第二十讲
移动数据通信主要应用开发平台
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主要内容
? SIM卡应用工具
? 无线应用协议
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SAT和 WAP两种应用开发平台的主要差异
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SIM卡应用工具箱 (SAT)
如前所述,由于无线传输系统更易遭受窃听和盗用等行为的
侵犯,因而 GSM系统引入了 SIM卡技术,通过鉴权, 加密和临时
移动台识别码等措施来保证系统的安全性和保密性 。
以 SIM卡为基础,欧洲标准化委员会 (ETSI)先是制定了
GSM11.11-SIM与 ME之间的接口规范,然后又制定了 GSM11.14-
SIM应用工具箱规范,对于 SIM与 ME之间接口, 主动激活, 等
命令进行了规定,从而形成了一个完整的增值业务应用开发平
台 ——SIM应用工具箱 (SAT,SIM Application Toolbox)。
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1, SAT基本概念
SAT以 SIM卡为主体,与移动设备 (ME)一起构成了用户的移动终端 (移动
台 )。 SAT通过移动设备可以与网络中的某些服务器相互联系,从而实现对用
户的一些个性化服务,包括呼叫控制,用户信息的下载等功能 。
为了引入 SAT业务,需要在 SIM卡和移动设备上增加相应的功能,这就意
味着需要新型的手机和高版本的 SIM卡 。 而为了使 SAT与移动设备之间能
够互通信息,还要特别地定义 SIM卡与 ME之间的接口协议 。 该协议应支持
,主动激活 (Proactive)”功能和传输功能 。 所谓, 主动激活, 功能是指 SIM
卡通过向移动设备发送, 主动激活, 指令,要求移动设备进行特定的动作,
以便与用户建立和保持交互的对话,或与网络进行通信 。 移动设备还应通知
SIM卡是否成功地执行了接收的指令 。
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SAT向移动设备发送的, 主动激活, 命令主要包括, 在移动设备上显
示 SIM卡提供的文本信息 ; 根据 SIM卡指示的优先级建立话音呼叫 ; 根据
SIM的指示建立与特定号码之间的数据呼叫,采用特定的承载能力和优先级 ;
依据 SIM的地址建立 GPRS上下文 ; 向网络发送短信息,短信息的文本是由
SIM卡向移动设备发送的 ; 采用合适的音频设施播送信号音 ; 刷新移动设备
内存中的数据,移动设备完全初始化 ; 在 ME中建立一个事件序列,以便当事
件发生时 SIM向移动设备给出指示 ; 在移动设备中建立附加的菜单内容 ; 向
移动设备请求一些信息,如位置信息 (移动国家码, 移动网络码等 ); 建立,
刷新和询问一些移动设备中的定时器 ; 显示附加的人机接口信息,例如显示
信息或信号音等 。
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由上可见,“主动激活, 功能是为了实现 SAT而特别定义的,而该接口
的标准化保证了不同厂家 SIM卡与移动设备之间的兼容 。
SAT通过与移动设备的互相配合,可以提供对于通信的控制能力 。 这主
要是指在用户发出呼叫之后,SAT应用可重新建立通信资源或修改通信资源 。
SIM卡可进行以下动作, SIM发起和终止用户发起的通信请求 ; SIM卡允许,
闭锁或修改用户发起的通信请求 ; SIM采用另一个通信请求来替代用户发
起的业务请求 (如采用补充业务替代呼叫请求等 )。 SAT业务环境可以控制
通信控制能力的启动与否 。
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为了使 SAT通过移动设备能与网络相连,实现网络与 SAT间
数据透明地双向交换,在网络侧还需要有一个提供业务应用信
息的服务器 。 当然,该服务器并不一定非要是一个独立的物理
实体 。 一般来讲,都是利用网络原有的短信息业务中心中的服
务器 。 这样,网络运营商或业务提供商可以随时在 SAT服务器
中发送内嵌于短信息中的程序,以改变移动终端中的 SIM信息,
并且终端也可以通过无线方式下载新的服务,非常地方便和灵
活 。
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正是由于 SAT与网络服务器的连接,从而在很大程度上增强
了业务的拓展能力 。 系统可以通过 SAT承载多种业务形式,包
括短信息业务, 非结构化补充数据 (USSD)业务, 电路型数据
业务, GPRS业务, 甚至是第三代移动通信提供的业务 。
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2, SIM卡的定义
SIM(Subscriber Identity Module)意为用户身份识别模块,即它是一种
用户合法身份的证明 。 由于 SIM卡中有一个永久性的存储器,既有存储功
能,又有进行计算的功能,因而也称智能卡 。 又由于 SIM卡中存储着与用户
通信费用相关的信息,因而又称为储值卡 。
与这三种名称相对应,SIM卡中存储着认证用户身份所需的所有信息,
并能执行一些与安全保密有关的重要操作,是用户进网登记的凭证 。 SIM
卡中还存储着与网络和用户有关的管理数据 (包括通信费用 ),网络正是根
据这些数据来提供个性化的服务和通信管理的 。
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3, 硬件结构和分类
SIM卡是带有微处理器的智能芯片卡,它主要由以下五个模块构成, 中央
处理器 (CPU),程序存储器 (ROM),工作存储器 (RAM),数据存储器
(EPROM或 E2PROM)和串行通信单元 。 例如 Motorola公司生产的 SC21
SIM卡,其中 CPU为 68H05,ROM为 6144 bit,RAM为 128 bit,E2PROM为 2902
bit可擦除,16 bit不可擦除 。
SIM卡的五个组成模块都集成在一块集成芯片中,该芯片有八个触点,与
移动设备相互接通是在 SIM卡插入设备中,接通电源后完成的 。 此时,操作
系统和指令设置才开始为 SIM提供智能特性 。
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按照与移动设备的结合方式不同,SIM卡可以分为两类,
(1) 卡片式 SIM卡 (俗称大卡 )。 这种形式的 SIM卡符合有关
IC卡的 ISO 7816标准,因此与 IC卡很相似 。 用户只要将这种卡
插入 GSM终端,即可接入 GSM网络 。
(2) 嵌入式 SIM卡 (俗称小卡 )。 这种形式的 SIM卡大小只有
25 mm× 15 mm,触点尺寸与卡片式 SIM卡相同,是半永久性地
装入到移动设备中的卡,主要用于手持机中 。
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按照付费方式不同,SIM卡又分为两类,
(1) 一次性预付费卡 。 该卡在制作过程中,预先被写入一定数量的话费单
元,当话费单元扣减至零或超出有效期时,此卡不可再使用 。
(2) 可增值预付费卡 。 这种卡在其中的话费单元扣减至零时,用户可通过
指定服务点或电话转账等方式,向预付费卡中增加话费,之后此卡可继续使
用 。 在有效期内,可多次向预付费卡中加值 。
各种 SIM卡的外包装都有防水,耐磨,抗静电,接触可靠和精度高等
特点。
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3,SIM卡的功能
1)
SIM卡中存有数据, ISDN,Ki,PIN,PUK(个人身份解
钥码 ),TMSI,LAI,ICCID以及用户短信息等 。 其中 ISDN、
Ki,PIN,PUK是相对固定的 ; TMSI和 LAI是随着用户移动,网
络随时写入的 ; ICCID号码是 SIM卡号,它的数据格式定义如下,
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其中,898600固定不变 ; 9代表移动业务接入号的末位 ; F代
表功能位,暂定为 0; SS代表各省编号 ; YY代表编制 ICCID时的
年号 (取后两位 ); G代表 SIM卡供应商编号 ; ×××××× 由各
局自行定义 ; Chk是校验位 。 所以,ICCID号码一共有 20位 。
每个 SIM卡的反面,即不带芯片的那一面上都印有 ICCID
号码 。 其印制方式有两种, 条形码和数字号码,颜色为黑色 。
大卡 SIM卡将条形码, 数字号码印在左上方,条形码在上,数
字号码在下 ; 小卡 SIM卡只印制数字号码,号码分四行,每行五
位 。
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2) PIN
SIM卡本身是通过 PIN码来保护的,因而 SIM卡具有 PIN码的操作与管理
功能 。 关于 PIN码的构成及其保护功能,在第 2章 GSM的安全管理一节中已
有详细介绍,此处不再赘述 。
3)
用户的 SIM卡中存储着有关鉴权和加密的各种算法及密钥,能够协助网络在
必要的时候进行用户身份的识别, 功能请求的鉴权以及数据的加密等, 这
在本书第 2章也已介绍过了 。
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4.SIM卡的处理流程
SIM卡的处理大致要经过以下几个步骤,
购卡 → SIM卡处理 (写卡 )→ 数据传送 → 。
在卡的制造过程中,操作系统已装入芯片的 ROM之中 。 用户购卡后,
在投入正常使用之前,
必须对卡执行个人化程序处理,它包括如下几个步骤,
(1) 初始化。
(2) 预个人化。
(3) 个人化。
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无线应用协议 (WAP)
1,背景
Internet和移动通信是近年来发展最快的两种技术 。 它们的出现,极大地影响
和改变了人们的生活和工作方式 。 但一直以来,通过移动通信设备接入
Internet还只是人们的一个梦想 。 这是因为,Internet领域中使用的 TCP/IP协
议是针对有线网引入的,而在有线网中不用过多考虑带宽问题和时延问题,计
算机也有强大的处理能力和内存 。 但在移动通信中,由于频谱资源的有限性
及移动通信制式, 终端数据格式, 显示模式的多样性,特别是信道速率的制
约性,使得在移动 Internet应用中,不能再沿用固定 Internet网中的一些标准,
而必须研究出新的技术,WAP就是在这样一种背景下产生并发展起来的 。
WAP的出现,将大大加快移动通信与 Internet结合的步伐 。
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2,
WAP(Wireless Application Protocol)中文译为无线应用协议,它包含了一
套无线网际网络通信的标准协议集,定义了一整套软硬件的接口,从而实现了
一种移动通信终端连接 Internet的标准方式,提供了一种统一, 开放的技术平
台和应用环境 。
WAP是一种端到端的通信协议,主要用来规范无线通信终端设备,它只要
求网络对智能移动终端和 WAP代理服务器的支持,而不需要对现有移动通信
网络中的协议做任何的改动 。 即 WAP对现有网络是透明的,相关的 WAP协议
消息将会透明地通过蜂窝通信网络,而并不要求蜂窝通信网络支持 WAP协议 。
因此,WAP协议具有很强的移植性和适应性,可在 GSM,CDMA,D-AMPS,
PDC(个人数字蜂窝 )和 CDPD等系统上实现 。
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WAP的简单协议模型
移动 安全 性
电信 业务 信息 业务语音 信箱
呼叫 处理
呼叫 控制 短信 业务
WWW
E - m a i l
W A P 协议
G S M
H S C S D
G S M
G P R S
G S M
承载 业务
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3,通信模型
传统的 WWW通信模型采用客户机 /服务器 (C/S)结构 。 客户端的 Web浏
览器向网络服务器发出服务请求,服务器用标准的数据模式进行响应 。 与传
统的 WWW通信相类似,WAP也采用客户机 /服务器模式 。 WAP内容和应用采
用与 WWW类似的模式定义,内容的传输也采用一套与 WWW通信协议类似
的标准通信协议 。 移动终端的微型浏览器与标准的 Web浏览器类似,负责协
调与用户的接口 。 但二者之间存在着一个很大的差别, WAP模型的客户机与
服务器之间多了一个 WAP网关,即标准的 WAP通信模型包括 WAP客户机,
WAP网关 (WAP代理 )和 WAP服务器三大组成部分 。 WAP标准的通信模型如
图所示 。
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WAP通信模型
网关客 户 端
W A E
用户
代理
编 码 请 求
编 码 响 应
编 码 器

解 码 器
服 务 器
请求
响应
C G I
脚本

内容
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4,网络结构
图给出了在 GSM网络中实现 WAP应用的网络结构 。 智能移动电话和
WAP代理服务器共同支持无线应用协议 (WAP)。 目前在网络中运行的网关
服务器有 UP的 HDTP网关服务器和 Sendit的 ISCA服务器等 。 智能移动电话
使用无线标识语言 WML,通过公用移动网络和 WAP代理服务器进行通信 。
WAP代理服务器不仅支持 WML语言,还能支持 HTML语言 。 因而它可以和
远端的 Web服务器进行通信 。 智能移动电话还能直接与支持 WML语言的网
络增值服务器进行通信 。 网络增值服务器是指那些能够提供网络增值业务
的服务器,如话音信箱服务器和短信服务器等 。 在所示的网络结构中,网络
可以给智能移动电话用户提供 Internet浏览和 E-mail等功能 。
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基于 GSM的 WAP网络结构
增值 服务 器
H T M L
软件 过滤 器
W e b 服务 器
H T M L
W A P 代理 服务 器
智能 电话
W M L
G S M 网络
W M L
W M L
W M L
W A P 代理 服务 器
W M L
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5,
WAP有两个主要特点, 其一是开放性,它是一个全球性的规范,因此 WAP
比以前多种缺乏开放性和标准化的无线互联网技术更有生命力 ; 其二是无线
性,可以使无线终端访问 Internet。
人们之所以采用 WAP技术有以下几方面原因, 首先,由于目前无线网络
自身的许多限制,因而无法直接使用固定的 Internet技术 ; 其次,WAP最大限
度地利用了成熟的固定 Internet技术 ; 再次, 它可以对多种的 Internet业务提
供支持 ; 此外,它是一种使带宽资源得到更高利用的协议 。
WAP也有其局限性,诸如终端耗电量大,终端显示屏较小,终端输入
不便等缺点。