【摘要】首先對eUICC卡進行了介紹，并借鑒GSMA和3GPP的要求對遠程管理提出了需求，然后針對CS域和PS域的數(shù)據(jù)承載進行了對比說明，接著就空中開卡流程進行了實現(xiàn)的詳細描述，最后就終端管理作出了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)UICC BIP空中開卡

一、eUICC卡簡介

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品的日益擴展，為了有效的進行物聯(lián)網(wǎng)終端配置，特別是適應(yīng)各類應(yīng)用場景和使用環(huán)境對終端特性提出的要求，eUICC卡（Embeded Universal Integrated Circuit Card，嵌入式通用集成電路卡）應(yīng)運而生。

eUICC卡是一種專為機器用UICC卡設(shè)計的產(chǎn)品平臺，具備普通插拔式UICC卡的全部功能，同時采用SMD貼片封裝工藝使得UICC卡芯片可以直接焊接在物聯(lián)網(wǎng)終端主板模組上，以實現(xiàn)緊密牢固的物理連接和可靠的接口通信。這樣，它就可以應(yīng)對大多數(shù)惡劣環(huán)境：體積小，可以安裝在絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)終端內(nèi)；材料特殊，可以應(yīng)對高溫高濕環(huán)境；焊接主板，可以避免磨損引起的觸點接觸不良。

二、遠程管理需求

eUICC卡由于固定在終端中不可插拔，不能隨意更換，給終端生產(chǎn)和使用帶來了一定的影響，如終端生產(chǎn)過程中，卡的損壞會導(dǎo)致卡片集成之前已經(jīng)配置了IMSI或者MSISDN數(shù)據(jù)的作廢，需要另外采取措施對IMSI或MSISDN進行回收，同時廠商也需要對集成測試過程中網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的使用進行鑒權(quán)和訪問控制。另外，從用戶的角度來說，如果終端用戶想要更換運營商簽約信息，就不能通過現(xiàn)有更換卡片的方式來解決。

GSMA（Global System for Mobile Communications Association，全球移動通訊系統(tǒng)協(xié)會）專門對于嵌入式UICC提出了需求研究，主要有：1、由于物聯(lián)網(wǎng)終端被應(yīng)用到不便更換卡片的地點，因此一旦需要號碼變更、運營商更換，便無法進行操作。另外，無人看管情況下的終端卡片還有被盜用的風(fēng)險。這樣，需要嵌入式卡片來進行通信。2、對嵌入式卡片的配置和重配置需要進行標準化。3、嵌入式卡片的應(yīng)用場景主要有：遠程激活、配置、停/復(fù)機、碼號變更、運營商變更、功能設(shè)置等，因此提出對嵌入式卡片的相應(yīng)需求，核心特征是不可隨意移除，但支持遠程配置和更新。

3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）對SIM卡進行了需求研究，并對物聯(lián)網(wǎng)SIM單獨定義為MCIM（Machine Communications Identity Module，機器通信標識模塊），要求具有安裝、激活、選定、阻塞、退役、刪除等狀態(tài)。

三、數(shù)據(jù)承載

物聯(lián)網(wǎng)終端與物聯(lián)網(wǎng)管理平臺（M2MSP）之間的通信，借助物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議保證通信數(shù)據(jù)能夠安全、可靠、有效的傳輸，使終端完成注冊、登錄、安全鑒權(quán)、遠程維護、遠程管理、遠程控制等一系列工作，接受平臺的監(jiān)控和管理。同時，在管理和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行的情況下可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，終端能夠?qū)⑿枰獋魉偷臉I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送到目標應(yīng)用平臺之上，并能夠正確的接收應(yīng)用平臺的響應(yīng)或下行消息。

物聯(lián)網(wǎng)終端和M2MSP之間的數(shù)據(jù)傳輸承載方式有兩種情況：（1）CS域承載。物聯(lián)網(wǎng)終端配置短信接入號，終端只接收來自此短信接入號的短信。部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)也可能與終端之間通過短信交互物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，在這種情況下物聯(lián)網(wǎng)終端也需要記錄相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的短信接入號。這種情況下的數(shù)據(jù)量比較小。（2）PS域承載。終端使用IP方式訪問M2MSP，M2MSP的IP地址在物聯(lián)網(wǎng)終端安裝時配置到終端中。M2MSP網(wǎng)絡(luò)地址需要修改時可通過短信等方式實現(xiàn)，防止M2MSP后續(xù)升級或者更換域名帶來終端無法接入等問題。對于物聯(lián)網(wǎng)終端，其IP地址是每次連接無線網(wǎng)絡(luò)時動態(tài)獲取的，M2MSP平臺通過物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)過來的數(shù)據(jù)包攜帶的IP地址獲得此時終端的訪問地址，并維護物聯(lián)網(wǎng)終端和其IP地址的對應(yīng)關(guān)系。

兩種承載方式各有優(yōu)勢，PS域承載數(shù)據(jù)帶寬大，目前各運營商3G網(wǎng)絡(luò)上傳速率很大，后續(xù)升級余地也足夠，而LTE網(wǎng)絡(luò)可以達到100MB以上；但是CS域承載具有實時性強，傳輸可靠等優(yōu)勢。

四、協(xié)議實現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)終端通信協(xié)議是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)接入而設(shè)計的企業(yè)級標準協(xié)議，主要有以下三種：（1）中國電信采用MDMP協(xié)議，M2M終端通過MDMP協(xié)議能夠完成M2M平臺對其進行的各種遠程監(jiān)測控制操作，具備接收M2M平臺遠程指令、本地故障告警、數(shù)據(jù)通信、遠程升級、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，并加載和運行相應(yīng)應(yīng)用程序和行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)通信交互。（2）中國移動采用WMMP-A協(xié)議，完成M2M平臺與M2M應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)通信，以及M2M終端與M2M應(yīng)用之間借助M2M平臺轉(zhuǎn)發(fā)、路由所實現(xiàn)的端到端數(shù)據(jù)通信。（3）中國聯(lián)通采用UMMP協(xié)議，用于中國聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)平臺與物聯(lián)網(wǎng)終端之間的通信，設(shè)計的目的在于，使終端能夠安全，可靠，有效的與物聯(lián)網(wǎng)平臺進行通信，完成注冊，登錄，安全鑒權(quán)，遠程維護，遠程管理，遠程控制等以系列工作，接受平臺的監(jiān)控和管理。同時，在管理和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行的情況下實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，終端也能夠?qū)⑿枰獋魉徒o應(yīng)用的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕藨?yīng)用平臺之上，并能夠正確接收到應(yīng)用平臺的響應(yīng)消息或下行消息。

以UMMP協(xié)議為例，從協(xié)議棧架構(gòu)來說，UMMP協(xié)議建立在IP、SMS、USSD等協(xié)議之上。UMMP協(xié)議適用于：（1）終端與業(yè)務(wù)平臺之間的管控消息交互（轉(zhuǎn)發(fā)模式和透明傳輸模式）；（2）終端與業(yè)務(wù)平臺之間的消息交互（轉(zhuǎn)發(fā)模式）。

物聯(lián)網(wǎng)接入終端與行業(yè)應(yīng)用平臺之間的直通接口采用數(shù)據(jù)透明傳輸模式。

協(xié)議報文包括報文頭、報文體和報文摘要三部分。報文頭的長度固定，報文摘要的長度固定，交互報文均遵循相同的報文頭結(jié)構(gòu)定義，報文頭中包括報文長度、報文協(xié)議版本、報文類型標識、通信報文序列號、終端序列號和協(xié)議保留字段。報文體長度可變，報文體內(nèi)容與具體的報文相關(guān)。

在協(xié)議實現(xiàn)中主要明確如下內(nèi)容：協(xié)議端口、連接方式、字節(jié)序、協(xié)議序列號、事務(wù)序列號、心跳信息、協(xié)議安全機制。

五、空中開卡

物聯(lián)網(wǎng)終端由于使用場合和環(huán)境復(fù)雜，很多應(yīng)用場合采用eUICC卡。如果采用eUICC卡，那么在物聯(lián)網(wǎng)終端生產(chǎn)時就需要直接貼片在終端上，由于這張卡是合法有效的卡，通常情況下就已經(jīng)開始計費了，這樣的結(jié)果顯然是終端生產(chǎn)廠家或者用戶不能接受的一種結(jié)果，BIP（Bearer Independent Protocol，承載無關(guān)協(xié)議）空中開卡功能很好地解決了這些問題，eUICC卡在生產(chǎn)時使用特殊號段，在BIP開卡后才激活收費，架構(gòu)如圖：

物聯(lián)網(wǎng)終端空中開卡（OTA）過程工作中需要由M2MSP平臺進行管理和控制，所以需要管理平臺將終端UICC卡的一些信息重新配置，包括IMSI、ICCID等，這樣從管理平臺上能夠屏蔽終端的差異，給同類終端配置相同的號段等，實現(xiàn)靈活管理。通過BIP協(xié)議，可以使UICC、終端、網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器之間建立起來一個數(shù)據(jù)通道，進行透明的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的下載以及UICC卡數(shù)據(jù)的升級。

UICC卡與空中寫卡平臺之間的通信有兩種承載方式：（1）CS域承載。通過短信方式，終端可以和服務(wù)平臺建立通信，完成UICC卡核心數(shù)據(jù)更新。（2）PS域承載。終端需要根據(jù)UICC卡中提供的服務(wù)器地址和端口號，建立和服務(wù)器端的TCP連接，然后通過該連接完成UICC卡核心數(shù)據(jù)的更新。終端同時需要支持UICC卡BIP過程相關(guān)協(xié)議規(guī)定。

這兩種方式中，采用BIP為主短信為輔的方式。

BIP空中開卡描述：（1）物聯(lián)網(wǎng)終端使用的eUICC卡采用特殊IMSI號段，多個終端可能會具有同一個號碼，M2M終端本身具有唯一的卡識別碼ICCID。（2）終端中記錄有IMSI和ICCID，這兩者將在BIP流程中作為參數(shù)攜帶給開發(fā)服務(wù)器。（3）物聯(lián)網(wǎng)管理平臺記錄UICC卡IMSI號以及ICCID的對應(yīng)關(guān)系，同時記錄終端用戶簽約信息，如果用戶沒有簽約信息，則空中開卡過程會失敗。（4）物聯(lián)網(wǎng)終端上電啟動后，UICC卡每次會檢測寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)標識文件，如果狀態(tài)位為未寫入數(shù)據(jù)狀態(tài)，卡片主動通知終端設(shè)備使用BIP建立通道，通過TCP協(xié)議連接開卡平臺獲取SIM數(shù)據(jù)。（5）開卡平臺收到請求，通知物聯(lián)網(wǎng)管理平臺獲取數(shù)據(jù)，管理平臺根據(jù)IMSI/ICCID對應(yīng)關(guān)系給出包含新的IMSI等在內(nèi)的新UICC卡數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)發(fā)送到終端UICC卡，收到終端返回的寫UICC卡結(jié)果后通知管理平臺，并將用戶UICC卡信息以及簽約的服務(wù)等信息更新到HLR中，計費開始。（6）UICC卡寫數(shù)據(jù)成功后改寫數(shù)據(jù)狀態(tài)標識文件，并通知終端重啟。（7）終端重啟后使用新的IMSI開始注冊3G網(wǎng)絡(luò)，由于HLR中已經(jīng)有新IMSI對應(yīng)的用戶信息，注冊網(wǎng)絡(luò)成功。（8）終端發(fā)起向管理平臺的注冊過程，攜帶的信息包含IMSI和ICCID。（9）BIP開卡協(xié)議是終端接入管理平臺都需遵循的協(xié)議，所有的類型的物聯(lián)網(wǎng)終端都需要實現(xiàn)BIP協(xié)議流程，需要支持UICC卡主動命令的讀寫和解析。

六、小結(jié)

eUICC卡是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中為更好的滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和對卡的特殊需求而產(chǎn)生的一類特殊終端產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)終端管理和信息傳輸作為一個課題，隨著物聯(lián)網(wǎng)終端的多樣化和移動化的發(fā)展趨勢，以及終端的處理能力不斷提高，其功能需求范圍會隨著研究的開展而慢慢完善。