莊仁峰，莊 嚴(yán)，楊漢坤， 張黎明

（中移互聯(lián)網(wǎng)有限公司，廣東 廣州 510640）

0 引言

黨的二十大報(bào)告明確指出，要完善國(guó)家應(yīng)急管理體系，提高防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)和急難險(xiǎn)重突發(fā)公共事件處置保障能力。習(xí)近平總書記在中央政治局第十九次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，要充分發(fā)揮我國(guó)應(yīng)急管理體系的特色和優(yōu)勢(shì)，借鑒國(guó)外應(yīng)急管理有益做法，積極推進(jìn)我國(guó)應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化。隨著各國(guó)預(yù)警應(yīng)急體系的逐步完善，目前以美國(guó)、英國(guó)、日本為代表的國(guó)家已建立起相對(duì)完善的應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)，基于移動(dòng)終端底層軟件（如美國(guó)無(wú)線緊急警報(bào)WEA系統(tǒng)）或大范圍實(shí)體喇叭（如日本全國(guó)瞬時(shí)警報(bào)系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)警，為中國(guó)應(yīng)急管理系統(tǒng)建設(shè)提供良好的借鑒作用[1]。我國(guó)自2015年起建立國(guó)家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，但長(zhǎng)期以來(lái)，通常使用傳統(tǒng)通信技術(shù)進(jìn)行應(yīng)急預(yù)警，如警報(bào)器、揚(yáng)聲器、收音機(jī)、電視、郵件、短信、App通知等，普遍存在“用戶看不見、送達(dá)不到位、效果不可知、安全不保障”等問題，概括起來(lái)主要有4點(diǎn)：一是應(yīng)急信息與普通信息區(qū)隔度低，容易被淹沒、漏看：應(yīng)急預(yù)警信息缺少?gòu)?qiáng)觸達(dá)、強(qiáng)提醒方式，關(guān)鍵信息易被遺漏。二是信息查看情況未知：用戶對(duì)應(yīng)急信息的收悉情況是重要輔助決策依據(jù)，當(dāng)前的預(yù)警方式不能實(shí)時(shí)獲知用戶查看狀況，無(wú)法對(duì)未通知到位的人員采取下一步措施。三是信息展示形式單一：完整的預(yù)警信息包括類別、預(yù)警級(jí)別、起始時(shí)間、可能影響范圍、警示事項(xiàng)、應(yīng)采取的措施和發(fā)布機(jī)關(guān)等，當(dāng)前文本消息展示單一，且無(wú)法做到查看預(yù)警信息的同時(shí)交互操作。四是信息安全性低：應(yīng)急關(guān)鍵通知沒有加密，存在被惡意劫持導(dǎo)致應(yīng)急預(yù)警傳達(dá)不到位的安全風(fēng)險(xiǎn)，數(shù)據(jù)和信息安全無(wú)法保障[2]。

本文基于中國(guó)移動(dòng)超級(jí)SIM卡提出了一種必達(dá)通知技術(shù)，有效解決了區(qū)隔度低、信息統(tǒng)計(jì)難、形式單一、安全性低等問題，在前期省屬應(yīng)急管理廳試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，有望在全國(guó)應(yīng)急管理領(lǐng)域進(jìn)一步應(yīng)用推廣，助力國(guó)家應(yīng)急管理體系升級(jí)。

1 基于超級(jí)SIM卡的必達(dá)通知技術(shù)

該技術(shù)基于3GPP TS USIM/USAT技術(shù)規(guī)范進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，填補(bǔ)了關(guān)鍵信息觸達(dá)領(lǐng)域技術(shù)空白，具備可頂層持續(xù)展示直至用戶點(diǎn)擊、可實(shí)時(shí)反饋用戶收悉狀態(tài)、可鏈接應(yīng)用雙向交互、消息解析安全加密4個(gè)顯著特征，相較于英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家基于終端底層操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)更加安全且自主可控。

1.1 超級(jí)SIM卡機(jī)卡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著SIM卡的不斷演進(jìn)升級(jí)，運(yùn)營(yíng)商的SIM卡已從通信功能卡升級(jí)為信息智能卡，具體包括硬件層、COS層、能力層和應(yīng)用層4個(gè)部分（如圖1），具備安全硬件載體、智能操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交互通道、裝載應(yīng)用程序等特征，機(jī)卡交互能力顯著增強(qiáng)。

圖1 超級(jí)SIM卡技術(shù)結(jié)構(gòu)

硬件層：以國(guó)密安全芯片為核心，定義SIM卡物理層訪問接口、IO、CPU、存儲(chǔ)器、協(xié)處理器等，安全防護(hù)等級(jí)在EAL4+以上。

COS層：定義SIM卡內(nèi)存管理和文件系統(tǒng)等基礎(chǔ)處理、各類安全機(jī)制、SIM/USIM邏輯功能、空中短信傳輸協(xié)議控制等，負(fù)責(zé)對(duì)USIM卡硬件資源的調(diào)度與通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，并向上層能力層和應(yīng)用層開放相應(yīng)接口。

能力層：定義GP應(yīng)用管理，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序提供在卡內(nèi)下載、安裝、 刪除的管理和存儲(chǔ)等服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)用戶卡與外部設(shè)備通信的指令報(bào)文，以及包含鑒權(quán)和加密機(jī)制的安全信道會(huì)話機(jī)制；定義安全空間管理，在卡內(nèi)劃分不同的安全區(qū)域以承載不同的行業(yè)應(yīng)用；定義應(yīng)用和安全域的生命周期管理，提供各類API供上層應(yīng)用調(diào)用。

應(yīng)用層：承載各類應(yīng)用，包含各類行業(yè)應(yīng)用（如公交、金融、校企等）及中國(guó)移動(dòng)自有應(yīng)用（SIM 盾、SIM 快捷確認(rèn)等），應(yīng)用可預(yù)置也可動(dòng)態(tài)加載。

針對(duì)USIM卡和智能手機(jī)終端的協(xié)作交互，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP通過3GPP TS USIM/USAT技術(shù)規(guī)范定義移動(dòng)設(shè)備（Mobile Equipment，ME）、SIM卡與卡應(yīng)用程序的交互協(xié)議和指令，必達(dá)通知技術(shù)以超級(jí)SIM卡為硬件載體，以SIM卡與手機(jī)終端的機(jī)卡交互能力為核心，通過安裝在USIM卡上的應(yīng)用程序和終端進(jìn)行命令交互，USIM卡承載信令的接收和解析、消息流管控、必達(dá)策略實(shí)現(xiàn)和反饋結(jié)果收悉；智能手機(jī)終端負(fù)責(zé)消息展示、用戶操作狀態(tài)收悉、網(wǎng)絡(luò)通信等功能，確保SIM卡消息以頂層和可控時(shí)間顯示在移動(dòng)終端上，實(shí)現(xiàn)消息頂層顯示、長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)展示直至用戶點(diǎn)擊、消息閱讀狀態(tài)可獲取、鏈接應(yīng)用雙向交互、消息通道和消息報(bào)文多重加密等必達(dá)通知能力。超級(jí)SIM必達(dá)通知技術(shù)原理如圖2所示。

圖2 超級(jí)SIM必達(dá)通知技術(shù)原理

1.2 基于超級(jí)SIM卡必達(dá)通知的技術(shù)關(guān)鍵功能

首先，該技術(shù)提供了基于超級(jí)SIM卡的自適應(yīng)終端消息顯示能力，在終端頂層彈出的基礎(chǔ)上，通過對(duì)指令的發(fā)送及接收進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合協(xié)議內(nèi)容對(duì)其指令結(jié)構(gòu)與ME返回響應(yīng)（Terminal Response，TR）進(jìn)行解析，并根據(jù)TR響應(yīng)值對(duì)消息顯示時(shí)序進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了消息的長(zhǎng)期駐留與強(qiáng)制提醒，可以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)展示直至用戶點(diǎn)擊，保證消息一定能被用戶查收。

其次，建立了一種基于SIM卡的信息狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，通過感知用戶操作與查閱狀態(tài)打破原有消息只能獲取下發(fā)情況、不能反饋用戶閱讀結(jié)果的局限性，反饋結(jié)果適用性強(qiáng)，能為上層業(yè)務(wù)提供用戶操作的準(zhǔn)確結(jié)果。此外，實(shí)現(xiàn)了一種基于SIM卡的信令通道與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用直接交互方法，業(yè)務(wù)側(cè)經(jīng)信令通道直接下發(fā)請(qǐng)求鏈接應(yīng)用，用戶只需反饋是否同意拉起即可直接跳轉(zhuǎn)App或小程序，無(wú)須主動(dòng)打開或搜索，實(shí)現(xiàn)了單向通知到雙向交互。

最后，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)消息傳輸端到端安全加密，信令通道中消息內(nèi)容加密，相同請(qǐng)求內(nèi)容因SIM卡密鑰不同數(shù)據(jù)被截取并復(fù)制傳輸也不可破解，實(shí)現(xiàn)僅有接收端才能解析必達(dá)通知，保障關(guān)鍵信息傳輸安全；同時(shí)，結(jié)合基于號(hào)碼的運(yùn)營(yíng)商大數(shù)據(jù)能力，建立發(fā)送端到接收端的安全風(fēng)控機(jī)制，保障全鏈路必達(dá)通知安全（如圖3）。

圖3 超級(jí)SIM必達(dá)通知加密原理

2 必達(dá)通知技術(shù)助力升級(jí)國(guó)家應(yīng)急體系

超級(jí)SIM必達(dá)通知技術(shù)充分兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持市面上98%的終端設(shè)備，在不需要安裝App的情況下即可實(shí)現(xiàn)消息必達(dá)效果，并且能夠?qū)崟r(shí)反饋用戶收悉狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，可以作為應(yīng)急預(yù)警的關(guān)鍵手段。同時(shí)，可在應(yīng)急信息收集和緊急信息上報(bào)等應(yīng)急管理場(chǎng)景中應(yīng)用，為應(yīng)急管理決策提供輔助支撐。該技術(shù)具有用戶覆蓋率高、終端適配性強(qiáng)、安全自主可控等特性，可以成為我國(guó)應(yīng)急預(yù)警的通知觸達(dá)和裝備載體，真正實(shí)現(xiàn)“消息一發(fā)，使命必達(dá)”。

2.1 典型應(yīng)用場(chǎng)景

在應(yīng)急管理場(chǎng)景中，超級(jí)SIM必達(dá)通知技術(shù)可健全災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范化解機(jī)制，增強(qiáng)災(zāi)害事故應(yīng)急能力，迅速采取應(yīng)對(duì)舉措，防范風(fēng)險(xiǎn)于未然。在面向應(yīng)急責(zé)任人的必達(dá)通知場(chǎng)景，如某水庫(kù)即將超過汛期限制水位，需將該預(yù)警緊急傳達(dá)至應(yīng)急責(zé)任人，并根據(jù)實(shí)時(shí)水情采取應(yīng)急響應(yīng)措施，及時(shí)撤離下游人民群眾（如圖4）；在面向人民群眾的必達(dá)通知場(chǎng)景，發(fā)生緊急災(zāi)情時(shí)，人民群眾可以通過鏈接小程序能力及時(shí)上報(bào)個(gè)人緊急救助信息、查看附近的緊急避難所、查看附近疫情陽(yáng)性病例場(chǎng)所、查看緊急逃生路線等，提升避險(xiǎn)自救能力，降低人員傷亡，保護(hù)人民群眾生命安全，如某區(qū)監(jiān)測(cè)到地震波即將到達(dá)，需提醒人民群眾迅速離開室內(nèi)，立即尋找安全空間緊急避險(xiǎn)（如圖5）。

圖4 水庫(kù)水位告警場(chǎng)景

圖5 地震緊急預(yù)警場(chǎng)景

2.2 應(yīng)用實(shí)際成效

2022年4月，與某省應(yīng)急管理廳聯(lián)合開展應(yīng)急必達(dá)通知技術(shù)試用，面向全省應(yīng)急干部和應(yīng)急責(zé)任人的防汛、臺(tái)風(fēng)等應(yīng)急預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)場(chǎng)景應(yīng)用該技術(shù)，消息送達(dá)和查閱成功率超99%，相比短信無(wú)法獲知收悉狀態(tài)，必達(dá)通知技術(shù)通過長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)顯示、實(shí)時(shí)獲取用戶閱讀結(jié)果、可視化呈現(xiàn)全省預(yù)警情況等優(yōu)勢(shì)提高應(yīng)急響應(yīng)和防范速度，指導(dǎo)基層防災(zāi)減災(zāi)，助力構(gòu)建統(tǒng)一指揮、專常兼?zhèn)洹⒎磻?yīng)靈敏、上下聯(lián)動(dòng)的特色應(yīng)急管理機(jī)制。

2022年8月5日，該技術(shù)憑借在技術(shù)創(chuàng)新性、自主可控性、可應(yīng)用性、社會(huì)效益等優(yōu)勢(shì)榮獲由國(guó)家預(yù)警信息發(fā)布中心等聯(lián)合主辦的第二屆“5G+防災(zāi)減災(zāi)”應(yīng)用征集大賽最佳防災(zāi)減災(zāi)解決方案賽道一等獎(jiǎng)。2022年10月13日，根據(jù)工業(yè)和信息化部《關(guān)于組織開展2022年應(yīng)急通信高端裝備征集活動(dòng)的通知》（工信管函〔2022〕1100號(hào)）要求，中國(guó)信息通信研究院、應(yīng)急通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合組織開展“2022年應(yīng)急通信高端裝備征集活動(dòng)”，以該技術(shù)為核心的超級(jí)SIM卡經(jīng)專家評(píng)審和組織單位審定榮獲應(yīng)急高端裝備二等獎(jiǎng)。

3 未來(lái)方向展望

超級(jí)SIM必達(dá)通知技術(shù)作為新型關(guān)鍵信息通知技術(shù)，目前在應(yīng)用實(shí)踐、生態(tài)構(gòu)建、體系建設(shè)等方面仍有很大提升空間，未來(lái)有3個(gè)方向：一是加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、政策指導(dǎo)，借鑒國(guó)外有益經(jīng)驗(yàn)建立全國(guó)移動(dòng)無(wú)線警報(bào)系統(tǒng)，基于自主可控的超級(jí)SIM卡建設(shè)具有中國(guó)特色、高效觸達(dá)、快速反饋、覆蓋全民、具備普遍效應(yīng)的移動(dòng)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)；二是進(jìn)一步完善基于超級(jí)SIM卡的必達(dá)通知技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)自主可控、終端高適配性的必達(dá)通知技術(shù)在應(yīng)急管理領(lǐng)域的應(yīng)用，只需一張超級(jí)SIM卡，用戶任何時(shí)候打開手機(jī)都能接收并查看應(yīng)急消息；三是打造標(biāo)桿示范工程，以標(biāo)桿項(xiàng)目為引導(dǎo)，面向各類應(yīng)急預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)場(chǎng)景規(guī)模應(yīng)用，增強(qiáng)應(yīng)急預(yù)警觸達(dá)能力，提升防災(zāi)救災(zāi)響應(yīng)及處置的效率。同時(shí)，將該技術(shù)擴(kuò)展到社會(huì)民生治理的更多領(lǐng)域，向網(wǎng)絡(luò)安全治理、安全生產(chǎn)、政務(wù)辦公、疫情防控等場(chǎng)景推廣應(yīng)用，打造更多精品示范工程[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了超級(jí)SIM必達(dá)通知技術(shù)的底層實(shí)現(xiàn)邏輯，其核心是利用超級(jí)SIM卡與終端的機(jī)卡協(xié)作能力，發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商底層通信基礎(chǔ)設(shè)施的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將SIM卡從通信功能卡升級(jí)為安全智能卡，在此基礎(chǔ)上打造具備核心能力自主可控的應(yīng)急高端裝備，可廣泛應(yīng)用應(yīng)急預(yù)警、災(zāi)害響應(yīng)、安全生產(chǎn)等應(yīng)急管理場(chǎng)景，助力完善國(guó)家應(yīng)急管理體系。