迭层卡原理及应用的研究

郭 达 廖 军 张智江

【摘要】文章剖析了迭层卡的原理,分析了迭层卡通过智能卡应用工具箱能够实现的电信功能,并研究了迭层卡在使用中可能会遇到的各种问题。

【关键词】智能卡 迭层卡 智能卡应用工具箱

1 引言

在移动通信技术大发展的今天,各种新技术、新应用层出不穷,特别是在移动通信终端侧,有很多巧妙的应用,目前较受关注的迭层卡就是其中的一种。

电信行业使用的智能卡:GSM(Global System of Mobile)网络中使用的智能卡被称为SIM(Subscriber Identity Module)卡[1];CDMA(Code Division Multiple Access)网络中使用的智能卡被称为UIM(User Identity Module)卡[2];UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)网络中使用的智能卡被称为USIM(Universal Subscriber Identity Module)卡[3],三种智能卡虽与网络交互的流程以及内部实现上各有不同,符合不同的标准,但是在物理和电气特性上都一样,换句话说,目前移动通信网络中使用的智能卡的外形、触点、电压等都是一样的。

而迭层卡是一种经特殊设计的智能卡,它是在一张普通智能卡卡上贴上一张相对很薄的智能卡,再插入手机,而这张薄膜状的迭层卡中存储着一张智能卡的所有信息,能实现一张智能卡的所有功能。当它贴在一张普通智能卡上并插入手机中后,这个手机就具备了两个号码;同时这张贴上去的卡能提供菜单,用户可以通过手机调用这个菜单来更换当前使用哪张卡。这种卡的出现,方便了用户的使用:过去用户需要把手机关机再更换卡片,现在只要通过在手机菜单中选取激活哪张卡就能实现。这种卡有很多叫法,如迭层卡、薄膜卡、双集成电路卡等,但目前没有统一名称,本文将其称为迭层卡。

本文将分析了这种迭层卡的实现原理;然后根据智能卡应用工具箱技术能提供的增值功能,分析迭层卡能提供的特色应用;最后分析迭层卡可能带来的技术问题和监管问题。

2 迭层卡原理

在迭层卡出现之前,有一种实现方案也能实现在一台手机中容纳两张智能卡,其原理和迭层卡相似并易于理解。

如图1所示,普通手机中只有一个智能卡插槽,但这种实现方案是在这个插槽中插入一个形如智能卡的卡片,将智能卡使用的触点接出来到一个可以容纳两张甚至多张智能卡的卡槽,再通过控制开关,就可选择使用其中的哪张智能卡与手机相连,从而达到一机多号的目的。

迭层卡比上述的方法有所改进,通过改装其中一张智能卡,做到电路的逻辑连接与上面的方法一致。其中一张智能卡做成了双面都有触点,一面与手机相连,一面与另一张SIM卡贴在一起,由于工艺的进步,这种双面都有触点的卡可以做得非常薄,而且中间还能加入存储与逻辑芯片,本身就拥有一张智能卡的全部功能。图2中A卡为普通智能卡,B卡为迭层卡,A卡的下表面为有触点的面,B卡的两面都有触点。

A卡和B卡通过某种方式迭在一起并保持紧耦合,就可以插入手机的卡槽中了,比如在A卡没有芯片的塑料部分打一个孔,B卡对应该位置突起,就可以将A卡和B卡紧密地结合在一起了;或者通过图3的方式也能将两张卡结合在一起。

通过图1～图3的方式,都可以实现一机双卡,但显然图2和图3迭层卡的方式不用改动手机,具有较强的可实施性。一机双卡的好处显而易见:可以选择资费优惠的号码拨打电话,区分工作与私人电话,根据网络的好坏选择号码。但在同一时刻,只能有一张智能卡为激活状态。

图2和图3中的迭层卡原理相同,只是物理形态有所不同。与图1的方式相比,除了不用改动手机之外,选择哪张卡作为当前激活的卡可以通过智能卡提供的菜单进行选择,还可以使用智能卡应用工具箱开发一些相应的功能,方便用户的使用,这在下一节中分析。

插入手机中的普通智能卡和迭层卡应该为同一制式,并与手机的制式相同,比如在图2中,A卡和B卡应同为SIM卡插入GSM手机,或者同为UIM卡插入CDMA手机,而不能A卡为SIM卡而B卡为UIM卡。这里需要特别指出的是,SIM卡和USIM卡是兼容的,USIM卡能插入GSM手机,SIM卡也能插入UMTS手机[4],所以A卡和B卡的组合可以为SIM卡和USIM卡的组合。

3 迭层卡的增值功能分析

迭层卡一般通过智能卡的菜单来切换两张SIM卡,选用其中的一张来作为当前激活卡片来使用。智能卡菜单基于智能卡应用工具箱,其中GSM的SIM卡基于STK(SIM ToolKit),UMTS的USIM卡基于USAT(Universal SIM Application Toolkit),CDMA 1X卡基于CCAT(CDMA Card Application Toolkit),这几个应用工具箱基于不同的标准,但实现的功能类似,表1列出了这几种制式的区别和遵循的标准。

迭层卡可以基于智能卡应用工具箱开发一些功能,来为迭层卡用户提供较好的用户体验。智能卡应用工具箱(CAT,Card Application Toolkit)可以从智能卡发送主动式命令,让终端执行操作,在迭层卡的应用场景中,可以为用户提供一些类似于呼叫转接,显示信息,发送短信等功能。

CAT的主动式命令DISPLAY TEXT可以实现在手机屏幕上显示字符的功能,迭层卡可以利用这条命令显示当前激活的智能卡的标识,比如当前激活的智能卡为运营商A的时候在手机屏幕上显示运营商A的名称,或者显示这张卡对应的电话号码,当用户一看手机屏幕即知当前使用的是哪张智能卡。

CAT的主动式命令SET UP CALL可以发起语音呼叫,利用这条命令可以实现呼叫转接的功能,表2是某运营商呼叫转接与拨打号码的对应关系,通过拨打这些特殊的号码,可以实现呼叫转接,这样大大方便了用户的使用,比如用户使用一张智能卡的时候,可以把另外一张智能卡的呼叫转移到当前激活的这张智能卡上。这些呼转都可以预先在迭层卡上做好设置,当切换使用智能卡的时候做到自动呼转到激活智能卡。

CAT的主动式命令POWER ON CARD和POWER OFF CARD可以实现重启智能卡,通过这两个命令,可以实现两张卡之间的切换而不用关闭手机电源。

此外还可利用CAT主动命令中的其他命令,开发一些有用的功能。举例来说,CAT只能解决呼叫的转移,而不能解决短信的转移,有些迭层卡中设计了一种机制,过一段时间会切换到非激活的这张卡,接收短信并通过SEND SS命令把短信转发到经常激活的这张卡上。

CAT还能使用SET UP MENU在手机上显示字符菜单,用户按下菜单,就能执行上面描述的操作。

这里需要强调的是,手机对CAT支持的程度不一样,有些手机可能因为不能识别某些主动式命令而导致对应的功能无法使用。

4 迭层卡尚待解决的问题

迭层卡的使用,可以实现一机双卡,利用智能卡应用工具箱设计出适合用户使用的电信功能以提升用户体验。但是迭层卡在使用中可能会带来一些技术问题,此外相关的行业监管措施也尚不明确。

在技术上,迭层卡会增加智能卡的厚度,而且迭层卡除了与手机触点接触,还和另外一张智能卡触点接触,如果电路设计不好,将会增大智能卡机卡传输接口的不稳定性,增加耗电。

在技术上,有另外一种技术也能实现迭层卡的这种功能,这就是SIM卡复制。目前已经存在将多张SIM卡的密钥计算出来并复制到一张卡上[8],通过CAT也同样能实现上一节所提到的功能,一张卡上可以容纳的电话号码更多,最多可达到12卡合1,而且市面上很容易买到这种卡和软件程序,相比迭层卡,抛开相关的法律问题,这种方法其实更受到愿意尝试新技术人群的青睐。

SIM卡复制利用技术的缺陷,这种行为显然不是合法的行为。但是迭层卡是否合法,目前也没有定论。举个简单的例子,如果运营商A发行迭层卡,覆盖在运营商B的普通卡上,那么运营商B就有理由认为运营商A损害了其利益,一旦产生纠纷,在目前法规中尚未能找到适用的条款。

迭层卡是一种新技术,能够提供一卡双号,方便用户使用。但技术有时候是一把双刃剑,运营商选用这种技术,应充分考虑可能带来的负面影响,电信监管的措施也应该考虑给这些法律无法找到明确适用条款的应用,给出相关的政策。只有在这些问题都解决了的前提下,迭层卡的应用前景才能明朗。

参考文献

[1]3GPP TS 51.011. Specification of the Subscriber Identity Module-Mobile Equipment(SIM-ME) interface[S].

[2]3GPP TS 31.102. Characteristics of the Universal Subscriber Identity Module(USIM) application[S].

[3]3GPP2 C.S0032. Removable User Identity Module for Spread Spectrum Systems[S].

[4]郭达,张尼,顾旻霞,等. 2G/3G共存时期终端与智能卡的兼容性分析[J]. 移动通信,2009年7月(上).

[5]3GPP TS 51.01. Specification of the SIM Application Toolkit for the Subscriber Identity Module-Mobile Equipment(SIM-ME) interface[S].

[6]3GPP TS 31.111. Universal Subscriber Identity Module(USIM)Application Toolkit(USAT)[S].

[7]3GPP2 C.S0035,CDMA Card Application Toolkit (CCAT)[S].

[8]郭达,张尼,张智江. SIM卡复制原理及防范措施研究[J]. 数字通信世界,2009(6).

【作者简介】

郭 达:工学博士,毕业于北京邮电大学,中国联通在站博士后,研究方向为移动通信终端与智能卡。

廖 军:计算机应用技术博士,信息与通信系统博士后,研究方向为移动互联网,电信业务以及面向服务的计算。

张智江:中国联通技术部总经理,教授级高工,长期从事电信网络规划、建设、运营和管理工作。