专利名称：一种数据卡及其上网方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，更具体地，涉及一种数据卡及其上网方法。
技术背景
随着3G移动宽带网络技术的日益成熟，用户不仅对无线网络的传统语音服务提 出了高要求，而且对无线网络的数据服务也越来越重视。USB数据卡无线网络接入的方式是 很好的一种替代方案。数据卡嵌入笔记本电脑，不仅能够实现无缝宽带无线上网和视频点 播等数据应用，还可以支持语音通信和收发短信等手机的专有功能。高速USB数据卡无线 网络接入方式具有以下几个优点(1)可以实现音频、视频等大容量数据的快速下载与浏览；(2)具有USB即插即用、传输速率高的优点，能够方便、快捷、高效地使用网络服务。总体来讲，目前利用USB数据卡上网的方式有两大类(1)通过在PC机上安装USB 数据卡的设备驱动以及UI等软件，即USB数据卡与PC机通讯需要借助自定义的设备驱动 和应用软件；(2)把自己枚举成系统标准设备，比如SCSI设备或者HID设备，以较少安装自 定义USB驱动的麻烦，也就是所谓的免驱方案。但是目前已有的USB数据卡上网方案主要存在以下不足和有待改进的地方首先，对于需安装自定义驱动的方式(1)安装时间较长、操作较繁琐。用户把驱 动和UI软件全部安装完成，最起码需要3-5分钟的时间，而且当用户在另外一台计算机上 使用数据卡时，还需要重新安装驱动程序和UI软件，使用比较繁琐；(2)安装过程受到一些 限制，有可能导致安装失败。比如企业用户的话，计算机权限可能会有所限制(不是管理员 权限)，将可能导致软件无法安装，数据卡无法使用；用户计算机的软件环境千差万别，某 些防病毒软件或者监控软件会阻止驱动和UI程序的安装，造成数据卡的PC软件安装过程 失败，用户无法使用设备。其次，对于无需安装自定义USB驱动，即免驱的方式，是把设备自己枚举成HID设 备和(或)SCSI设备，虽然这些驱动系统都是自带的，但是利用USB虚拟出来的这类设备在 数据传输上还不是最快的，而且拨号软件是存储在USB虚拟的光盘中，需要光盘启动之后 才能运行拨号软件，这样的话会延误用户的使用，而且鉴于上面第一种方式中光盘方式的 不足，这也限制了上网体验度的进一步提高，所以目前免驱方法中还存在影响用户体验度 的因素，主要体现在连上网络的时间较长，以及连上网络后速率不是很快。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题提出一种数据卡及其上网方法。为实现上述目的，本发明提出一种数据卡，其包括摄像头单元模块、ECM模块和 USB总线接口模块，其中所述摄像头单元模块使所述数据卡被PC操作系统识别为一个摄像头设备；
所述ECM模块将PC侧下发的网络请求进行处理和封装，并发给3G网络，同时，负 责接收3G网络返回的网络数据包，通过解封装并下发给摄像头单元模块，由摄像头单元模 块传递给PC侧；所述USB总线模块负责数据的传输 。进一步地，所述数据卡具有存储在其固件中的中间软件，该中间软件在所述数据 卡插入PC后，从所述数据卡传输到PC。进一步地，所述数据卡芯片软件中的ECM模块，具有一个摄像头功能驱动，借助摄 像头功能驱动和ECM模块的协同作用，为网络数据的传输提供通道。进一步地，所述ECM模块包括ECM驱动子模块和ECM业务子模块；所述ECM驱动子 模块读取所述摄像头单元模块的数据，并上交给ECM业务子模块以进行发往网络侧前数据 包的封装工作，同时，在ECM业务子模块收到网络返回数据包并进行解封装之后，ECM驱动 子模块负责把解包后的数据按照摄像头驱动的格式进行封装，并通过摄像头驱动这个数据 通道发给PC侧。本发明还提出一种数据卡上网方法，包括数据卡被枚举成摄像头设备；PC侧系 统加载摄像头设备相应的驱动，所述数据卡将PC侧下发的网络请求进行处理和封装，并发 给3G网络，同时，负责接收3G网络返回的网络数据包，通过解封装并下发给摄像头单元模 块，由摄像头单元模块传递给PC侧。进一步地，利用PC侧系统下USB协议栈的特点，在数据卡被枚举成摄像头设备阶 段将存储在数据卡设备固件中的中间软件从数据卡设备侧传输到数据卡PC侦U。进一步地，数据卡芯片软件中的ECM模块新增一个摄像头功能驱动，借助摄像头 功能驱动和ECM模块的协同作用，为网络数据的传输提供板侧通道。进一步地，当启动摄像头功能驱动模块，实现与ECM模块的对接，从网络侧返回或 发往网络侧的数据封装成摄像头设备所能识别的格式，并通过摄像头设备驱动这个通道在 PC和设备间传输。进一步地，所述中间层软件模块把拨号请求和其它网络请求通过PC侧摄像头驱 动的接口函数发送给摄像头设备，摄像头设备解析这些请求后发给网络服务器，获得IP地 址和DNS等网络信息，数据卡板侧把这些网络信息打包之后发给摄像头设备，摄像头设备 把这些信息通过摄像头驱动接口函数传给中间层软件，建立拨号连接。进一步地，所述系统是Windows系统。本发明的有益效果是采用本发明技术方案，既能够有效解决Windows用户安装 USB驱动程序和UI软件的繁琐及权限限制问题，又可相对于现有免驱方案进一步提高数据 传输性能和增强用户的体验度。
图1是本发明中USB数据卡PC侧与数据卡设备侧的组成模块图；图2是本发明实施例数据卡上网的实现原理图；图3是本发明实施例数据卡上网的流程图；图4是本发明实施例数据卡与PC侧数据交互流程示意图；图5是本发明实施例PC侧到数据卡设备侧的数据交互流程示意图6是本发明实施例中利用MOD机制传输中间层软件的流程示意图。
具体实施例方式本发明利用Windows下USB 协议栈的特点，提出一种既不需要安装自定义USB设 备驱动，又能进一步提高上网速率和用户体验度的使用方法，以解决现有Windows用户利 用数据卡上网的诸多缺陷和问题。 本发明是对目前Windows下使用USB数据卡上网方式的一种全面改进和提升。这 种改进是充分利用Windows系统自身特点的结果，同时在设备侧的架构上也做了相应的修 改和完善。本发明数据卡插上PC后，把数据卡枚举成摄像头设备，由于摄像头设备的驱动程 序是Windows自行附带的，所以系统会很快加载相应的驱动，同时利用Windows下USB协 议栈的特点，在USB枚举阶段将存储在数据卡设备固件中的中间软件(实现拨号功能和网 络数据转发功能，当然，该中间软件也可以是PC侧本身具有)从数据卡设备侧传输到数据 卡PC侧，对于数据卡设备侧，本发明借助数据卡芯片软件中的以太网控制模块(Ethernet Control Model，ECM)，新增一个摄像头功能驱动，借助摄像头功能驱动和ECM模块的协同作 用，为网络数据的传输提供板侧通道。这样Windows用户可以实现只利用系统浏览器就可 享受快速上网的目的，这种速度的提升包括两方面(1)从用户插上数据卡到成功连上网 络时间的缩减；(2)连网后上传下载速率的提高。本发明所述的针对Windows用户利用USB数据卡上网的方法主要包括以下步骤第一步启动摄像头功能驱动模块，并实现与ECM模块的对接。因为本发明只需要 将数据卡枚举成一个单摄像头设备，而摄像头设备是根据USB视频设备类规范实现的，从 网络侧返回或发往网络侧的数据封装成摄像头设备所能识别的格式，并通过摄像头设备驱 动这个通道在PC和设备间传输，大大提高网络的传输速率。第二步中间层软件模块的传输并运行。该中间层软件模块是设备侧(即数据卡 侧)摄像头设备与浏览器交互的桥梁。向下，它会把拨号请求和其它网络请求通过PC侧摄 像头驱动的接口函数发送给摄像头设备，摄像头设备解析这些请求后发给网络服务器，获 得IP地址和DNS等网络信息。向上，数据卡板侧把这些网络信息打包之后发给摄像头设备， 摄像头设备把这些信息通过摄像头驱动接口函数传给中间层软件，建立拨号连接。第三步按照M0D(MS OS DESCRIPTOR)机制实现中间层软件模块在设备侧的存储 和上报。MOD为IHV(独立硬件厂商)提供了一种在设备固件中存储被称为OS特征描述符 的描述各种厂商特定信息的方法，而支持MOD的Windows和Windows应用程序的版本在不 需要用户交互的情况下利用控制请求获取这些设备描述符。在本步骤中，我们要按照微软 对MOD的规范和流程，把中间软件模块存储在设备固件中，并且在设备插上PC后的USB枚 举阶段，利用MOD机制实现中间层软件模块从设备侧上报给PC侧。第四步在设备就绪后，即被系统识别为摄像头设备和在PC侧看到上报的中间层 软件后，依次启动中间层软件和浏览器，开始各种网上应用。此时，PC侧发起的上网请求通 过PC侧的摄像头驱动和设备侧的摄像头单元模块发送到网络服务器，而网络返回的数据 会依次经过ECM模块、摄像头驱动通道和中间层软件模块流向浏览器，从而实现了上网全 过程。
本发明的特点在于一、MOD机制可以使得拨号软件在USB枚举阶段被Windows获得，从而利用USB传输速率高的特点，使得用户从插上数据卡，到在Windows上看到拨号软 件以及运行的这段时间较之前的方式更短，从而带来用户体验度的上升。二、USB设备直接 枚举为摄像头设备，不用安装PC侧驱动，而且利用USB摄像头设备规范的特性和ECM模块 的特点，可提高数据的传输速率。三、直接使用操作系统本身自带的浏览器软件或聊天工具 (IE、MSN)，不用借助其他自定义的网络软件就能轻松实现网页浏览或者网络聊天等功能。下面结合附图和具体实现方式来进一步阐述本发明。图1是本发明中USB数据卡 PC侧与数据卡设备侧的组成模块图。如图1所示，PC侧包含有浏览器模块、中间层软件模块、摄像头驱动模块和USB总 线接口模块。摄像头驱动模块的作用有两个(1)把应用程序下发的各种数据发送到设备 侧；(2)同时也负责接收从设备侧发送过来的数据，并交给PC侧的应用软件，如本实施例中 的中间层软件模块。所以可以把摄像头驱动模块看成是连接PC侧和设备侧的“高速公路”。 而中间层软件模块所起的作用与摄像头驱动模块类似，只不过它连接的是PC侧上层应用 软件(如这里的浏览器等)和下层的驱动模块(如这里的摄像头驱动)，具体说来，是把浏 览器发起的各种网络请求进行封装和处理，转发给摄像头驱动模块；同时读取PC侧摄像头 驱动模块的网络数据，并转交给浏览器。USB总线模块将主机侧和设备侧连接起来。本实施例中的设备侧(数据卡侧)主要包括摄像头单元模块、ECM模块和USB总 线接口模块。摄像头单元模块使得设备被PC操作系统识别为一个摄像头设备，这样系统就 可加载自带的摄像头驱动，这是实现免驱的基础，更重要的是，本方案利用了摄像头驱动本 身的优势，扩大了网络数据在此通道上的流通速度和容量，提升了这个“高速公路”的运载 能力和效率。ECM模块较以往的ACM模块(如Modem通道)，在传输速率上有较好的性能， 具体来说，它的作用是将PC侧下发的网络请求进行处理和封装，并发给3G网络，同时，负责 接收3G网络返回的网络数据包，通过解封装并下发给摄像头单元模块，由摄像头单元模块 交给PC侧。请参考图2所示，是本实施例数据卡上网的实现原理图。下面结合图2说明本实 施例数据卡的上网方法为什么会较已有数据卡的使用方式(包括需要安装驱动和免驱的) 具有优势。本发明中在以往的USB总线接口和ECM模块之间增加了摄像头单元模块，即原先 通过ECM模块中转的网络数据现在经过摄像头功能驱动来收发。这样做出于以下两个考 虑(1)设备必须枚举为系统标准设备，这样可以不用用户安装驱动；(2)比现有免驱方案 中的数据传输能力大，基于以上因素，利用摄像头单元模块把设备枚举为摄像头设备便是 最理想的方案，所有在PC侧和网络之间交互的数据都由摄像头单元模块负责转发。图2中 的ECM模块具体分为ECM驱动子模块和ECM业务子模块。ECM驱动子模块负责读取摄像头 单元模块的数据，并上交给ECM业务子模块以进行发往网络侧前数据包的封装等工作，同 时，在ECM业务子模块收到网络返回数据包并进行解封装之后，ECM驱动子模块又会负责 把解包后的数据按照摄像头驱动的格式进行封装，并通过摄像头驱动这个数据通道发给PC 侧。这里还有一个中间层软件模块，虽然这个模块是存储在设备中的Flash区，但是它的作 用是在PC侧，而且是通过本发明中的MOD机制在USB枚举阶段传给PC侧的，这个模块具体 的作用是进行网络拨号和网络数据的桥接，即收发浏览器等应用软件和摄像头驱动之间的数据流，所以其地位非常重要。请参考图3所示，其是本实施例数据卡上网的流程图，包括如下步骤S301 :PC侧检测是否插上数据卡设备，如果检测到已插上数据卡，则进入步骤 S302，如检测没插上数据卡，则结束；S302 =USB 枚举；USB接口对所述数据卡进行枚举。S303 判断中间层软件是否上传到PC，如果已上传到PC，则进入步骤S304，如果没 有上传到PC，则结束流程；中间层软件模块借助USB协议栈可以从设备侧上传到PC侧，并会可控的出现在 Windows系统中(比如在桌面)。S304 判断是否将数据卡设备枚举成摄像头设备，如果是，则进入步骤S305，如果 不是，则结束流程；S305 运行中间层软件；S306 运行浏览器上网。当找到所述中间层软件这一可执行程序并运行之后，用户就可打开浏览器开始享 受各种网上应用。上述过程中，利用高速USB的传输能力将中间层软件模块暴露给PC侧的，而不是 已有的光盘方式，而且摄像头设备较HID设备更适合进行大容量的数据传输，从而带来用 户体验度的全面上升。请参考图4所示，是本实施例数据卡与PC侧数据交互流程示意图，包括以下步 骤S401 判断数据卡是否收到网络返回数据，如果收到，则进入步骤S402，如果没有 收到，则循环判断；S402 =ECM模块进行网络数据的接收和处理；S403 数据通过摄像头驱动通道从数据卡设备侧流向PC侧；S404 中间层软件从PC侧摄像头驱动接收数据，并对其解析，并进入步骤S405或 S406 ；S405 进行拨号连接；S406 浏览器对网络数据进行处理。从上述过程可知，从网络侧来的网络包首先由ECM模块进行接收和处理，以摄像 头驱动可识别的格式进行重新打包，借助数据卡设备侧和PC侧的摄像头通道流向PC侧，并 被运行着的中间层软件模块读取，进而通过相应分析处理，或者进行拨号的建立工作，或者 把数据上报给浏览器等上层应用程序。请参考图5所示，是本实施例PC侧到数据卡设备侧的数据交互流程示意图，包括 如下步骤S501 是否运行中间层软件进行拨号连接，如果是，则进入步骤S502，如果不是， 则进入步骤S503 ；S502 运行中 间层软件以进行拨号；S503 浏览器发起网络请求；
S504 中间层软件将请求转发给摄像头驱动；S505 判断是否存在摄像头设备，如果存在，则进入步骤S506，如果不存在，则结 束流程；
S506 =PC侧摄像头驱动接收数据并将所述数据送到板侧摄像头驱动；S507 =ECM模块读取从板侧摄像头驱动流出的数据并进行处理；S508 判断收到的网络请求是否正确，如果正确，则进入步骤S509，如果不正确， 则结束流程；S509 请所述请求发送给网络侧。从上述流程可知，在中间层软件运行时，摄像头驱动会收到相应的数据，经USB通 道转发给设备侧的摄像头单元模块，接着由上层的ECM模块进行接收和处理，最后就会把 此拨号请求发给网络侧，然后网络会给我们的数据卡设备分配IP和DNS等网络信息，这样 在浏览器等上层应用程序开始运行时，各种网络请求会按照同样的流程发给网络侧，并收 到相应的网络数据，从而完成了本方案的上网功能。请参考图6，所示，其是本实施例中利用MOD机制传输中间层软件的流程示意图， 包括如下步骤S601 开始 USB 枚举；S602 =PC获取设备描述符；S603 判断设备是否支持MOD，如果支持，则进入步骤S604，如果不支持，则结束流程；S604 =PC通过标准USB请求获得MOD ；S605 判断中间层模块文件是否存储在正确的位置，如果是，则进入步骤S606，如 果不是，则结束流程；S606 =PC通过自定义USB请求获得中间层模块软件；S607 开始中间层软件传输；S608 判断中间层模块是否全部传输完毕，如果是，则结束流程，如果不是，则转入 步骤S607继续传输。MOD机制，即Microsoft OS Descriptor (微软OS描述符)。这种机制是充分挖 掘USB协议的结果，因为以往的数据卡只会利用字串描述符上报串号等简单信息，其实根 据Windows USB协议栈的特点，它可以支持长达16M字节大小的上报内容(当然也和我们 设备中Flash大小相关)，而且上报的内容可以支持大部分格式，我们正是利用了这种USB 机制，把本发明中用于拨号和转发功能的中间软件模块在USB枚举的时候从设备侧搬到PC 侧，起到了以往通过光盘方式同样的功能，但是比光盘更快捷、更高效。根据图六的枚举流 程图，把中间层软件模块放在设备中相应位置，并且通过相应设置使得设备支持MOD机制 后，在枚举阶段，首先PC会利用标准的USB请求获得Microsoft OS Descriptor，在成功获 取此描述符之后，PC又会利用自定义的USB请求进一步请求存储在设备侧特定位置的中间 层软件内容，每次支持上传64K大小的数据，根据中间层软件的实际大小，最后通过多次传 输，就可成功把中间层模块全部放到PC侧的特定位置。当然，本发明还可有多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况，熟悉本 领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的更改或变化，但凡在本发明的精神和原则 之内所作的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种数据卡，其包括摄像头单元模块、ECM模块和USB总线接口模块，其中所述摄像头单元模块使所述数据卡被PC操作系统识别为一个摄像头设备；所述ECM模块将PC侧下发的网络请求进行处理和封装，并发给3G网络，同时，负责接收3G网络返回的网络数据包，通过解封装并下发给摄像头单元模块，由摄像头单元模块传递给PC侧；所述USB总线模块负责数据的传输。
2.如权利要求1所述的数据卡，其特征在于所述数据卡具有存储在其固件中的中间 软件，该中间软件在所述数据卡插入PC后，从所述数据卡传输到PC。
3.如权利要求2所述的数据卡，其特征在于所述数据卡芯片软件中的ECM模块，具有 一个摄像头功能驱动，借助摄像头功能驱动和ECM模块的协同作用，为网络数据的传输提 供通道。
4.如权利要求3所述的数据卡，其特征在于所述ECM模块包括ECM驱动子模块和ECM 业务子模块；所述ECM驱动子模块读取所述摄像头单元模块的数据，并上交给ECM业务子模 块以进行发往网络侧前数据包的封装工作，同时，在ECM业务子模块收到网络返回数据包 并进行解封装之后，ECM驱动子模块负责把解包后的数据按照摄像头驱动的格式进行封装， 并通过摄像头驱动这个数据通道发给PC侧。
5.一种数据卡上网方法，包括数据卡被枚举成摄像头设备；PC侧系统加载摄像头设 备相应的驱动，所述数据卡将PC侧下发的网络请求进行处理和封装，并发给3G网络，同时， 负责接收3G网络返回的网络数据包，通过解封装并下发给摄像头单元模块，由摄像头单元 模块传递给PC侧。
6.如权利要求5所述的数据卡上网方法，其特征在于利用PC侧系统下USB协议栈的 特点，在数据卡被枚举成摄像头设备阶段将存储在数据卡设备固件中的中间软件从数据卡 设备侧传输到数据卡PC侧。
7.如权利要求5所述的数据卡上网方法，其特征在于数据卡芯片软件中的ECM模块 新增一个摄像头功能驱动，借助摄像头功能驱动和ECM模块的协同作用，为网络数据的传 输提供板侧通道。
8.如权利要求5所述的数据卡上网方法，其特征在于当启动摄像头功能驱动模块，实 现与ECM模块的对接，从网络侧返回或发往网络侧的数据封装成摄像头设备所能识别的格 式，并通过摄像头设备驱动这个通道在PC和设备间传输。
9.如权利要求6所述的数据卡上网方法，其特征在于所述中间层软件模块把拨号请 求和其它网络请求通过PC侧摄像头驱动的接口函数发送给摄像头设备，摄像头设备解析 这些请求后发给网络服务器，获得IP地址和DNS等网络信息，数据卡板侧把这些网络信息 打包之后发给摄像头设备，摄像头设备把这些信息通过摄像头驱动接口函数传给中间层软 件，建立拨号连接。
10.如权利要求5所述的数据卡上网方法，其特征在于所述系统是Windows系统。
全文摘要
本发明提出一种数据卡及其上网方法，所述数据卡包括摄像头单元模块、ECM模块和USB总线接口模块，其中所述摄像头单元模块使所述数据卡被PC操作系统识别为一个摄像头设备；所述ECM模块将PC侧下发的网络请求进行处理和封装，并发给3G网络，同时，负责接收3G网络返回的网络数据包，通过解封装并下发给摄像头单元模块，由摄像头单元模块传递给PC侧；所述USB总线模块负责数据的传输。采用本发明技术方案，既能够有效解决Windows用户安装USB驱动程序和UI软件的繁琐及权限限制问题，又可相对于现有免驱方案进一步提高数据传输性能和增强用户的体验度。
文档编号H04W88/02GK101868050SQ201010207600
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者卢翠玲, 张波, 王琪, 靳军红 申请人:中兴通讯股份有限公司