CN102111487A - Gsm终端访问3g usim卡的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种GSM终端访问3G USIM卡的方法及装置，在开启终端对卡片进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是3G USIM卡，则通过转换操作实现GSM协议栈与卡片的信息交互；所述转换操作包括GSM终端发送到USIM的操作命令头的转换，USIM返回的状态字到GSM状态字的转换，USIM返回的文件控制参数到GSM文件属性的转换，以及GSM终端在修改或获取USIM文件内容时，3G格式文件内容与GSM格式文件内容的互转换；本发明可以使GSM终端的协议栈能够正常的访问3G USIM卡并从卡片中获取出相应的信息并能使卡片完成最基本的一些业务功能。
Description
技术领域
本发明涉及到使GSM无线移动通信系统中用户终端能够访问3G USIM卡的方法，使支持3GPP协议的USIM卡能被GSM终端正常访问，并能实现3GUSIM中对应于GSM SIM的所有功能。
背景技术
SIM卡(Subscriber Identity Module，客户识别模块)，也称为智能卡、用户身份识别卡，目前的GSM终端都必须装上此卡后才能正常使用。而终端的协议栈(Protocol Stack，简称PS)和SIM卡之间是遵照GSM相关协议进行通信的，从而实现SIM卡中的功能，如短消息、电话簿的存储，用户身份验证等。USIM卡(Universal Subscriber Identity Module，全球用户身份模块)，也叫做升级SIM，是UMTS 3G网络的一个构件。除能够支持多应用之外，USIM卡在安全性方面更加可靠，同时，USIM卡的电话簿功能更为强大，访问速度也较SIM卡更加快捷。其遵照3G相关协议完成与终端的通信，并由终端实现卡中的业务功能。
终端要实现与卡片间的通信，首先要先激活卡片，然后通过ATR(Answer ToReset，复位响应信息)与PPS(Protocol and Parameter Selection，协议和参数协商)过程完成终端与卡片的通信协议协商；然后终端就可以根据相关协议的规定进行对卡片的操作。终端与卡片的通信中，终端是主动方，卡片是对终端的操作请求进行被动响应，即使卡片有主动上报的信息，也是由终端发送的操作指令来触发的。在一次终端对卡片的操作流程中，首先由终端发送含5个字节的命令头(包含5个16进制的字段，分别为CLASS、INS、P1、P2和P3，组装格式为[CLASS INS P1 P2 P3])，对于不同命令，在命令头之后可能会向卡片发送数据，也可能没有数据。卡片接收到终端发送的命令和数据后，对其进行解析，完成内部处理，并返回数据(对于一些命令无数据返回)，同时返回状态 字节反映卡片的处理结果。
根据协议GSM 11 11的要求，GSM终端在完成卡激活操作后，会针对不同业务要求对SIM进行不同的操作，包括终端发起的各种SIM功能操作，卡片返回的状态字节的分析，SIM文件属性(SELECT指令获取)中各参数的解析，以及终端对卡片中文件内容的获取和修改等。而USIM在这几方面的处理和SIM不完全一致，根据协议3GPP TS 31 101和31 102的规定，各个USIM操作指令的编码与GSM不同，USIM返回的状态字和GSM状态字也不同，在USIM中SELECT指令返回的是文件控制参数(FCP)，与GSM模式中对应的的文件属性完全不一样，USIM中各文件的内容也有很多与GSM不一样。
从上可知，如果使用GSM协议规定的访问方式，将导致GSM终端无法正常访问3G USIM卡，USIM在插入GSM终端之后会无法识别，并出现“请插入SIM卡”的字样，连卡片的最基本功能(如读取电话簿)都无法实现。在3G不断普及的年代，GSM终端、3G终端、SIM卡、USIM卡必定会并存于世，3G USIM也必定会有在GSM终端中使用的场景，这就要求GSM终端能正常访问3GUSIM。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种使GSM终端能够访问3G USIM卡的GSM终端访问3G USIM的方法和装置，使GSM终端能够实现USIM中提供的各种业务。
为解决以上问题，本发明提供一种GSM终端访问3G USIM卡的方法，在开启终端对卡片进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是3G USIM卡，则通过转换操作实现GSM协议栈与卡片的信息交互；所述转换操作包括GSM终端发送到USIM的操作命令头的转换，USIM返回的状态字到GSM状态字的转换，USIM返回的文件控制参数到GSM文件属性的转换，以及GSM终端在修改或获取USIM文件内容时，3G格式文件内容与GSM格式文件内容的互转换。
所述GSM终端发送到USIM的操作命令头的转换包括：
3G指令兼容的GSM命令头参数，转换操作将其直接转换成3G指令格式；
GSM特有USIM不支持的指令，不与USIM进行信息交互，由转换操作直接返回GSM协议栈操作成功的状态字；
相同操作命令头各字节取值不一样，则由转换操作根据协议上的映射关系将GSM命令转换为3G命令头，再发送给USIM。
所述USIM返回的状态字到GSM状态字的转换包括依据各状态字节表示的意义建立3G状态字节和GSM状态字节的映射表，当USIM完成了处理，返回了数据或者状态字节，按照映射表，将3G状态字转换成对应的GSM状态字节；如果有返回的数据，则依据协议要求将USIM返回的数据转换成GSM协议要求的格式。
所述USIM返回的文件控制参数到GSM文件属性的转换，包括设置一全局共用体变量，用于保存GSM文件属性中需要而FCP中没有包含的信息。
特别地，无法获取组装GSM数据的完整信息时，需要转换操作通过特殊处理来补充获取，所述特殊处理方法为：协议栈发送选择(SELECT)指令，转换操作依据前述内容转换指令格式后发送到USIM；经过对过程字节以及传输层的对应处理，USIM返回了文件参数，根据操作的文件是DF(目录文件)还是EF(普通文件)，进行解码获取不同的信息，添加到共用体中；如果是GSM目录文件，则发送获取剩余次数的指令，从USIM中获取各个CHV的验证码及解锁码的剩余次数，并保存到共用体中后，再将共用体中的参数按照GSM 11 11协议的规定，编码成对应的数据格式并发送给GSM协议栈。
所述在修改或获取USIM文件内容时，3G格式文件内容与GSM格式文件内容的互转换，包括以下几种情况：
GSM格式的文件内容与USIM中对应文件内容一致，则不需转换；
GSM格式的文件内容为USIM中对应文件内容子集，当数据发送给USIM时需要使用缺省字节补足文件内容，从USIM中获取的数据需要删除多余的内 容再返回给GSM协议栈；
GSM格式的文件类型与USIM中对应文件类型不一致，则需根据文件类型完成对应格式的转换；
GSM格式的文件内容与USIM中对应文件内容不相同，根据USIM中其他文件信息，或者根据不同协议要求的格式采用编解码方法使数据匹配；
USIM中无法找到GSM终端所操作的SIM文件所对应的文件，仅有EFphase一个文件，如果USIM支持USAT功能则phase值为3，否则为2。
为解决以上问题，本发明还提供一种实现以上方法的GSM终端访问3GUSIM卡装置，在GSM终端协议栈与卡片之间增加一个转换模块，在开启终端对卡进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是SIM卡，转换模块则不起作用，如果是3G USIM卡，则通过转换模块实现GSM协议栈与卡片的信息交互，从而完成GSM终端和卡片的信息交互和数据转换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是，可以使GSM终端的协议栈能够正常的访问3G USIM卡并从卡片中获取出相应的信息，并能使卡片完成最基本的一些业务功能，比如不依赖于网络的短消息、电话簿的存储和修改等。当USIM卡片中的信息与GSM网络兼容时，还可以使该卡片在GSM网络上注册使用。
附图说明
图1是本发明GSM终端访问3G USIM卡方法流程图；
图2是判断卡片类型的流程图；
图3是本发明GSM终端访问3G USIM卡方法读取文件操作实施例流程图
图4是本发明GSM终端访问3G USIM卡装置结构图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明GSM终端访问3G USIM卡的方法及装置作进一步详细说明，公知实现方式不再详述，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。
以下EF开始的文件名称，如EFimsi、EFfplmn、EFecc、EFsst、EFust、EFphase等，是对于卡片中文件的表示格式，为现有技术，不再详细描述。
本发明提供一种GSM终端访问3G USIM卡的方法，如图1所示，在开启终端对卡片进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是3G USIM卡，则通过转换操作实现GSM协议栈与卡片的信息交互；所述转换操作包括GSM终端发送到USIM的操作命令头的转换，USIM返回的状态字到GSM状态字的转换，USIM返回的文件控制参数到GSM文件属性的转换，以及在修改或获取USIM文件内容时，3G格式文件内容与GSM格式文件内容的互转换。
图2是判断卡片类型的流程图。在激活卡片后，需要判断卡片类型，才能判断是否采用转换操作来实现GSM终端对USIM的访问。具体的步骤为：
步骤1：激活卡片，完成ATR与PPS等过程；
步骤2：使用3G格式构造选择MF目录的指令，发送到卡片；
步骤3：判断卡片返回的状态字，设置一个全局变量作为3G指令支持类型的记录标志，当返回处理正确的状态字，则记录标志记录支持3G指令，否则，记录不支持；
步骤4：完成指令后进行一次热复位，保证卡片返回初始状态；
步骤5：使用GSM格式构造选择MF目录的指令，发送到卡片；
步骤6：判断卡片返回的状态字，设置一个全局变量作为GSM指令支持类型的记录标志，当返回处理正确的状态字，则记录标志记录支持GSM指令，否则，记录不支持；
步骤7：判断3G指令支持记录标志，如果支持进入步骤8，否则进入步骤9；
步骤8：判断2G指令支持记录标志，如果支持进入步骤10，否则进入步骤11；
步骤9：判断2G指令支持记录标志，如果支持进入步骤12，否则进入步骤 13；
步骤10：卡片为复合卡，不需要转换操作进行转换，进行一次热复位后，直接使用GSM协议栈访问复合卡的SIM应用；
步骤11：卡片为USIM卡，需要转换操作才能实现GSM终端对卡片的访问，进行一次热复位后，通过转换操作开始USIM的初始化流程；
步骤12：卡片为SIM卡，与原有流程保持一致；
步骤13：卡片异常，无法识别。
本发明方法主要使用在步骤11所描述的情况下。
图3是GSM终端访问3G USIM卡方法读取文件操作流程图，包含了转换操作对指令格式、状态字节、文件控制参数以及文件内容的转换流程。从图中可以看出具体的转换步骤为：
步骤一：GSM终端协议栈发送选择文件的SELECT指令到转换操作，包含5个字节命令头和所选文件的文件ID(发送的数据内容)；
本实施例发送的5个字节命令头为[A0A4000002]，文件ID为6F07，表示选择EFimsi；
步骤二：转换操作对指令的命令头进行转换，根据协议要求转换成对应的3G指令；
SELECT指令需转换CLASS、P1和P2参数，INS和P3参数可以不变，并发送到USIM；
步骤三：USIM收到命令头后判断还有数据从终端发送，回复了过程字节A4(即命令头的INS，要求终端向USIM发送所有需发送的数据)，终端将数据[6F 07]发送给USIM；
步骤四：USIM返回状态字节“61XX”，转换操作根据状态字节映射表转换为对应的GSM状态字“9F YY”并返回给GSM协议栈；
USIM对SELECT指令返回的数据是FCP，与GSM要求获取的文件属性不一致，返回数据长度XX与GSM协议栈实际想获取的长度YY不同，需要在转 换操作根据数据格式不同进行XX与YY的转换；
步骤五：协议栈发送get response指令(卡片有数据返回时协议栈利用其获取数据)获取数据，要求长度为YY，转换操作将其转换为对应的3G指令后发送给USIM(获取数据长度由YY变为XX)；
步骤六：USIM返回文件的FCP，转换操作再通过其他操作获取FCP中没有包含的GSM文件属性的其他信息；
步骤七：获取完信息后按照GSM文属性的格式进行数据编码，将转换后的数据发送回GSM协议栈。状态字9000对于GSM和3G是一致的，不用转换，可以直接返回；
步骤八：文件选定后，进行读取操作，协议栈通过对文件信息的判断再次发送读取指令，转换操作对指令的命令头进行转换后发送到USIM；本实施例读取指令为[A0B0000009]；
步骤九：USIM返回获取的数据，数据格式需从3G格式转换成GSM格式，同时上报状态字9000。本实施例中，该文件内容3G格式与GSM格式相同，不需转换，则返回的数据为[data(len＝09)]9000；
对于各个发送给USIM的控制指令(包含命令头和发送的数据内容)，各APDU中带的命令头和数据是分别转换的，不同模式协议所规定5个字节的命令头不相同，指令都是协议栈发给卡的，本发明方法采用以下分类处理的转换原则来完成GSM指令命令头到3G指令格式的转换：
1、3G指令兼容的GSM命令头参数，转换操作将其直接转换成3G指令格式；
2、GSM特有USIM不支持的指令，仅有SLEEP(其对于更早GSM终端，用于在终端与USIM通信间缓冲时间用，在收到了此指令的状态字节响应后，774个时钟周期内终端不会再发指令到USIM，在新的GSM终端中没有使用)，可以不与USIM进行信息交互，由转换操作直接返回GSM协议栈操作成功的状态字(9000)即可，对USIM不会有实际影响；
3、相同操作命令头各字节取值不一样，则由转换操作根据协议上的映射关系将GSM命令转换为3G命令头，再发送给USIM。
对于USIM返回的状态字的转换，本发明方法根据协议的描述生成一个映射表来显示GSM状态字与3G状态字的对应关系，在转换操作进行状态字的转换时，依据映射表来进行转换，见表1所示。对于GSM协议中不支持的状态字由转换操作根据3G协议要求进行内部处理或者向GSM协议栈回复错误状态字。
表1、常用USIM和SIM主要状态字节的映射表
| SIM状态字(SW1/SW2) | USIM状态字(SW1/SW2) |
| 90 00 | 90 00 |
| 91 XX | 91 XX |
| 93 00 | 93 00 |
| 92 0X | 63 CX |
| 9F XX | 61 XX |
| 9E XX | 62 XX/63XX当指令为ENVELOP时 |
| 92 40 | 65 81 |
| 94 00 | 69 86 |
| 94 04 | 6A 82/6A83 |
| 94 08 | 69 81 |
| 98 04 | 69 82 69 83 63 CX |
| 98 40 | 63 CX |
| 98 50 | 98 50 |
| 67 XX | 67 XX |
| 6B XX | 6B XX 6A 86 |
| 6D XX | 6D 00 |
| 6E XX | 6E 00 |
| 6FXX | 6FXX |
3G USIM的文件控制参数和GSM SIM的完全不一样，使用的是TLV(标签长度值)格式进行编码的(参见ETSI TS 102221)，而GSM SIM中是按照不同字节表示不同意义的(参见GSM 11 11)。本发明方法在转换操作定义一个共用体，然后解析USIM返回的FCP，将FCP对应于GSM文件属性的相关信息(如，文件ID，文件长度等)添加到共用体中，再对应于GSM SIM中的文件属性格式进行编码，组装成GSM的数据格式返回给GSM协议栈。
特别地，仅从USIM所返回的信息中，无法获取组装GSM数据的完整信息时，需要转换操作通过特殊处理来补充获取，所述特殊处理方法为：协议栈发送选择(SELECT)指令，转换操作依据前述内容转换指令格式后发送到USIM；经过对过程字节以及传输层的对应处理，USIM返回了文件参数，根据操作的文件是DF还是EF(普通文件)，进行解码获取不同的信息，添加到共用体中；如果是EF，则发送获取剩余次数的指令，从USIM中获取各个CHV的验证码及解锁码的剩余次数，并保存到共用体中后，再将共用体中的参数按照GSM 11 11协议的规定，编码成对应的数据格式并发送给GSM协议栈；
GSM协议栈只会处理GSM协议中规定的文件内容及格式，转换操作需要将从USIM中获取的文件内容转换为GSM格式返回给协议栈，同时GSM协议栈需要修改USIM中的文件内容时，需要转换操作将GSM的文件内容格式转换成3G的格式发送给USIM。根据文件相互关系的不同，转换的方法有以下几种：
1.GSM格式的文件内容与USIM中对应文件内容一致，则不需转换；比如EFimsi，内容完全一致；
2.GSM格式的文件内容为USIM中对应文件内容子集，当数据发送给USIM时需要使用缺省字节补足文件内容，从USIM中获取的数据需要删除多余的内容再返回给GSM协议栈；比如EFfplmn，文件内容中USIM的PLMN个数比GSM文件中的多；
3.GSM格式的文件类型与USIM中对应文件类型不一致，则需根据文件类型完成对应格式的转换；如EFecc文件，在USIM中是记录型文件，在GSM中是二进制文件，转换时需要将所有的USIM中的ECC(紧急呼叫号码)记录封装到一个二进制文件中；
4.GSM格式的文件内容与USIM中对应文件内容不相同，根据USIM中其他文件信息，或者根据不同协议要求的格式采用编解码方法使数据匹配；比如GSM格式中的EFsst和USIM中的EFust，内容中各字节意义全不相同，需要取出数据再根据对应协议的格式要求完成新格式内容的编码；
5.USIM中无法找到SIM文件所对应的文件，仅有EFphase，如果USIM支持USAT功能(见协议GSM 11 14相关规定，其描述的就是GSM中的STK功能，对应到3G就是USAT功能)则phase值为3，否则为2，USIM不可能是PHASE1类型，故phase值不可能为0；其中，phase取值规定见协议GSM 11 11，其值为0、2、3。
一种实现以上方法的GSM终端访问3G USIM卡装置，在GSM终端协议栈与卡片之间增加一个转换模块，在开启终端对卡进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是SIM卡，转换模块则不起作用，如果是3G USIM卡，则通过转换模块实现GSM协议栈与卡片的信息交互，从而完成GSM终端和卡片的信息交互和数据转换。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种GSM终端访问3G USIM卡的方法，其特征在于，在开启终端对卡片进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是3G USIM卡，则通过转换操作实现GSM协议栈与卡片的信息交互；所述转换操作包括GSM终端发送到USIM的操作命令头的转换，USIM返回的状态字到GSM状态字的转换，USIM返回的文件控制参数到GSM文件属性的转换，以及GSM终端在修改或获取USIM文件内容时，3G格式文件内容与GSM格式文件内容的互转换。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述GSM终端发送到USIM的操作命令头的转换包括：
3G指令兼容的GSM命令头参数，转换操作将其直接转换成3G指令格式；
GSM特有USIM不支持的指令，不与USIM进行信息交互，由转换操作直接返回GSM协议栈操作成功的状态字；
相同操作命令头各字节取值不一样，则由转换操作根据协议上的映射关系将GSM命令转换为3G命令头，再发送给USIM。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述USIM返回的状态字到GSM状态字的转换包括依据各状态字节表示的意义建立3G状态字节和GSM状态字节的映射表，当USIM完成了处理，返回了数据或者状态字节，按照映射表，将3G状态字转换成对应的GSM状态字节；如果有返回的数据，则依据协议要求将USIM返回的数据转换成GSM协议要求的格式。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述USIM返回的文件控制参数到GSM文件属性的转换，包括设置一全局共用体变量，用于保存GSM文件属性中需要而FCP中没有包含的信息。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，无法获取组装GSM数据的完整信息时，需要转换操作通过特殊处理来补充获取，所述特殊处理方法为：协议栈发送选择指令，转换操作依据前述内容转换指令格式后发送到USIM；经过对过程字节以及传输层的对应处理，USIM返回了文件参数，根据操作的文件是DF还是EF，进行解码获取不同的信息，添加到共用体中；如果是EF，则发送获取剩余次数的指令，从USIM中获取各个CHV的验证码及解锁码的剩余次数，并保存到共用体中后，再将共用体中的参数按照GSM 11 11协议的规定，编码成对应的数据格式并发送给GSM协议栈；
其中，DF是指GSM目录文件，EF是指普通文件。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述在修改或获取USIM文件内容时，3G格式文件内容与GSM格式文件内容的互转换，包括以下几种情况：
GSM格式的文件内容与USIM中对应文件内容一致，则不需转换；
GSM格式的文件内容为USIM中对应文件内容子集，当数据发送给USIM时需要使用缺省字节补足文件内容，从USIM中获取的数据需要删除多余的内容再返回给GSM协议栈；
GSM格式的文件类型与USIM中对应文件类型不一致，则需根据文件类型完成对应格式的转换；
GSM格式的文件内容与USIM中对应文件内容不相同，根据USIM中其他文件信息，或者根据不同协议要求的格式采用编解码方法使数据匹配；
USIM中无法找到GSM终端所操作的SIM文件所对应的文件，仅有EFphase一个文件，如果USIM支持USAT功能则phase值为3，否则为2。
7.一种实现权利要求1-6所述任一方法的GSM终端访问3G USIM卡装置，其特征在于，在GSM终端协议栈与卡片之间增加一个转换模块，在开启终端对卡进行激活操作后，依据卡片所支持的指令情况来判断插入终端的智能卡类型，如果是SIM卡，转换模块则不起作用，如果是3G USIM卡，则通过转换模块实现GSM协议栈与卡片的信息交互，从而完成GSM终端和卡片的信息交互和数据转换。
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