esim分布式云卡池技术

“eSIM卡，即Embedded-SIM，嵌入式SIM卡。eSIM卡的概念就是将传统SIM卡直接嵌入到设备芯片上，而不是作为独立的可移除零部件加入设备中，用户无需插入物理SIM卡。这一做法将允许用户更加灵活的选择运营商套餐，或者在无需解锁设备、购买新设备的前提下随时更换运营商。未来通用的eSIM标准建立将为普通消费者、企业用户节省更多移动设备使用成本，并带来更多的便利、安全性。”

这是来源于百度百科的专业解释，如何通俗理解esim是什么技术呢？

先来看看行业目前对esim芯片写入数据的方法之一

从运营商服务器下载eSIM数据并缓存；

通过NFC模块建立与eSIM设备端之间的NFC连接；

生成eSIM卡烧录请求并通过NFC连接向eSIM设备端发送eSIM卡烧录请求，接收eSIM设备端针对eSIM卡烧录请求返回的eSIM设备端的设备信息；

将缓存的eSIM数据通过NFC连接发送给eSIM设备端，eSIM设备端用于对eSIM数据进行校验；

通过NFC连接接收eSIM设备端返回的eSIM数据校验应答，在eSIM数据校验成功时，通过NFC连接发送eSIM数据写入指令给eSIM设备端，eSIM设备端用于根据eSIM数据写入指令将eSIM数据写入预设的eSIM芯片存储区。

esim技术云卡池技术

[0001] 本发明设及弹性云和SIM卡虚拟化技术，快速经济地为遍布全球的移动终端设备提供SIM卡数据访问服务。

背景技术

[0002] 在移动终端设备领域，SIM卡是非常重要的用户身份模块(Subscriber Identity Module),主要包含了 IMSI(国际移动用户识别码）、KI值W及加密算法和运营商信息等等。 SIM卡由运营商提供给用户，用户将有效的SIM卡插入到移动终端设备上，该终端设备才能通过运营商网络的用户身份识别和鉴权，否则无法注册和使用网络。近年来随着移动互联网的大力发展，移动终端设备的品种也越来越丰富，大量的SIM卡被应用到各类终端设备中，而移动终端设备天生具有漫游特性，工作位置到处移动，若一台移动终端设备固定使用一张 SIM卡，容易导致很多问题，例如在某些地方某些运营商的网络信号较弱或完全无信号，会影响用户使用;再例如，国际漫游时，用户往往需要支付高昂的漫游费用;再例如，向运营商购买的套餐有的项目使用过多需要额外付费，有的项目又使用不完造成浪费等。

[0003] 为了解决运些问题，业界推出了多SIM卡的方案，例如使用多SIM卡槽的移动终端，通过内置的管理策略选用某张 SIM卡。运种方法需预留多个SIM卡槽，不仅数量受限，而且固定占用多张 SIM卡，成本增加，便利性却未必成比例增加。再例如使用增强型的SIM卡，多卡合一，在一张物理SIM卡上同时写入多个运营商的SIM卡数据，移动终端设备通过内置的管理策略选用某个SIM卡数据。运种方法移动终端设备虽然只需要一个SIM卡槽，但是同时也要求物理SIM卡的存储容量要足够大，而且如何写入多个运营商的SIM卡数据，设及到运营商的发卡/制卡环节，不便协调。还有一种方案是使用虚拟化的SIM卡，将多张 SIM卡的核屯、用户数据和加密算法数据化，完全取消物理SIM卡，直接将多份数据写入移动终端设备的特殊存储区域，移动终端设备通过内置的管理策略选用某个虚拟SIM卡的数据。运种方法使用虚拟化的SIM卡，要求运营商完全开放SIM卡的核屯、用户数据和加密算法，会带来严重的安全隐患，并影响运营商的利益，因此常常遭到运营商抵制，难度极高。

发明内容

[0004] 本发明为了解决上述现有技术的问题，提出一种云端SIM卡池系统，包括：至少一个SIM卡池设备，设有多个卡槽，用于存放不同的物理SIM卡； SIM卡池管理中屯、，包括云端服务器集群、设置在云端服务器集群中用于存储SIM卡数据的SIM卡池数据库、云端转发节点；所述SIM卡池管理中屯、根据分配策略W及终端通讯设备的状态，选择距离终端通讯设备最近的云端转发节点将对应的SIM卡数据分配给终端通讯设备；至少一个终端通讯设备，向SIM卡池管理中屯、汇报其当前的状态，接收SIM卡池管理中屯、分配的对应的SIM卡数据，并通过云端转发节点与对应的SIM卡池设备进行通讯，利用物理SIM卡中的鉴权算法获取应答数据，从而模拟物理SIM卡的运行环境，将SIM卡数据转换为虚拟SIM卡来使用。

[0005] 本发明不需要在移动终端设备上安装真实的SIM卡，将不同运营商、不同套餐的 SIM卡存放在SIM卡池设备中，然后利用SIM卡池管理中屯、对SIM卡数据进行分配和管理，只有需要鉴权算法时，才控制移动终端通讯设备与SIM卡池设备中的物理SIM卡进行通讯，实现物理SIM卡与移动终端设备的动态捆绑，从而达到全球化灵活换卡的目的，通过灵活的资费策略在合适的地点、合适的时间使用卡池中相应的SIM卡，可W安全地集中管理SIM卡，显著降低地区漫游和国际漫游的通讯费用的同时，还不用远程去更换卡，降低维护换卡费用。

附图说明

[0006] 图1是本发明的结构示意图；图2是本发明云端服务器集群的结构示意图；图3是本发明云端服务器集群与终端通讯设备的互动流程图；图4是终端通讯设备模拟物理SIM卡工作的原理图。

具体实施方式

[0007] W下结合附图，详细说明本发明的原理W及工作过程。

[000引如图1所示，本发明的云端SIM卡池系统，主要设及=大部分，分别为：SIM卡池设备、终端通讯设备和SIM卡池管理中屯、。

[0009] SIM卡池设备具有多个卡槽，用来集中存放物理SIM卡，SIM卡池设备根据需要可W 设置多个。SIM卡池设备中的物理SIM卡所属的国家、网络运营商、W及所采用的资费套餐、所适用的网络制式都可W各不相同。

[0010] 终端通讯设备可W是全球任何可W使用SIM卡的设备，例如手机、平板电脑等。

[0011] SIM卡池管理中屯、包括云端服务器集群和分布式的云端转发节点，可W动态分配 SIM卡池设备中的物理SIM卡的SIM卡数据供终端通讯设备使用。

[0012] 云端转发节点是基于弹性云技术进行分布式部署的多个智能路由器，可W提供高速、可靠的数据转发路由，能有效覆盖全球各大区域。

[0013] 如图2、图3所示，云端服务器集群则包括了 SIM卡池数据库、接入认证模块、云端转发节点管理模块、终端通讯设备的状态分析模块和设备管理模块，运些模块和数据库由多个物理服务器和相应的管理软件构成，分别属于控制层、设备层和资源层。

[0014]接入认证模块根据移动终端通讯设备的唯一标识符和认证密码，验证该移动终端通讯设备是否是合法设备，只有验证通过才允许接入SIM卡管理中屯、。移动终端设备发起接入认证请求，该接入认证请求携带设备唯一标识，接入认证模块识别移动终端设备的身份和访问权限，进行认证处理，若是认证处理通过，接入认证模块向移动终端设备返回认证结果，并携带设备管理服务器标识等信息。

[0015]云端转发节点管理模块用来管理云端转发节点，当终端通讯设备与SIM卡池管理中屯、进行通讯时，智能地为它们选择速度最快/最近的通讯路径。当终端通讯设备与SIM卡池设备进行通讯时，由于设及到加密数据/限时性数据，云端转发节点管理模块可W根据最快/最近的优先级顺序，为它们选择多条优选路径，冗余转发相关的加密数据/限时性数据， W最先接收的数据为准，不仅可W提高传输速度，还有效避免了丢包的情况。

[0016]终端通讯设备的状态分析模块定期与终端通讯设备进行通讯，接收终端通讯设备周期性汇报的当前状态，当前状态可W是当前的位置信息，或者是网络信号，也可W是它们之间的组合。终端通讯设备的状态分析模块接收到终端通讯设备汇报的当前状态后，对终端通讯设备的当前状态进行分析，得出终端通讯设备当前所处的地理位置，和/或相对应的最强网络信号的运营商，然后根据分配策略，为终端通讯设备分配SIM卡池中最合适的SIM卡数据。

[0017]设备管理模块用于管理海量的移动终端设备，处理移动终端设备的访问请求，它可W包括多个设备管理服务器，各设备管理服务器采用负荷分担的方式管理一定容量的移动终端设备，比如一台虚拟机最多管理10000台移动终端设备。

[0018]当终端通讯设备无SIM卡使用时，移动终端通讯设备向设备管理服务器发起连接请求，携带设备位置和移动网络信号强度等信息。设备管理服务器向终端通讯设备的状态发起定位请求，终端通讯设备的分析模块对终端通讯设备的当前状态(位置和/或网络信号)进行分析，解析出详细的物理位置信息，内容包括国家、省份、地区/城市、街道等信息.然后向SIM卡池数据库发起SIM卡数据分配请求。SIM卡池数据库结合SIM卡分配策略，找到与终端通讯设备当前状态最匹配的SIM卡数据，动态分配一张 SIM卡，并返回应答。设备管理服务器向移动终端通讯设备返回连接应答，携带分配得到的SIM卡数据。

[0019]之后，移动终端通讯设备进行屯、跳请求，周期性地向设备管理模块上报位置信息、移动网络信号强度和连接信息。设备管理模块根据移动终端通讯设备的工作情况，返回屯、跳应答，携带维持连接或换卡指示等控制信息。

[0020]SIM卡池数据库用来保存SIM卡池设备中的所有物理SIM卡的SIM卡数据，SIM数据是根据IS07816标准的化St角色备份的未加密的SIM卡数据。SIM卡池数据库中包含了多个SIM卡池，根据SIM卡的属性对SIM卡数据进行分类，将同种类的SIM卡数据放在同一个SIM卡池中，因此，我们可W为SIM卡池定义至少一个分类属性，为了便于理解，我们可W把一个 SIM卡池形象地比喻为一个文件夹。本发明主要是利用IMSI和SIM卡池的分类属性来对SIM卡数据进行归类，定义SIM卡池的管理标识，实现自动归类，从而避免了人工管理可能出现的各种差错。

[0021]IMSKInternational Mobile Subscri^ber Identification Number)是国际移动用户识别码，储存在SIM卡中，用于标识和区分移动用户，其总长度不超过15位，同样使用0~9的数字，IMSI的编码格式可W参照说明书最后的附录。

[0022]SIM卡池的管理标识，用于区分某一种特定类型的SIM卡，例如可W定义规则为： {卡池级别,移动国家码，移动网络号码，业务类别码}。

[0023]对SIM卡数据进行自动归类时，可W利用SIM卡的IMSI标识(识别{:国家代码}和{移动网络代码})W及SIM卡池(设置分类属性{:卡池级别}和{业务类别})，例如下表中两个例子可W分别存放在两个不同的SIM卡池中：

通过在SIM卡池预先设置{:卡池级别-LI}和{:业务类别-GD}之后，只要插入广东移动的SIM卡，都会自动归类到标识为L1-46000-GD的SIM卡池;而插入广东联通的SIM卡，则会自动归类到标识为Ll-46001-GD的SIM卡池。

[0024]在每个SIM卡池中SIM卡数据都会具备相应的业务属性，包括漫游服务区域、国内服务区域、归属地信息、计费策略、上网配置、网络制式等。其中，漫游服务区域包含了漫游国家的列表，计费策略则包含了该SIM卡对应的计费套餐限额、计费费率、工作时间等内容。

[0025]SIM卡池管理中屯、对于终端通讯设备所在的地理位置，都可W解析出相应的位置信息，得到{国家码，省份码，区域/城市码}，然后根据SIM卡池的漫游服务区域、国内服务区域和其它业务属性，得到一张动态的策略路由表：{国家码，省份码，区域/城市码，SIM卡池的管理标识，计费策略，网络性能，调度优先级}。我们可W将策略路由表的数据分为=种类型，分别为静态优先、费率优先和性能优先。SIM卡池管理中屯、可W根据不同的业务需求，选择不同的优先策略作为分配策略。其中静态优先是根据人工指定相应的条件进行筛选、排序，按照匹配度高低将得到一系列可用的SIM卡数据列表;费率优先按SIM卡池的计费费率排序得出一系列可用的SIM卡数据列表，费率低，优先级高;性能优先按SIM卡池的网络性能数据排序得出一系列可用的SIM卡数据列表，性能高，优先级高。

[00%]如图4所示，终端通讯设备向SIM卡池管理中屯、汇报其状态，例如，告知SIM卡池管理中屯、终端通讯设备空闲，需要分配一张合适的SIM卡，或者告知SIM卡池管理中屯、当前的位置信息、基站信息等，需要SIM卡池管理中屯、重新分配一张最合适的SIM卡。SIM卡池管理中屯、根据终端通讯设备当前的状态，分配最合适的SIM卡数据给终端通讯设备。然后终端通讯设备将接收的SIM卡数据转换为虚拟SIM卡，实现终端通讯设备的服务请求。本发明的移动通讯模块可W支持GSM、3G、4G当中的任意一种制式。

[0027]在移动通讯模块访问虚拟SIM卡的过程中，由于虚拟SIM卡只有静态数据，即只有部分非加密数据，有些如鉴权报文等时效性报文或加密报文需要利用物理SIM卡的鉴权算法才能产生。此时，移动终端通讯设备将请求数据经过编码压缩处理后，通过SIM卡池管理中屯、分配的云端转发节点路径转发给SIM卡池设备，SIM卡池设备中物理的SIM卡会进行应答，然后将物理SIM卡的应答数据，经过编码压缩处理后，又转发给终端通讯设备，从而实现对请求的应答。在请求数据(时效性报文或加密报文)及其应答数据的转发过程中，SIM卡池管理中屯、会选出多条优选的路径，发送方同时通过多条路径去转发时效性报文，接收方接收信息丢包率最低最快的那一条，W量来确保发送速度和发送质量。

[002引附录；1、IMSI的编码格式为:MCC+MNC+MSIN，说明如下：MCC(Mobile Country Code)是移动国家码，MCC的资源由国际电信联盟（ITU)在全世界范围内统一分配和管理，唯一识别移动用户所属的国家，共3位，中国为460。

[00巧]MNC(Mobile化twork Code)是移动网络号码，用于识别移动用户所归属的移动通信网，2~3位。在同一个国家内如果有多个PLMN(Public Land Mobile化twork，公共驻地移动网，一般某个国家的一个运营商对应一个PLMN)，可W通过MNC来进行区别，即每一个PLMN 都要分配唯一的MNC。中国移动系统使用00、02、07，中国联通GSM系统使用01、06，中国电信 CDMA系统使用03、05、电信4G使用11，中国铁通系统使用20。

[0030] MSIN(Mobile Subscriber Identification Number)是移动用户识别号码，用W识别某一移动通信网中的移动用户，共有10位。

[0031] 2、SIM卡的ICCIDdntegrate Circuit Card Identity)是集成电路卡识别码，固化在手机SIM卡中。ICCID为IC卡的唯一识别号码，共有20位数字组成，其编码格式一般为： XXXXXX OMFSS YYGXX XXXXX。前六位是运营商代码，中国移动为:898600、898602;中国联通为:898601;中国电信为:898603。

[0032]但ICCID的具体编码格式，不同反昔商有所不同，比如：中国移动的编码格式中国联通的编码格式：中国电信的编码格式：应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应W所附权利要求为准。

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