МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЙ МОДУЛЬ АБОНЕНТА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим корректное функционирование мобильного устройства с персональной авторизацией сервисов в беспроводных сетях («UnifiedPersonalResourceAuthorizer»). Устройство предоставляет возможность работы с большим количеством телефонных номеров или иных способов идентификации в одном аппарате (мобильном радиоустройстве).
Известен идентификационный носитель, предназначенный для взаимодействия с телематическим блоком для идентификации абонента в мобильной телефонной сети и содержащий чип, конфигурация которого обеспечивает возможность его персонализации и подключения к абонированию у оператора средств телекоммуникации, опору, несущую указанный чип, и соединительные средства, неразрывно присоединенные к соединительным выводам чипа и обеспечивающие возможность их присоединения, указанная опора выполнена с обеспечением заключения в нее чипа, а соединительные средства выполнены с обеспечением прохождения через образованный таким образом корпус к местоположению, находящемуся вне опоры и обладающему возможностью соединения. Отдельные идентификационные носители помещают на определенных расстояниях и в определенных положениях на стандартизованной несущей опоре (RU №2461146).
Известен телефонный аппарат выполненный с возможностью использования нескольких SIM-карт, который содержит средство для приема SIM-карты, на которой записана информация об идентификационном номере, с аппаратом для приема SIM-карты и считывающим устройством, средство для регистрации указанной SIM-карты в обеспечивающей телефонной системе с помощью указанного идентификационного номера и процессор, принимающий идентификационные номера одновременно с обеспечивающей телефонной системой для того, чтобы звонки, связанные с соответствующими номерами, были приняты указанным телефоном, телефонный аппарат выполнен с возможностью использования нескольких SIM-карт, и для каждой дополнительной SIM-карты, на которой записана информация о соответствующем одном идентификационном номере, телефонный аппарат содержит средство для приема SIM-карты, связанное со средством для регистрации указанной SIM-карты в обеспечивающей телефонной системе с помощью собственного идентификационного номера и со считывающим устройством, соединенным через общий блок связи с соответствующими одними вводами аппаратов для приема SIM-карт, и общее устройство связи с антенной, соединенное с соответствующими другими вводами всех аппаратов для приема SIM карт (RU №27767).
Недостатками известных устройств являются сложность конструкции и недостаточное быстродействие благодаря необходимости использования и размещения нескольких самостоятельных SIM карт в ограниченном объеме мобильного радиоустройства и задействования отдельного контроллеров каждой карты для установления связи в каждой сети беспроводной связи, а также узость функциональных возможностей, препятствующая выбору оптимального варианта из значительного количества беспроводных сетей и тарифов. По существу отсутствует надежная защита от несанкционированного использования.
В настоящее время уже существуют групповые реализации SIM-модулей, поддерживающих использование и переключение между несколькими профилями абонента сотовой связи, каждый с собственным номером телефона (MSIN) и комбинацией ключей для аутентификации абонента в сети. Устройство Сим-Адаптер MagicSim со встроенной МультиСИМ-картой представляет собой объединение 8 SIM-карт, включая сразу 2 посчитываемых, в одном мобильном телефоне, с поддержкой работы SIM-карт в сетях 3-го поколения - 3G Такие мулти-SIM-карты характеризуются обычно большим объемом памяти на самой карте, чем обычная SIM, а также наличием специализированного ПО на карте, позволяющего производить переключение профилей абонента. Поддерживаются также дополнительные функции типа IP-телефонии. Основным назначением таких карт было клонирование ранее выпущенных SIM-карт и комбинирование их в один модуль (Интернет сайт http://multi-sim.ru/index.php?productID=7, прототип)
Недостатком известного технического решения является низкая надежность и сложность программирования, поскольку оно имеет единственную увеличенную ячейку энергонезависимой постоянной памяти (разбитую на секторы для 8 SIM-карт), что препятствует безошибочной адресации каждого оператора. Известное решение не имеет возможности поддерживать доступ к сетям WiFi,. Информация об IP-телефонии, хранится в памяти самого телефона, при смене аппарата эта информация теряется.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного многофункционального идентификационного модуля абонента мобильной связи.
Технический результат при этом заключается в повышении надежности и улучшении условий программирования за счет того, что при наличии контроллера переключения и самостоятельных ячеек энергонезависимой постоянной памяти сохраняется профиль абонента в каждой ячейке и обеспечивается безошибочная адресация каждого оператора благодаря образованию не влияющих друг на друга одноканальных идентификационных модулей с независимыми ячейками памяти и самостоятельным программным обеспечением.
Дополнительно полезная модель позволяет реализовать упрощение конструкции и повышение быстродействия, а также расширение функциональных возможностей, для выбора оптимального варианта из максимально возможного количества беспроводных сетей и тарифов, обеспечению защиты от несанкционированного использования.
Сущность полезной модели состоит в том, что многофункциональный идентификационный модуль абонента мобильной связи содержит смонтированные на подложке программируемый контроллер переключения, соединенный с контактной группой, выполненной с возможностью соединения с системной шиной мобильного радиоустройства, предназначенной для подключения модуля идентификации, шину данных, к которой подключены группа ячеек энергонезависимой памяти, блок хранения ключей доступа к нескольким беспроводным сетям мобильной связи и контроллер переключения ячеек памяти, к которому подключен управляющий контроллер, выполненный с возможностью временного образования одноканальных идентификационных модулей с любой из упомянутых ячеек памяти.
Предпочтительно, модуль снабжен подключенным к контроллеру переключения блоком идентификации пользователя, выполненным с возможностью хранения социальных данных и биометрической информации об абоненте, каждая ячейка энергонезависимой памяти представляет собой полнофункциональную ячейку памяти SIM-карты, и ячейки энергонезависимой памяти выполнены с возможностью хранения ключей для доступа к доступным беспроводным сетям связи GSM, Wi-Fi, NFC, Bluetooth, а контроллеры переключения и управления выполнены в виде 8-ми битных процессоров.
Модуль может быть выполнен в виде интегральной схемы, размещенной в полимерном корпусе, а подложка выполнена в виде пластины из упругого пластика, например, из полиамида или из двухслойного текстолита, и снабжен подключенной к контроллеру переключения антенной NFC. При этом модуль выполнен в виде съемной карты с возможностью установки и замены 15 корпусе мобильного радиоустройства.
В иных случаях реализации модуль может быть выполнен в виде микросхемы, интегрированной в мобильное радиоустройство.
На чертеже фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема многофункционального идентификационного съемного модуля абонента мобильной связи, на фиг 2 - схема установки съемного модуля по фиг. 1 в мобильное радиоустройство, на фиг. 3 - схема размещения модуля по фиг. 1, выполненного интегрированным в мобильное радиоустройство.
Многофункциональный идентификационный модуль абонента мобильной связи «UnifiedPersonalResourceAuthorizer» (UPRA) содержит смонтированные на подложке (не обозначена) программируемый контроллер 2 переключения, соединенный с контактной группой 1, выполненной с возможностью соединения с системной шиной 10, например, с помощью контактной группы мобильного радиоустройства 9, предназначенной для подключения модуля идентификации, шину 6 данных, к которой подключены группа от 4-х до 512-ти ячеек 7 программируемой постоянной энергонезависимой памяти, блок 8 хранения ключей доступа к нескольким беспроводным сетям мобильной связи различных стандартов, например, GSM, CDMA, UMTS, LTE, и упомянутый контроллер 2 переключения ячеек 7 памяти, к которому подключен управляющий контроллер (контроллер SIM) 4. Контроллер 4 выполнен с возможностью временного (попеременного) образования одноканальных идентификационных модулей с любой из упомянутых ячеек 7 памяти. Шина 6 данных может представлять собой интерфейс взаимодействия с множественными ячейками 7 памяти, выполняется, например, в виде дополнительного контроллера. Контактная группа 1 в варианте фиг. 2 идентична контактам обычной SIM-карты, т.е. обеспечивает физическую совместимость с телефонами, работающими в настоящее время.
Модуль снабжен подключенным к контроллеру 4 переключения блоком 3 социальных данных, выполненным с возможностью хранения биометрической информации об абоненте (фото, отпечаток пальца, скан радужной оболочки глаза) в оцифрованном виде и идентификации пользователя. Блок 3 может представлять собой специализированную ячейку памяти, большего объема, чем ячейка 7 памяти SIM, с возможностью хранения ключей доступа к сетям Wi-Fi, списка доверенных сетей, ключей доступа и настроек IP-телефонии, сертификатов и ключей электронной подписи абонента.
Каждая ячейка 7 энергонезависимой памяти представляет собой полнофункциональную ячейку памяти SIM-карты EEPROM или NVRAM размером 32-64 Кб.
Ячейки 7 энергонезависимой постоянной памяти выполнены с возможностью хранения ключей для доступа к доступным беспроводным сетям связи GSM, Wi-Fi, NFC, Bluetooth. Каждая ячейка 7 хранит набор ключей доступа к одной из беспроводных сетей связи, а контроллер 4 сохраняет информацию о возможности доступа к одной из указанных сетей для каждой из ячеек 7.
Контроллер 2 переключения выполнен в виде 8-ми битного контроллера с микропрограммой, обрабатывающий сигналы от контактной группы 1. поступающие с интерфейса пользователя (например, клавиатуры) мобильного радиоустройства 9 (смартфона). Контроллер 4 переключения также выполнен в виде 8-ми битного контроллера с микропрограммой.
Модуль может быть выполнен в съемном исполнении в виде интегральной микросхемы, размещенной в полимерном корпусе, а подложка выполнена в виде пластины из упругого пластика, например, из полиимида или из двухслойного текстолита. При этом модуль в варианте super-Virtual-SIM выполнен согласно фиг. 1, 2 в виде съемной карты в габаритах стандартной SIM карты, для установки и/или замены в держателе (слоте) корпуса мобильного радиоустройства 9. Модуль в варианте super-Virtual-SIM предпочтительно снабжен подключенной к контроллеру 2 переключения антенной 5 NFC (NearFieldCommunication).
Модуль при этом имеет размеры 25×15×0,76 мм, со скошенным уголком (для определения необходимой ориентации карты в слоте). Возможно также исполнение модуля в габаритах формата Micro-SIM с размерами 15×12×0,76 мм, или в габаритах Nano-SIM, с размерами 12,3×8,8×0,67 мм.
В иных случаях модуль в варианте super-Phone-Service может быть выполнен в виде микросхемы, интегрированной в мобильное радиоустройство согласно фиг. 3, т.е. являющейся неотъемлемой частью мобильного радиоустройства 9. В этом случае контактная группа 1 соединена (или интегрирована в нее) непосредственно с системной шиной 10 мобильного радиоустройства 9. которая связана с беспроводными сетями связи GSM, Wi-Fi, Bluetooth и антенной NFC, NFC.
Для сравнения обычной SIM карты и заявляемого модуля UPRA составлена приведенная ниже таблица.
Таблица
SIM карта
Модуль UPRA
Один 8-битный процессор
Два 8-битных процессора (контроллеры 2, 4)
Одна область данных для хранения информации о предоставляемых услугах.
Множество областей (ячеек 7) хранения информации о предоставляемых услугах
Намять ключей блока 8 доступа к беспроводным сетям
Поддержка IP-телефонии
Блок 3 социальных данных (биометрия, ключи физического доступа)
Контроллер 2 переключения, выполненный в виде отдельного контроллера, соединенного с управляющим контроллером 4 SIM
Встроенная NFC-антенна 5
Многофункциональный идентификационный модуль абонента мобильной связи «UnifiedPersonalResourceAuthorized» (UPRA) работает следующим образом.
Интерфейсом взаимодействия модуля с пользователем является мобильный терминал (устройство) пользователя (телефон, смартфон, планшет, компьютер), имеющий соответствующее программное обеспечение (110) для взаимодействия с контроллером 2. С мобильного терминала радиоустройства 9 пользователь формирует команды, которые передаются в модуль через контактную группу 1.
Критерием выбора текущего активного номера (оператора) или номеров, при наличии нескольких раздельных радиоканалов в устройстве, является оптимальность цены и/или качества связи, или желание пользователя.
Абонент переходит из зоны доступности одного оператора связи (оптимального тарифного плана, входит в зону действия Wi-Fi или просто хочет воспользоваться услугами IP-телефонии).
На экране своего мобильного устройства пользователь выбирает желаемое действие (смена оператора, тарифа, выгрузка трафика в Wi-Fi, IP-звонок, другое), формирует команду для контроллера 2 переключения и передает ее либо по системной шине 6 связи, либо через контактную группу 1 контроллеру 2 на обработку.
Контроллер 2 переключения реализует логику выбора оператора связи. Для этого он принимает сигналы о состоянии и наличии внешних подключений с мобильного радиоустройства 9 через контакты группы 1. и на основе микропрограммы, хранящейся в его независимой от областей хранения информации о предоставляемых услугах и от блока 3 социальных данных, принимает решение о выборе оператора связи, канала IP-телефонии или Wi-Fi точки доступа для передачи голоса и данных.
Контроллер 2 переключения детектирует команды пользователя, определяет относятся ли они к управляющим командам для устройства (смена оператора, тарифного плана, доступ к данным в блоке 3 социальных данных или блоке 8 памяти ключей доступа) или относятся к управляющим командам сети мобильной связи (осуществить вход в сеть, осуществить звонок и т.н.) и либо выполняет действие по смене оператора связи или доступу к данным одного из блоков 3, 8, либо передает команду на обработку в управляющий контроллер 4 SIM, для осуществления входа в сеть или звонка, и возвращает результат телефон)- через контактную группу 1.
Контроллер 2 переключения в соответствии со своей микропрограммой выполняет действие пользователя (выбирает и меняет активную ячейку 7 памяти SIM одного оператора на ячейку 7 другого оператора, тарифною плана, подключается к Wi-Fi с помощью ключа из блока 8 памяти ключей доступа и т.п.) и возвращает результат через шину 6 или контактную группу 1 для отображения его на экране телефона абоненту.
Управляющий контроллер 4 SIM работает с данными той из ячеек 7 памяти SIM, которая на настоящий момент выбрана контроллером 2 в качестве активной на основе анализа местоположения пользователя, наличия сигналов от различных источников и данных о доступных тарифных планах. При поступлении команды о смене оператора связи или тарифа, контроллер 2 переключения указывает соответствующую ячейку 7 управляющему контроллеру 4 SIM в качестве активной. Когда конкретная ячейка 7 памяти выбрана и задействована для образования одноканального идентификационного модуля, управляющий контроллер 4 SIM работает с данными из нее так, как если бы это была одна SIM-карта. При этом для пользователя мобильное устройство работает гак, как оно работало бы при наличии одноканальных SIM-карт.
Управляющий контроллер 4 может взаимодействовать с NFC-антенной 5 с помощью протокола доступа, аналогично тому, как одноканальный модуль (SIM-карта) работает с контактными NFC-антеннами, крепящимися на контакты карты.
Данные из блока 3 социальных данных могут быть доступны напрямую через NFC-антенну 5 на чтение, чтобы обеспечить возможность предъявления их в специализированном терминале при физическом доступе абонента в здания, оказании банковских и иных услуг в качестве аналога паспорта и т.п. При этом экземпляр данных, имеющийся на блоке 3, будет сравнен с образцом, полученным от пользователя (скан отпечатка, визуальный осмотр, проверка соответствия фотографии).
Данный модуль, то есть модуль UPRA, не является только эмулятором SIM карты, но и объединяет в себе набор цифровых ключей и способов их предоставления м передачи по WiFi, NFC, Bluetooth электронным протоколам для соответствующих коммуникационных сервисов и беспроводных служб, пригоден для хранения ключей для замков дверей охраняемых помещений.
UPRA обеспечивает поддержку и расширение сервисов, предоставляемых сотовым оператором (операторами), то есть является вмещающим по отношению к различного рода интересным расширениям существующих SIM карт.
В результате, описываемый модуль UPRA представляет собой устройство, представляющее собой элемент хранения большого количества эмуляторов SIM и другой цифровой информации, необходимой для авторизации в различных беспроводных службах и электронных услугах. Контроллер 4 поддерживает необходимый функционал для выбора и использования ячеек 7 SIM и соответствующих беспроводных ресурсов. Предлагаемая реализация модуля UPRA позволяет телефону одновременно работать с одним или более номеров по выбору. Число одновременно активных номеров равно количеству независимых радиоканалов в телефоне.
Модуль UPRA практически снимает лимит на количество SIM карт в телефоне (по числу ячеек 7), но и, является персональным хранилищем ключей доступа к беспроводным сетям передачи данных, интеллектуальным переключателем активных сетевых соединений, местом хранения социальных данных, что существенно улучшает потребительские свойства современных телефонов.
Доступ к ячейкам 7 памяти SIM-карт и блоку 3 социальных данных может быть программно разграничен таким образом, чтобы данные из социального блока 3 можно было использовать только посредством NFC и Bluetooth, по не через интерфейс мобильного телефона, чтобы обеспечить, их безопасность - например, так можно разделить ключи физического доступа для банковской ячейки, от VAS (дополнительные услуги) оператора связи.
Поскольку в этом случае отсутствует необходимость изготовления, программирования и передачи пользователю дополнительных SIM карт, как физического продукта, эта часть затрат компаний, предоставляющих услуги беспроводного доступа, снимается. Подключение к услугам беспроводного доступа может предоставляться на основе связи ключа доступа, привязанного к «отпечатку пальцев» (fingerprint) телефона или смартфона. В настоящее время существует не один способ формирования «отпечатка пальцев» приборов подобного уровня сложности. Например, при заключении соглашения о предоставлении беспроводных услуг пользователь получает от компании, предоставляющей услуги беспроводного доступа, соответствующий ключ. Далее, инициировав в своем устройстве процедуру актуализации услуг, пользователь вводит этот ключ в ответ на запрос сетевого обеспечения оператора. Актуализированный ключ «привязывается» к «отпечатку пальцев» устройства пользователя и устройство получает доступ к услугам оператора. Сторонняя попытка актуализации уже использованного ключа может приводить к различного рода последствиям для злоумышленника. При переносе номера или пакета услуг с одного устройства на другое пользователь обращается к соответствующему оператору, который инициирует программную процедуру запроса к устройству для удаления указанного сервиса из его набора. Далее флаг предоставляемой услуги «привязывается» ко вновь сгенерированному ключ) и пользователь проводит процедуру актуализации на другом устройстве.
Указанная процедура представляется несколько избыточной, по вполне падежной, если ставится задача не передавать устройство пользователя представителю оператора, предоставляющего услуги беспроводного доступа. Если же оператору будет предоставлена возможность считывания «отпечатка пальцев» устройства, то процедура предоставления услуги, переноса услуги на другое устройство и процедура отказа от услуги могут быть проведены представителем оператора без участия пользователя, что представляется более комфортным.
Технический результат от использования полезной модели (в английском варианте это может быть «Unified Personal Wireless Resource Authorized»). заключается в повышении надежности и улучшении условий программирования за счет того, что при наличии контроллера переключения и самостоятельных ячеек энергонезависимой постоянной памяти сохраняется профиль абонента в каждой ячейке и обеспечивается безошибочная адресация каждого оператора благодаря образованию не влияющих друг на друга одноканальных идентификационных модулей с независимыми ячейками памяти и самостоятельным программным обеспечением.
Дополнительно следует учитывать упрощение конструкции и повышение быстродействия, а также расширение функциональных возможностей, для выбору оптимального варианта из максимально возможного количества беспроводных сетей и тарифов, обеспечению защиты от несанкционированного использования и, кроме того, обеспечивает поддержку и расширение сервисов, предоставляемых сотовым оператором (операторами), то есть является вмещающим по отношению к различного рода расширениям существующих SIM карт.