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GSM终端的用户识别模块(SIM)简介

浏览:7474  来源:通信人在线  日期:2019-01-16

1SIM卡的提出

早期的手机智能卡(这里将GSM使用的SIM卡和CDMA使用的UIM卡统称为智能卡)受卡内处理器能力所限,仅用于用户身份识别、语音加密、电话号码与短信的贮存。随着卡内CPU运算能力的提高与存贮器容量的增加,产生了智能卡应用工具箱(STK/UTK)技术。STK/UTK技术提供了在规范环境下开发智能卡应用的新途径。

使用用户识别模块(SIMSubscriber Identity Module)的最初目的是,用一种安全、可靠的方式标识一个特定移动用户对网络的连接。为了达到这个目的在卡内存储了国际移动用户识别码(IMSI)和用户密钥,这两组号码对每个用户而言是唯一的。只要用户终端不关机,且在服务区内,SIM卡就一直保持着与网络的连接,正是因为有这种具有认证与定位功能的连接,使得用户终端可以在全世界不同运营商的网络间进行漫游。从移动运营商的角度来看更重要的是,SIM卡能跟踪与记录用户的网络使用情况和漫游行为,从而能够准确地进行计费。

SIM卡实质上是一个微处理机。多数SIM卡具有16K字节内存,CPU运行速度为每秒二分之一MIPMillion Instruction per Second 每秒百万条指令),由于SIM卡的运算能力和内存容量有限,其卡片操作系统(COSCard Operation System)和应用程序必须使用最简洁的代码。早期为128KB内存的SIM卡,随后32KB64KB内存的SIM卡也开始大量商用。

2SIM卡应用的提出

移动网络在技术与理念上不同于Internet,运营商在移动网络中投入了大量资金。一方面为了维护网络安全和正确收费,他们严格的控制着SIM卡;另一方面为了吸引CPSP加入到移动增值业务的产业链,他们又不得不在一定程度上开放SIM卡,因此他们逐渐为开发SIM卡的应用打开了大门。

如果任何人所开发的应用程序均可加载到SIM卡中,则它就变成了一个不可信任的计算机了。首先加载到SIM卡中的应用程序需符合标准,STKSIM卡应用程序开发和在卡内运行提供了标准,但在一般情况下并不是凡是符合STK标准的SIM卡应用程序均可加载到SIM卡中运行,移动运行商为确保SIM卡的安全,由笫三方开发的应用程序须经运营商的测试、认可后才可加载到SIM卡中运行。

3SIM卡应用开发工具箱(STK)技术

SIM卡应用开发工具箱(SATSTKSIM Application Toolkit)亦称为SIM卡应用程序开发包,是GSM第二阶段(GSM Phanse+)提供的一种扩展功能。引入STK功能后,使得移动台除了可以提供GSM的各种业务与应用外,还可以提供SIM卡专门提供的业务与应用。

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STK实质上是一种小型编程语言,它允许在SIM卡中运行自己的应用软件。支持STKSIM卡不再是通常使用的16KB内存容量的SIM卡,而是基于JaVaC语言编程具有32KB以上内存容量的SIM卡。由于内存容量的扩大,使得在SIM卡中可以存储相应的业务与应用信息。

SIM卡应用程序的编程方法,可分为微浏览器(USAT解析器)编程和可执行程序(applets)编程两大类。关于编程方法由于篇幅所限不作展开。

STK/UTK技术采用Client/Server方式实现,其客户端应用程序置于手机的智能卡内;服务器端应用程序置于网络侧的STK/UTK服务器内。手机通过短消息承载通道访问STK/UTK服务器,动态下载新的SIM卡应用程序或数据,更新老的应用程序或数据。

4SIM卡应用程序开发包API:主动命令与事件下载

SIM卡中引入STK技术之前,移动台与SIM卡之间的通信方式为:由移动台给SIM卡发送命令(称为APDUApplication Packet Data Unit),SIM卡在执行完命令后,向移动台返回确认信息。由此可见移动台与SIM卡之间的关系为主/从关系,这种主/从关系不利于开发由SIM卡提供的业务与应用。

SIM卡开发包的应用程序接口(API)创建了SIM卡与移动台之间的交互规则,该交互规则用两种通信方式来表示,两种通信方式之区别在于谁首先发起会话。若由SIM卡首先发起会话,要求移动台做某件事情,该通信方式被称为主动命令(Proactive Commend)。若由移动台首先发起会话,将所发生的事件告诉SIM卡,该通信方式被称为事件下载(Event Download),这两种通信方式的含义详见下表4。这两种通信方式共同组成SIM卡开发包的应用程序接口(API),SIM API亦可视为是SIM卡应用与外部(移动台、网络服务器等)的接口。利用STK API的主动命令和事件下载可以组成STK的多种基本功能。

4:关于主动命令与事件下载

5STK的基本功能

STK基本功能列举如下表5所示。

5STK基本功能

6、基于STK/UTK技术的主要应用

STK技术的最大贡献在于:利用STK所提供的基本功能作为业务构件,可以开发出基于SIM卡的各种业务与应用。SIM卡生产厂家可以根据用户(一般指移动运营商)的要求,在SIM卡中预置程序,实现用户所需的一些订制功能。即它为SIM卡的增值业务提供了一个简单、易操作的开发平台。仅需移动运营商或SP/CPSIM卡上进行开发,在网络服务器的配合下可以完成丰富多彩的各种业务与应用。

例如,基于STK/UTK技术的主要应用有,中国移动的梦网短信业务OTA和中国联通的“联通炫卡”。两种业务均为提供短信增值业务菜单(例如天气预报、新闻、航班等业务菜单)的空中下载(OTAOver the Air),并可随时增加或删除手机智能卡中的短信业务菜单项,用户可以根据短信菜单点播自己需要的短信信息,从而实现了短信增值业务的个性化和业务更新的实时性。

7、关于USIM

到了3G时代后,SIM又称为通用用户识别模块(USIMUniversal Subscriber Identity Module)。USIM的作用与SIM基本是相同的,USIM可以兼容SIM的,但其功能要更强。

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