Устройство коммуникации ближнего поля с элементом безопасности в форм-факторе идентификационного модуля абонента мобильной связи

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к классу устройств, используемых как в коммуникациях ближнего поля, так и в мобильной связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Идентификационный модуль абонента мобильной связи, широко известный как SIM-карта, используется не только для предоставления услуг связи. Современная SIM-карта, обозначаемая в отраслевых спецификациях термином UICC, может быть использована в операциях коммуникации ближнего поля (Near Field Communication, NFC). Типичными примерами NFC-операций являются оплата проезда в транспорте, покупка товаров (услуг) в торгово-сервисных предприятиях, доступ в помещения.
1
Организацией GlobalPlatform дано определение элемента безопасности (ЭБ) - защищенного к взлому компонента, используемого для обеспечения безопасности и конфиденциальности, создания условий работы нескольких приложений для поддержки различных бизнес-моделей. ЭБ может существовать в разных форм-факторах, таких как UICC, eSE, μSD, smart μSD и других. В частности, известны спецификация Card Specification и приложения (Amendments) к ней, (1 Technology Document Library - Secure Element (SE) // GlobalPlatform: The standard for secure digital services and devices. URL: https://globalplatform.org/specs-library/?filter-committee=se (дата обращения: 15.11.2018)), определяющие компоненты ЭБ (карты), наборы команд, порядок выполнения транзакций и интерфейсы, а также динамическое управление картой после эмиссии; конфигурации UICC Configuration и SE Configuration, определяющие требования для реализации Card Specification на платформе UICC и других элементах безопасности, соответственно.
2
3
С одной стороны, известны технические спецификации TS 102613 (2 TS 102613 // ETSI. URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_TS/102600_102699/102613/ (дата обращения: 15.11.2018)) и 102622 (3 TS 102622 // ETSI. URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_TS/102600_102699/102622/ (дата обращения: 15.11.2018)) Европейского института телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute, ETSI), определяющие логическое и физическое взаимодействие между UICC и внешним бесконтактным интерфейсом (Contactless Front-end, CLF).
4
Известны также такие документы Ассоциации SD (SD Association, SDA), как спецификация Advanced Security SD Extension Simplified Specification и дополнение NFC Interface Simplified Addendum к спецификации Physical Layer Simplified Specification (4 Simplified Specifications // The SD Association. URL: https://www.sdcard.org/downloads/pls/index.html (дата обращения: 15.11.2018)), определяющие основу дополнительных систем безопасности на картах памяти (SD-картах) и интерфейс между μSD-картой и NFC-контроллером, соответственно.
Упомянутые спецификации предполагают наличие в мобильном устройстве внешнего по отношению к UICC или μSD-карте бесконтактного интерфейса, включающего в себя NFC-контроллер и антенну.
5
1
С другой стороны, известно об устройствах, представляющих собой карту в форм-факторе SD или (J.SD со встроенными NFC-возможностями: например, NFC SD Card компании Toshiba (5 NFC SD Card Overview // Toshiba. URL: https://pc.toshiba-asia.com/storage/memory-cards/wireless-cards/nfc-sdhc-card/overview.php (дата обращения: 15.11.2018)) и LGM Card компании SMK-Logomotion (1 LGM Card // SMK-LOGOMOTION. URL: https://www.smk-logomotion.corn/lgm-card/ (дата обращения: 15.11.2018)).
Известно устройство [Устройство со средствами коммуникации и гнездом для чипа: пат. 2625914 Рос. Федерация: МПК Н04В 5/00, G06K 19/077 / ВАН Цзянь (CN); патентообладатель ЦЕРТГАТЕ ГМБХ (DE). - №2015141947; заявл. 02.04.2014; опубл. 15.05.2017, Бюл. №14], варианты 14 и 15 которого включают как средства коммуникации по технологии беспроводных персональных сетей (Bluetooth), так и средства коммуникации ближнего поля (NFC), предназначенные для увеличения радиуса действия коммуникации.
Известно изделие [MicroSD карта, совмещенная с SIM картой: пат. 182209 Рос. Федерация: G06K 19/077, Н04М 1/725 / Р.Ю. Андреев, Е.Л. Хейккинен, А.В. Свиридов, Е.А. Зотов; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «ЛАЙТ ЭЛЕКТРОНИКС» (RU). - №2017141389; заявл. 28.11.2017; опубл. 09.08.2018, Бюл. №22], предназначенное для одновременного использования в одном слоте телефона SIM-карты и карты памяти при сохранении работоспособности и возможности замены (извлечения) изделия без повреждения изделия или слота телефона.
При всех имеющихся достоинствах UICC, поддерживающих коммуникации ближнего поля, к их недостаткам можно отнести необходимость использования специального класса мобильных устройств, обычно называемых NFC-телефонами, которые оснащены внешним бесконтактным интерфейсом. Хотя NFC-телефонов с течением времени становится все больше, трудно рассчитывать на то, что все мобильные устройства в ближайшем будущем будут содержать NFC-контроллер и антенну.
Решения, основанные на использовании μSD-карты со встроенным внешним бесконтактным интерфейсом, лишены вышеупомянутых недостатков UICC. Однако, эти решения в конечном итоге ограничивают пользователя мобильного устройства, поскольку занимают слот для μSD-карт, обычно служащий для расширения памяти.
Предлагаемая полезная модель предлагает решение вышеупомянутых проблем.
СУЩНОСТЬ
Изделие состоит из следующих частей, конструктивно собранных в форм-факторе идентификационного модуля абонента мобильной связи:
микроконтроллер для выполнения телекоммуникационных функций;
микроконтроллер, выполняющий роль ЭБ;
антенна с технологией активной модуляции нагрузки;
внешний бесконтактный интерфейс NFC;
однокристальная система, обеспечивающая коммуникации по технологии беспроводных персональных сетей с низким энергопотреблением (Bluetooth Low Energy, BLE);
согласующие электрические цепи.
Техническое решение, относящееся к устройству, выражается в следующих существенных признаках:
для выполнения телекоммуникационных функций и взаимодействия с внешним миром через контактный интерфейс ГОСТ Р ИСО/МЭК 7816 используется отдельный микроконтроллер;
роль ЭБ выполняет выделенный микроконтроллер, который:
соединен с размещенными внутри антенной и NFC-контроллером, что позволяет взаимодействовать с внешним миром через бесконтактный интерфейс по стандарту ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092;
соединен с размещенной внутри однокристальной системой BLE, что позволяет взаимодействовать по технологии беспроводных персональных сетей с низким энергопотреблением (например, через мобильное приложение).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
1
1
На фигуре изображен вариант реализации изделия в форм-факторе 4FF в трех проекциях и в сечении. Размеры соответствуют определенным для 4FF в технической спецификации ETSI TS 102221 Release 11. ( TS 102221 // ETSI. URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_TS/102200_102299/102221/11.01.00_60/ (дата обращения: 15.11.2018))
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Техническое решение может быть реализовано с использованием известного уровня техники. Корпус устройства может быть изготовлен по технологии, применяемой для производства μSD-карт. Возможность встроить в одно небольшое устройство два микроконтроллера и внешний бесконтактный интерфейс NFC может быть продемонстрирована на примере продукта LGM Card. Современные однокристальные системы BLE имеют крайне малые размеры (например, могут быть пакетированы на площадке размером 2,66 на 2,56 мм), что позволяет разместить их наряду с остальными компонентами внутри 4FF-модуль размером 12,3 на 8,8 мм.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Техническое решение может быть реализовано с использованием известного уровня техники. Корпус устройства может быть изготовлен по технологии, применяемой для производства μSD-карт. Возможность встроить в одно небольшое устройство два микроконтроллера и внешний бесконтактный интерфейс NFC может быть продемонстрирована на примере продукта LGM Card. Современные однокристальные системы BLE имеют крайне малые размеры (например, могут быть пакетированы на площадке размером 2,66 на 2,56 мм), что позволяет разместить их наряду с остальными компонентами внутри 4FF-модуля размером 12,3 на 8,8 мм.