的卡池的卡位信息 返回；

7、智能设备和卡池建立了一个虚拟的7816逻辑通道，启动4G模块，4G模块向本地运营 商网络申请鉴权，与本地基站的全部交互信息通过网络转发到卡池，完成卡池SIM卡的远程 鉴权；

8、多功能漫游设备的4G模块打开数据通道，用户UA手机通过WIFI连接的该设备就可以 享受上网服务；

9、用户UA可以享受国家A本地流量资费的上网服务。

进一步的，电话拨打流程：

1、用户UA启动APP，并登入Saas平台，同时登入软交换系统；

2、用户UA的APP通过WIFI协议检查SIM卡SA状态，建立7816协议的通讯通道；

3、用户UA的APP主动向Saas平台发起待机申请，Saas平台调度一个空闲的无线网关设 备的空闲端口，并返回用户UA的APP；

4、用户UA的APP收到无线网关设备空闲通道信息后，建立SIM卡SA与无线网关设备的逻 辑通道，该逻辑通道通过7816协议，实现了远程SIM卡SA在异地无线网关设备的远程鉴权， 从而实现了SIM卡SA异地注册待机；

5、用户UA通过APP拨打用户UB，APP通过SIP协议发起呼叫，软交换系统根据呼叫发起方 联系人信息查找到用户UA的SIM卡SA所处的无线网关设备及端口信息，将呼叫转到无线网 关指定的端口，通过无线网关的无线通讯模块呼叫用户UB的号码NB，用户UB手机振铃，接 听，建立用户UA呼叫用户UB的语音通话。

进一步的，电话接听流程：

1、用户UB通过PSTN网络拨打用户UA，无线网关设备接收到了语音呼入后，根据被叫号 码，通过Saas平台查找到被叫用户UA的联系方式，无线网关将PSTN呼叫转成SIP呼叫，向用 户UA的联系方式发起SIP呼叫；

2、通过软交换平台SIP呼叫被接续到用户手机APP上，用户UA接听电话；

3、打开SIP语音RTP传输通道，用户UA和无线网络打开了一个语音传输通道；

4、通过无线网关，用户UA和用户UB建立语音双向通道，实现了语音通话能力。

进一步的，短信发送流程：

1、用户UA通过APP将要发送的短信提交到Saas平台；

2、Saas平台根据提交用户UA信息，查找到用户的SIM卡SA所在的无线网关及端口信息；

3、Saas平台将短信信息转发给对应的无线网关指定的端口；

4、无线网关通过指定端口将短信发给运营商网络；

5、通过运营商网络用户UB收到UA的短信信息。

进一步的，短信接收流程：

1、用户UB将短信发出，通过运营商网络，将短信转发到无线网关上；

2、无线网关收到短信后，将短信信息转发给Saas平台；

3、Saas平台根据短信主叫、被叫信息、端口信息查找用户的联系方式信息，将短信转发 给用户UA的APP；

4、用户UA接收短信信息，完成漫游接收短信。

本发明的多功能漫游设备可实现出国旅游过程享受全球其他国家的本地流量资 费上网服务，同时用户国内电话号码还可以正常的享受国内套餐资费的通信服务。

附图说明

图1是本发明的多功能漫游设备结构示意图；

图2是4G模块工作原理图；

图3是本地卡池工作原理图；

图4是卡池示意图；

图5是数据、语音、短信漫游流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的多功能漫游设备主要由4大模块组成，分别是WIFI模块、4G模 块、3G启动模块、本地SIM卡池模块，整个终端加载Android或高通系统运行。

WIFI模块支持802.1b/g/n协议，最多可以支持10个用户并发接入WIFI模块，WIFI 模块的数据通过终端主板把数据请求交换到LTE通讯模块，实现用户并发上网能力。该模块 另外还有一个功能就是基于WIFI限制上网速度的能力，这样本智能设备可以实现日限额， 无线低速上网能力。

4G模块是智能设备的核心模块，语音、数据、短信业务都是基于该模块完成，本模 块的设计也是智能设备的核心创新点，在本模块的设计和实现中，我们设计和实现了SIM卡 和基带通讯模块的分离技术，4G模块和SIM卡交互信息，通过TCP/IP网络，被无线延长，工作 原理如果2-2所示：

如图2所示，该模块工作步骤：

1、智能终端加电，操作系统启动后，首先3G启动模块启动，如图2所示，寻找本设备所 在地的本地基站，鉴权并建立3G数据网络，同时获取了智能设备所在网络的国家、运营商编 码等位置信息，并把自己的位置信息发送到调度系统，调度系统根据参数（国家、运营商 等位置信息）运行调度算法选择一张最合适的SIM，把SIM所在的位置等信息{卡池、卡槽、卡 池IP地址、卡池端口、IMSI、号码等}返回给智能设备。

2、4G模块启动，如图2-所示，寻找本地基站，智能终端系统将基站和SIM卡的全 部鉴权交互信息，通过TCP/IP网络传输到SIM卡池完成SIM的鉴权过程，如图2所示；4G 模块完成鉴权，并打开4G数据网络，完成了卡池SIM卡远程鉴权待机上网过程。

3、4G模块，定时的收到基站验证消息，通过过程完成远程SIM卡验证，确保远 程SIM卡正常待机，整个待机过程不断循环步骤3。

3G启动模块随设备启动，保存在线，并且需要支持国际漫游，发生的数据流量也属 于国际漫游流量业务，主要功能是获取位置、承担4G模块启动时候和后端卡池SIM交互数 据、并保持虚拟卡的活动所发生的流量数据以及本地卡池在其他设备上使用时候所发生的 部分交互数据。

3G启动模块主要能力是与调度系统建立数据通道，完成本地卡池和虚拟卡实现注 册上网业务。

本地SIM卡池模块由一个或二个SIM卡槽和处理器组成，处理器通过两个串口连接 两个SIM卡，通过7816接口协议和本地卡池中的SIM卡交互，SIM卡在硬件线路上不和任何无 线通讯模块连接，采用软件交换来实现SIM卡与无线通讯模块通讯关系。

如图3所示，实线表示业务交换数据，虚线表示SIM卡交换对应关系；本地卡池通过 核心调度系统（交换系统），可以被交换到本地设备4G模块，可以被交换到其他智能终端的 4G模块中。

本地SIM卡池存放了用户自己的SIM卡，通过配套的APP管理本地卡池的各种能力， 包括每张SIM的状态、是否插卡、是否激活、激活方式、分享设置等操作。

本发明的全球漫游系统还包括无线网关、卡池和Saas平台。

无线网关是无线电信网络和分组交换网络相互转换的设备，该设备可以将3G、4G、 GSM网络转成VOIP网络，也可以将VOIP网络转成GSM、3G、4G网络；从而实现移动网络的语音 和短信被接续到移动互联网，通过APP来实现语音电话和短信的接收（接听）和发送（拨打）。

无线网关支持虚拟卡技术，也支持实体SIM卡技术；可以同时工作这两种工作模 式。

如图4所示，卡池，分为三个级别，分别是运营级、合作伙伴级、用户本地级；系统可 以随时调度这个卡池中卡资源，只要这个卡池发布到全球漫游系统中即可。

运营级卡池是指全球漫游系统自己维护和运营的卡池，卡池中维护全球各国各种 运营商的各种类型的卡，卡池中的卡信息一样是发布在系统，根据优选策略选择合适的SIM 卡给用户。

合作伙伴级卡池是指全球流量交易系统的二级卡池，由全球各国合作伙伴自己维 护和运营，合作伙伴可以设置一些策略，有选择的提供卡池SIM卡资源给全球漫游系统调 度。

用户本地卡池，在整个系统是第三级卡池，也是数量最多，分布最广的卡池，发布 的价格也是最低的，全球漫游系统优先选择本卡池。

如图5所示，假设：

用户UA国籍属于国家B，漫游到国家A，智能设备插入了国家B的普通用户SIM卡SA，号码 为NA。智能设备内置具有全球漫游能力的SIM卡SS。

功能：

用户UA通过APP，购买国家A本地流程套餐，用户APP可以动态的分配到本地国家A的流 量卡，多功能漫游宝通过云SAAS服务与卡池连接一个远程SIM的鉴权通道，实现了虚拟SIM， 用户UA可以享受到本地资费的上网功能，同时，用户UA还可以通过NA号码与国家B的用户B 进行语音、短信沟通，无需国际漫游费用。用户UA在国际漫游的情况下，实现NA号码套餐内 资费语音、短信业务，同时享受国家A本地资费的上网服务。

国际漫游上网流程：

1、用户UA通过APP购买国家A的流量套餐包并完成支付（图中⑾）。

2、用户通过APP绑定多功能漫游设备，同时通过WIFI模块连接到多功能漫游设备 （图中①）。

3、多功能漫游宝设备开启3G启动模块，并顺利连接到本地运营商网络（图中②）。

4、根据启动模块连接的基站信息，可以发现自己设备所处的位置信息，包括国家、 运营商信息（图中①），并把这些信息更新到Saas平台（图中②③⒁）。

5、多功能漫游宝设备内置程序向Saas平台申请一张SIM（图中②③⒁）。

6、Saas平台根据设备位置信息选择一张国家A的流量卡，并把相关的卡池的卡位 信息返回（图中⒁③②）。

7、智能设备和卡池建立了一个虚拟的7816逻辑通道（图中⒀），启动4G（LTE）模 块，4G（LTE）模块开始向本地运营商网络申请鉴权，与本地基站的全部交互信息（7816协议） 通过网络转发到卡池设备，完成了卡池SIM卡的远程鉴权。

8、多功能漫游设备的4G（LTE）模块打开数据通道，用户UA手机通过WIFI连接的该 设备就可以享受上网服务。

9、用户UA就可以享受国家A本地流量资费的上网服务。

电话拨打流程：

1、用户UA启动APP，并登入Saas平台（图中⑾），同时登入软交换系统（图中⑧）。

2、用户UA的APP通过WIFI协议检查SIM卡SA状态，建立7816协议的通讯通道（图中 ①）。

3、用户UA的APP主动向Saas平台发起待机申请（图中⑾），Saas平台调度一个空闲 的无线网关设备的空闲端口（图中⑿），并返回用户UA的APP。

4、用户UA的APP收到无线网关设备空闲通道信息后，建立了一个SIM卡SA与无线网 关设备的逻辑通道（图中⑨），该逻辑通道通过7816协议，实现了远程SIM卡SA在异地无线网 关设备的远程鉴权，从而实现了SIM卡SA异地注册待机。

5、用户UA通过APP拨打用户UB，APP通过SIP协议发起呼叫（图中⑧），软交换系统根 据呼叫发起方联系人信息查找到用户UA的SIM卡SA所处的无线网关设备及端口信息，将呼 叫转到无线网关指定的端口（图中⑦），通过无线网关的无线通讯模块呼叫用户UB的号码NB （图中⑤⑩），用户UB手机振铃，接听，建立了用户UA呼叫用户UB的语音通话（图中②③④ ⑩）。

电话接听流程：

1、用户UB通过PSTN网络拨打用户UA（图中⑩），无线网关设备接收到了语音呼入后，根 据被叫号码，通过Saas平台查找到被叫用户UA的联系方式（图中⑿），无线网关将PSTN呼叫 转成SIP呼叫，向用户UA的联系方式发起SIP呼叫（图中⑦）。

2、通过软交换平台SIP呼叫被接续到用户手机APP上（图中⑧），用户UA接听电话。

3、打开SIP语音RTP传输通道（图中②③④⑥），用户UA和无线网络打开了一个语音 传输通道。

4、通过无线网关，用户UA和用户UB建立了语音双向通道，实现了语音通话能力。

短信发送流程：

1、用户UA通过APP将要发送的短信提交到Saas平台（图中⑾）。

2、Saas平台根据提交用户UA信息，查找到用户的SIM卡SA所在的无线网关及端口 信息。

3、Saas平台将短信信息转发给对应的无线网关指定的端口（图中⑿）。

4、无线网关通过指定端口将短信发给运营商网络（基站）（图中⑤）。

5、通过运营商网络用户UB收到UA的短信信息（图中⑩）。

短信接收流程：

1、用户UB将短信发出（图中⑩），通过运营商网络，将短信转发到无线网关上（图中⑤）。

2、无线网关收到短信后，将短信信息转发给Saas平台(图中⑿)。

3、Saas平台根据短信主叫、被叫信息、端口信息查找用户的联系方式信息，将短信 转发给用户UA的APP（图中⑾）。

4、用户UA接收短信信息，完成漫游接收短信。