CN101480103A - 操作双sim无线通信装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信装置，其被构造成使得其能够处理GSM控制信道的多个实例，并因此能够保持多个SIM。能够依次向网络注册每个SIM，并使用单独的控制信道为每个SIM保持空闲的网络连接。这允许在任何注册的SIM上接收呼叫和信息。

Description

操作双SIM无线通信装置的方法

技术领域

本发明涉及一种操作无线通信装置的改进的方法，具体而言，涉及一种操作双SIM无线通信装置的方法。

背景技术

术语“无线通信装置”包括能够进行无线通信的任何数字装置或其他装置，包括但不限于移动电话和智能电话以及具备这种能力的任何计算装置。这些装置包括台式计算机和膝上计算机、个人数字助理(PDA)、数字照相机和数字音乐播放器以及集成有一个或多个上述装置以及许多其它工业和家用电子设备的功能的集成装置。

为了简化起见，本发明的描述主要针对移动电话手机，但是，应当广泛地理解为这些描述同样适用于具有类似功能的任何无线通信装置。

由于首次商业服务开始于1991年，GSM(移动特别小组或者全球移动通信系统)是移动无线通信中使用最广泛的技术，大约75％的全球市场，在超过100个不同的GSM兼容网络有超过15亿的用户。该系统已经通过GPRS(通用分组无线业务)和EDGE(增强型数据速率GSM演进技术)演变到3GSM(第三代GSM)网络。

所有的GSM装置结合有SIM(用户识别模块)卡，其保存有GSM网络供应商建立使用电话的用户的身份、分配适当的电话号码并且向适当的帐户持有者收取任何呼叫费用所需的全部信息。当SIM卡从一个GSM手机移动到另一GSM手机时，用户的身份随之移动。同样，从GSM手机移除SIM卡并且代之以另一SIM卡，使得GSM手机自身作为不同用户识别到网络，并且被分配不同的电话号码。

越来越普遍的是，个人拥有多个GSM签名，这存在多种原因：

·人们使用一个GSM号码用于工作或者生意呼叫，另一个用于私人呼叫，或者为了方便，或者为了更容易结算，或者因为雇主替他们的工作SIM付费。

·不同的GSM网络极大程度兼容，一个网络(统称为本地网络)发布并且在其上注册的SIM可以在由不同的运营商运营的完全不同的GSM网络上使用，这已知为漫游。尽管在相同国家的不同GSM网络之间的国内漫游是已知的，但是大多数网络运营商不允许这点，因为其不可避免地将一部分呼叫收入转移给其本地竞争者。当用于在不同的国家旅游时漫游是最常见的，这已知为国际或者全球漫游，其广泛地被认为是GSM技术的关键益处之一。但是，众所周知，当用于离开本地网络并且国际漫游时网络运营商对呼入和呼出征收的呼叫费用比正常发生的费用通常大一个数量级。为了避免过多的漫游费用，人们可能会买本地SIM卡来在他们旅行的国家使用。这在地区的界线可以被土地跨越的地方特别受欢迎(例如在中国香港和中国大陆之间)。

尽管越来越多的人用于多个SIM，但是还是在设计和销售仅具有一个SIM卡的GSM移动电话。这迫使具有双SIM的用户采纳下述两种方案之一：

·当他们需要使用替代的GSM帐户时交换SIM卡。在大多数GSM电话上，需要关闭电话电源，并且移除电池，才能访问SIM保持器，这是相对复杂的操作，难以在移动中实现，因为其需要玩弄手机、电池、电池盖和两个SIM。此外，一旦一个SIM从手机中移除，对于该号码的呼叫必需被转移，这对于用户会产生额外的费用(无论是接收声音邮件还是呼叫转移)。

·携带两个移动电话，每个移动电话具有一个SIM。这确保了每个SIM的呼叫都不会丢失。但是，大多数人认为携带多个移动电话和充电器是不方便的。第二个手机的额外成本也是一个负担。

GSM手机不能在任何时候一次支持多于一个SIM所导致的问题是公知的，已经进行了各种努力来试图克服该问题。

现有技术中采用两个SIM卡的手机的例子包括诺基亚移动手机公司的专利文献EP 0586081公开的内容和Newcom Technologies PTY Ltd公司的专利文献AU 1953299公开的内容，这两篇专利文献描述了能够容纳多个SIM的数字移动电话，一次仅能激活一个SIM。已经商业上制造了这种装置；Benefon的Twin+手机该领域的现有装置的一个例子。该GSM电话具有两个SIM插槽，但是一次仅能支持一个SIM。该电话必须关机并且重新开机来更换SIM。可以从网站http://benefon.com/products/twin/获得关于该装置的用户手册。

类似技术的其他例子包括两个甚至三个SIM适配器，例如各种转售商市场上销售的“Ghost”品牌的适配器，以及例如Magicsim(http://www.magicsim.com/)公司销售的适配器。所有这些适配器与Benefon的Twin+类似，因为它们在更换SIM时都需要关机并且在开机。对于一些装置，在每个功率周期交替更换SIM。其他的具有机械开关，能够用来选择所需的用户身份。Magicsim的装置使用SIM Tookit指令，使得用户能够从屏幕菜单选择所需的SIM。

参见如下网页能够获得这些装置的概览：http://www.m-99.co.uk/Mobile_Phone_Twin_SIM_adapters/GVC_Ghost_D ual_and_Triple_SIM_/gvc_ghost_dual_and_tripe_sim_.html。尽管这些装置确实解决了上述机械问题，因为用户不再需要同时玩弄两个SIM、电话、电池和电池盖，但是，其主要缺陷在于，它们不允许用户同时激活两个SIM。

当一个SIM被选择时，其使得备用的SIM不能工作，并且不能被利用，当对于该电话号码进行呼叫时，网络显示好像该电话被关机。因此用户会丢失该未被激活的SIM卡的来电呼叫和任何文本信息，或者其他形式的数据通信。这因此需要转移或者存储，拾取这些信息需要花费用户时间和/或金钱，并且导致接受消息的延迟。

目前为止在GSM电话上同时支持多个SIM的唯一方法等于建立两个单独的电话，使用相同的壳体和相同的电源，类似于连体双胞胎。在Telital SPA的专利文献WO99/41921中公开了这种电话。其双重备份激活每个SIM的无线GSM连接所需的全部硬件和软件(例如，第二处理器、功率放大器和控制器、收发器、频率合成器、基本频带单元、DSP、SIM保持器和电子元件)。这允许用户在两个SIM之间切换来进行呼叫，并且同时激活两个SIM来接收呼叫和信息。

但是，移动电话制造成本和电池寿命的限制意味着这不是一种商业上可行的方案，现在已经知道并没有实施Telital专利技术的手机。

发明内容

根据本发明，能够使得单个GSM移动电话仅使用单个GSM无线接收装置同时支持两个SIM。

根据本发明的第一方面，提供一种操作无线通信装置的方法，该无线通信装置包括通过一个或者多个无线网络分配的多个用户身份，由此所属多个用户身份能够被启动和激活，以同时用于单个无线网络上。

根据本发明的第二方面，提供一种计算装置，设置为根据本发明第一方面的方法进行操作。

根据本发明的第三方面，提供一种操作系统，其用于使得计算装置根据本发明第一方面的方法进行操作。

附图说明

下面将通过参照附图进一步通过举例来描述本发明的实施方式，其中：

图1显示出了GSM电话网络的结构；

图2显示出了当基于SIM的手机请求与用户网络建立通信信道时进行的GSM用户验证和注册的过程；以及

图3显示出了本发明的一种实施方式。

具体实施方式

本发明能够使得单个GSM移动电话仅使用单个GSM无线接收装置同时支持两个SIM。

为了理解本发明的优选实施方式，需要熟悉SIM和GSM移动电话网络之间的相互作用。现在对其进行描述。

主要的GSM网络部件

GSM电话网络的主要元件为：

·移动台(MS)，其包括移动电话手机，通常称为移动设备(ME)，以及用户识别模块(SIM)。

·基站子系统。其包括多个基站收发台(BTS)以及基站控制器(BSC)，BTS管理通过无线(或者空中)接口的发送和接收，BSC通过分配、释放和处理无线信道来控制BTS。

·网络交换子系统(NSS)，其将BSC与移动服务交换中心(MSC)连接并因此与更宽的电话和数据网络连接，例如与公开交换电话网(PSTN)、分组交换公用数据网(PSPDN)和综合业务数字网(ISDN)连接。

·与NSS连接的多个实体，用于识别和管理目的，它们是：

-归属位置寄存器(HLR)，其保存稳定的用户数据以及当前的VLR(参见如下)

-验证中心(AuC)，其负责用户验证，其通常与HLR相关联

-访问位置寄存器(VLR)，其保存关于处于特点区域的移动台的信息

-设备标识寄存器(EIR)，其保存与制造商、移动台的模式标识有关的信息。

该简化结构显示在图1中。应当注意，各个GSM网络拥有的网络交换子系统能够相互通信；这种能力使得用户能够漫游。单个GSM网络通常称为私人陆地移动网络(PLMN)。

GSM SIM卡

GSM SIM包含由网络运营商分配的两个唯一的号码。第一个唯一号码称为国际移动用户识别码(IMSI)，其被用来将SIM识别到包含该SIM的移动设备希望连接的GSM网络。该SIM包括用于国家、PLMN和单个用户的代码。存储在该SIM中的第二个唯一号码称为Ki。其甚至对用户也保持私密，其不能从SIM读取，并且不会通过空中传输。IMSI和Ki对于它们存储的SIM都是唯一的。发布SIM的PLMN通常在HLR中保存其发布的每个IMSI和Ki的拷贝。

GSM信令

GSM信令通过将使用中的物理通信信道分成多个逻辑信道，提供了在BSS和多个MS之间进行通信的方法，这些逻辑信道通过时隙和频率的再现模式来定义。一个物理信道可以支持多个逻辑信道。

这些逻辑信道中的一些称为公共控制信道(CCCH)，其通常在任何特定的MS处于空闲模式(没有处于呼叫中)时由每个MS在具体的用于通信的小区中共享。

·在这些信道中，有频率校正信道(FCCH)和同步信道(SCH)，其被BSS用来传输MS用来识别并随后与该BSS建立通信的信息。广播控制信道(BCCH)被BSS用来传送有关网络和小区ID的基础设施信息，以及其他信道使用的频率。这些是是由BSS传输到小区中的每个MS的公共控制信道，MS在需要所传输的信息时仅需要监听这些控制信道，例如，在上线时或者位置区域移交之前。

·其他的公共控制信道用于BSS和特定的MS之间通信。MS可以在共享的随机接入信道(RACH)上向BSS发送消息，所述RACH使用与共享共同的传输介质的其他网络拓扑使用的类似的时隙Aloha CSMA(Collision Sense Multiple Access)协议。BSS在分组接入应答信道(PAGCH)上将控制信息发送到MS，这是分成多个子信道的时隙协议，其中MS苏醒以便仅监听所分配的子信道并且通过在其他时间切断其无线电来节省电力。

其他逻辑信道用于在其处于专用模式时将数据传送到一个特定MS或者从该MS传送。这包括多个专用控制信道，例如用于验证的双向独立专用控制信道(SDDCH)以及用于传送例如声音的数据的主业务信道。

GSM用户注册和验证

在ETSI 04.08中可以找到该程序的完整介绍。但是现在将参照图2对其中一种典型情况进行简单说明，其中那个单个SIM电话在GSM网络中的新小区注册。

1.当MS接通时，定位、同步并且开始解码BSS的公共控制信道上的消息。

2.MS通过CCCH上的CHANNEL REQUEST消息来从BSS请求专用控制信道；BSS通过CCCH上的IMMEDIATEASSIGNMENT消息分配专用控制信道。

3.MS通过LOCATION UPDATING REQUEST消息通知BSS其在该小区存在，该消息包含IMSI。

4.BSS将IMSI传递给NSS，NSS在HLR和AuC中查阅用于该IMSI的匹配电话号码(或者MSISDN)以及Ki。

5.NSS中的AuC生成随机号码(RAND)，随机号码(RAND)被传回到MS作为AUTHENTICATION REQUEST消息的一部分。AuC也根据分配给SIM的Ki和RAND计算唯一密钥，称为签署结果(SRES)。

6.该随机号码接收在MS中，由ME传送到SIM中作为RUNGSM ALGORITHM消息的一部分，该SIM从分配到SIM的Ki和RAND计算其自身版本的SRES结果(SRES)，并将其返回到ME。

7.MS在AUTHENTICATION RESPONSE消息中将其自身版本的SRES返回到NSS。

8.只有当该消息中的SRES与其本地已经计算的SRES匹配时NSS才验证该MS。应当注意，在漫游SIM的情况下，NSS将需要接触发布的PLMN来获得SRES。

9.一旦被验证，NSS通过传递到MS的LOCATION UPDATEACCEPT消息接受位置更新，该消息还包含临时国际移动用户识别码(TMSI)。该TMSI也存储在VLR的适当的记录中。

10.现在可以释放专用控制信道，并且MS进入空闲模式，在空闲模式期间，其周期性地监听适当的分组子信道(其根据结合IMSI的后三位数字的算法进行分配)上的呼叫和SMS通知。来自BSS的消息在公共分组信道上通过其TMSI传给MS。

本发明的关键想法在于，GSM协议和验证程序利用不同的逻辑控制信道但不一定需要使用单独的物理控制信道。因此，如果多个SIM可以使用相同的公共控制信道，那么便不需要对仅装配有一个GSM无线电装置的设备注册和支持多个SIM进行限制。实际上，在多个SIM可以全部注册相同的BTS(因此全部的SIM处于相同网络的相同小区中)时，尤其如此。使用多个逻辑控制信道的主要限制实际上在于ME的限制，手机需要在其协议堆栈中允许足够的存储，用于追踪逻辑控制信道的多个实例。这不需要任何无线电硬件的多个实例，因为用于全部SIM的逻辑控制信道在相同的物理信道上进行。

实际上，许多目前可获得的GSM手机对各种公用和专用控制信道的多种情况分配资源。这些手机用于这种常见的GSM特性，例如从小区到小区的呼叫转移、支持呼叫保持、接受第二来电呼叫、进行电话会议以及在激活模式下接收SMS。BSS和MS根据要求在各个控制信道之间切换通信环境，以根据需要支持相关信道和子信道。

一些ME在开机状态下已经保留高达6个逻辑控制信道的资源，以便预先考虑更坏的呼叫情况。为了完全支持多个SIM，可能需要保留更多的资源，因为逻辑控制信道的可能实例的数量会更大。能够接入堆积存储器形式的未分配的资源的智能手机能够根据需要在空中分配额外的实例。

如上所述，控制信道的多个实例可以用于允许具有单个GSM无线电的单个手机支持多个SIM注册，假定所有这些SIM注册相同的BSS。清楚的是，如果两个SIM由相同的网络供应商发布，这是没问题的。但是，即使是SIM由不同的网络供应商发布，通过利用如下事实注册相同的BSS还是可能的：漫游SIM卡可以正常接入属于接收范围的任何网络的任何BSS，因此，例如如果能在英国漫游，则SIM能至少接入由Vodafone、O2、Orange和T-Mobile运营的PLMN。

因此，通过本发明，多个激活的SIM卡可以通过SIM卡和PLMN的下述排列而被支持：

·当用在其本地PLMN使用时多个由相同的网络供应商发布的SIM卡-例如，两个或者多个英国Vodafone SIM卡可以用在英国Vodafone网络上。

·当多个SIM卡全部远离其本地PLMN使用时如果它们都能够在正在访问的PLMN上漫游的由任何网络供应商发布的多个SIM卡-例如，两个或者多个漫游的法国Orange SIM卡都能够在英国Vodafone网络上漫游时使用。

·一个或者多个SIM卡由相同的网络供应商发布，其使用在其本地PLMN，并且一个或者多个SIM卡由其他任何网络供应商发布，其能在被访问的PLMN上漫游-例如，一个英国Vodafone SIM卡以及一个漫游的法国Orange SIM卡均可以在英国Vodafone网络上使用。

为了澄清，应当注意，本发明不支持SIM和PLMN的如下排列：其中SIM卡由不同的网络供应商发布，并且不存在它们均能漫游的本地可用的PLMN。因为在这种情况下，不能在相同的BSS上注册所有的SIM。因此，一个英国的Vodafone SIM卡和一个法国的Orange SIM卡即使均能够用于国际漫游，但是也不能一起用在英国，因为没有英国网络允许跨英国PLMN的国内漫游。但是，相同的卡的组合能够在跨信道情况下进行，例如在本发明中由一个非英国网络供应商运营的PLMN上，例如法国Orange、SFR或者Bouygues。

在本发明的一种优选实施方式中，首先接通的ME扫描可用的GSM网络，以便识别出将哪个网络选择为PLMN。如果系统中的SIM中的一个能够识别其本地网络，则对该PLMN应该给予优先。这种本地网络的选择的益处在于，避免了至少一个SIM的漫游费用，并且也提供了第二个或者其他(漫游)SIM也能成功在相同的PLMN上注册的合理可能性。如果没有本地网络可用，但是存在两个SIM均能使用的PLMN，则取而代之选择该类型的最强模式。

一旦PLMN被选择，多个SIM的注册需要在ME中进行相对直接的软件修改，其仅简单包括上面描述的对于手机中的每个SIM的GSM用户注册和验证程序的重复步骤2到10。该改进程序以及PLMN的选择，示意性地显示在图3中。

一旦已经成功完成多个注册，ME限制必须周期性地苏醒，以便监控其分组信道。如前面描述的，GSM中的分组信道是BTS通常根据IMSI的后三个数字分配的逻辑信道。这将多个用户分组到单个分组信道上用于负载平衡以及电池/电力的管理。这意味着实施本发明的装置可以在如果其SIM分配不同的分组信道的情况下需要更经常的唤醒，因为该装置必需监听分配到每个验证的SIM卡的每个分组信道。

通过这种方式，ME可以从其已经与PLMN验证的任何SIM卡接收移动终端呼叫。

其也可以通过经由RACH请求专用信道来从其任何验证的SIM卡进行移动原始呼叫。

本发明的实施还要求：

1.MS支持接入多个同时的SIM卡。这可通过如下方式提供：

·通过具有多个物理SIM卡接口的MS，或者

·通过将多个SIM卡多路复用到一个物理SIM卡接口。

2.在ME中存在足够存储，以便允许逻辑控制信道的必要的多个实例。

3.ME中的处理GSM协议的软件能够被修改，

·以便依次注册多个SIM

·以便随后监控分配给每个SIM用于网络通知的分组信道

·以便使得控制信道与BSS将这些控制信道分配的SIM正确关联

4.ME中的用户接口和相关联的元件适于处理多个SIM。例如，

·用户需要能够选择哪个SIM来进行呼叫；尽管默认的可以在一些情况工作，但是难以设想一些情况，其中收费政策和合同细节使得特定号码的特定呼叫或者特定时间的呼叫对于与所选择的SIM相关的一个特定用户帐户更加优选。

·用户可能需要知道任何来电和数据信息所针对的SIM。

·呼叫日志和其他管理细节需要考虑存在多于一个SIM。

·用户可能需要或者希望选择性地停用其手机中的SIM，在这种情况下其回到传统的单SIM模式。

应当注意，可以通过利用每个SIM中可用的存储器来简化这些任务中的一些任务，例如，SMS消息可以存储在所寻址的SIM的存储器中。

ME中的软件也必须正确处理呼叫冲突，其中在一个SIM有呼入期间另一个SIM进行呼入。

不可能同时接收两个呼叫。尽管本发明允许ME例示多个逻辑控制信道(所有的分享相同的物理信道)，但是它不允许在单个装置上的多个专用业务信道。在任何时候仅允许一个SIM处于激活的业务模式。但是，应当注意，在不同的SIM上的呼入之间的呼叫冲突在原理上与单个SIM上的呼叫冲突没有不同，可以以相同的方式处理。

在本发明的一种改进中，支持多个SIM的ME也对每个SIM或者SIM插槽支持单独的国际移动设备识别码(IMEI)。

IMEI是在制造时分配给ME的唯一的号码，其还包含制造商和模式的标识。根据GSM 02.16，

“网络运营商可以以如下方式管理利用IMEI：

定义三个寄存器，称为“白名单”、“灰名单”和“黑名单”，这些名单的使用取决于运营商的判断。

·白名单包括所有允许使用的设备识别码的号码序列。

·黑名单包括所有属于被禁止设备的设备识别码。

·除了白名单和黑名单之外，管理者能够使用灰名单。灰名单上的设备不被禁止(除非在黑名单上或者不在白名单上)，但是被网络跟踪(由于评价或者其他目的)。

根据PLMN运营商的安全政策，可以在专用无线电资源可用时任何时候发生的建立呼叫期间，在进行任何接入企图时执行IMEI检查，除非IMSI释放。网络在从EIR接收到任何应答“黑名单的”(例如在黑名单上)或者“未知的”设备时终止任何接入企图或者正在进行的呼叫。”

应当注意，尽管IMEI分配给ME是强制的，但是网络对其的询问是可选的，并且IMEI被注册和跟踪的方式与IMSI不同。尽管网络可以理论上检查IMEI以同步使用，但是在GSM标准中并不包括这一点。但是，对于ME上的每个SIM或者SIM插槽分配单独的IMEI能用于防止在两个单独的IMSI注册中包括相同的IMEI可能导致的任何问题。

本发明允许在单个手机上使用多个GSM SIM，不需要停用一个SIM之外的其他所有SIM并因此不会丢失来电呼入和信息通知。这对于寻求最小化漫游收费的移动电话用户和需要一直保持接入两个用户帐户的移动电话用户特别实用。

虽然已经参照具体实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，可以对这些实施例进行修改而同时仍落入本发明权利要求书所限定的保护范围中。

Claims (12)

1.一种操作无线通信装置的方法，所述装置包含已经由一个或者多个无线网络分配的多个用户身份，通过所述方法，所述多个用户身份能够被激活以便在单个无线网络上同时使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置是GSM移动电话手机，所述用户身份包含在IMSI中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个用户身份通过单独的多个SIM或者通过复用在单个SIM模块上而在所述装置上使用。

4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述装置能够识别所有可用的用户身份可以进行注册的无线网络，并优先识别对于所述用户身份中的至少一个用户身份是本地网络的无线网络。

5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述装置：

a.能够支持逻辑控制信道的多个激活实例，每个实例被分配给特定的用户身份；以及

b.依次向网络注册每个用户身份；以及

c.当监视分配到每个用户身份的逻辑控制信道时将每个用户身份移动到空闲模式；以及

d.通过为特定用户身份请求专用业务信道，并仅为该特定用户身份移动到激活业务模式，而在手机上注册的其它用户身份保持为空闲模式，从而对寻址到该特定用户身份的逻辑控制信道上的通知作出响应。

6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，每个用户身份分配有不同的唯一ME号码。

7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，该装置在开始连接到网络时所使用的用户身份是：

a.由该装置的用户选择的默认用户身份；或者

b.由每个装置的用户每次开始连接时所选择的用户身份；或者

c.根据由用户考虑任意或者全部下列因素建立的一组规则所选择的用户身份：装置的位置、连接的目的地、进行连接的时间以及该装置进行连接的历史。

8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述装置保持与每个用户身份相关的单独用于数据和信息的存储空间。

9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，任何或者全部用户身份可以由用户选择性地停用。

10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在不是所有用户身份可在单个网络进行注册的情况下，用户允许选择哪些用户身份应该被停用。

11.一种无线通信装置，设置为根据权利要求1到10中任一项权利要求所述的方法进行操作。

12.一种操作系统，其用于使得无线通信装置根据权利要求1到10中任一项所述的方法进行操作。

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