CN102422553A - 近场通信设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于在设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径的近场通信设备(100)，其中所述设备(100)包括：所述处理单元(102)以及与所述处理单元相连的控制单元(101)，其中所述控制单元(101)适用于在所述控制单元和所述外部设备(104)之间建立通信，以便经由用作网关的所述控制单元在所述处理单元和所述外部设备之间提供通信路径。

Description

近场通信设备
技术领域
本发明涉及一种近场通信设备，用于在所述设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径。
除此之外，本发明涉及一种方法，用于在所述设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径。
另外，本发明涉及一种通信系统。
此外，本发明涉及一种程序元件。
再者，本发明涉及一种计算机可读介质。
背景技术
在移动设备，特别是移动电话中使用的应用程序数量越来越多。因此，移动电话执行的通信方式变化了。例如近场通信(NFC)被移动电话采用用于诸如智能型海报(smart poster)、购票、支付等各种应用程序。例如ETSI(European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准化协会)正在规定主机控制器接口和单线协议(single wireprotocol)标准，用于UICC(通用集成电路卡)主机(例如SIM卡)与NFC设备(移动电话中的NFC芯片)的交互作用。该标准还可以用于移动主机(移动终端的主处理机)与所述NFC设备之间的交互作用。
在这种NFC功能(enabled)设备中，典型地有一个或者多个安全元件(用于存储交易相关信息的安全存储器)。SIM(客户识别模块)卡或者UICC也是这种安全元件，并且可以有其他形式，诸如在可移动SDIO(安全数字输入输出)存储卡中的安全元件或者非接触式安全元件(嵌入或者集成在NFC集成电路(IC))。典型地，SIM卡或者SDIO卡存储器具有与移动主处理机的接触式接口。无论所述设备是否允许NFC功能，都可以用于各种操作，诸如配置、下载应用程序和恢复状态信息至所述安全元件，这些操作受诸如ISO 7816等协议的控制。通常，移动电话需要在所述NFC设备与主机之间以及UICC与主机之间建立连接。
发明内容
本发明的目标是提供一种有效的、简单的近场通信设备，用于在所述近场通信设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径。
为了实现上述目标，提供了根据独立权利要求所述的一种用于在所述设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径的近场通信设备，一种通信系统，一种在近场通信设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径的方法，以及程序元件和计算机可读介质。
根据本发明的典型实施例，提供了一种近场通信设备，用于在所述设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径，所述设备包括所述处理单元和与所述处理单元相连的控制单元，其中所述控制单元适用于在所述控制单元和所述外部设备之间建立通信，用于经由用作网关(gateway)的所述控制单元在所述处理单元和所述外部设备之间提供通信路径。
根据本发明的又一个典型实施例，提供了一种用于在近场通信设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径的方法，其中所述方法包括：在近场通信设备的控制单元与所述外部设备之间建立通信，以及经由用作网关的所述控制单元在所述处理单元与所述外部设备之间提供通信路径。
根据本发明的另一个典型实施例，提供了一种通信系统，所述通信系统包括具有上述特征的近场通信设备和外部设备。
根据本发明的另外一个典型实施例，提供了一种程序元件(例如软件程序、源代码或者可执行代码)，当被处理器执行时，所述程序元件适用于控制或者执行具有上述特征的方法。
根据本发明的还有一个典型实施例，提供了一种计算机可读介质(例如CD、DVD、USB记忆棒、软盘或者硬盘)，在所述计算机可读介质中存储有计算机程序，当被处理器执行时，所述计算机程序适用于控制或者执行具有上述特征的方法。
可以根据本发明实施例执行的在处理单元和外部设备之间提供通信路径可以利用计算机程序即软件、或者利用一个或者多个专用的电子优化电路即硬件、或者混合形式即利用软件部件和硬件部件来实现。
术语“近场通信”(NFC)可以表示近程高频无线通信技术，能够在短距离内实现设备之间的数据交换，例如10厘米或者约4英寸。所述技术是ISO/IEC 14443感应卡(proximity-card)标准(非接触式卡，RFID)的简单扩展，所述标准把智能卡和读取器(reader)的接口结合在单个设备中。NFC设备既可以与现有的ISO/IEC 14443智能卡和读取器通信，又可以与其他NFC设备通信，因而与已经用于公共交通和支付的现有非接触式基础设施兼容。NFC和本发明例如可以用于移动电话中。
术语“处理单元”可以表示例如SIM(客户识别模块)卡、UICC(通用集成电路卡)或者在通信设备中的任何其他安全元件。
术语“控制单元”可以表示能够为处理单元提供与外部设备的网关的任何一种单元。
所述通信设备可以经由所述控制单元提供网关，使得所述外部设备和所述处理单元之间不存在直接的通信路径。这样，可以提供一种安全的设备，因为对所述处理单元没有直接的访问，所述处理单元可以是任何一种安全元件。
在下文中，还将阐明所述近场通信设备的其他典型实施例。然而，这些实施例也应用于所述通信系统、所述方法、所述程序元件和所述计算机可读介质。
根据本发明的一个实施例，所述控制单元可以适用于切换与多个外部设备的通信。因此，多个外部设备可以与所述处理单元通信。这种通信可以通过不同的通信路径，例如直接地经由接触式接口和相关的协议(ISO 7816)或者间接地经由非接触式前端(NFC IC)。NFC IC可以用作所述SIM卡或处理单元与移动主处理机之间的桥梁。
根据本发明的实施例，所述控制单元适用于控制与多个外部设备通信的同步。因此，可以组织所述通信，使得在不同的外部设备之间没有干扰。
根据本发明的实施例，所述处理单元是安全元件。安全元件可以用于按照非常难以折衷的方式来存储用户的数字ID，诸如付款人。用在所述“安全NFC”技术中的安全元件能够实现移动设备的多功能范围的敏感应用，例如支付交易。SIM卡、安全闪存卡或者嵌入式安全控制器可以用作安全元件。在本文中，所有安全相关的交易和数据可以用所述安全元件来操作。安全NFC可被看作集成在移动设备中的安全容器。不同的应用程序可被存储在这种安全容器内，其运行不依赖于彼此和所述移动设备本身。
根据本发明的实施例，所述处理单元是通用集成电路卡或者客户识别模块卡。
术语“客户识别模块”(SIM)卡可以表示可拆卸式SIM卡上的SIM，其上安全地存储有若干数据，例如用于识别诸如计算机和移动电话等移动技术设备上的用户的服务用户密钥(service-subscriber key)(IMSI)。
术语“通用集成电路卡”(UICC)可以表示用在GSM和UMTS网络的移动终端中的智能卡。所述UICC可以保证各种个人数据的完整性和安全性。
根据另一个实施例，所述控制单元适用于采用单线协议建立与所述处理单元的通信。单线协议(SWP)可以是所述SIM卡与移动电话中的NFC芯片之间单线连接的规范。
根据本发明的实施例，所述处理单元免于与所述外部设备的直接通信连接。因此，由于不存在其他通信路径，这种设备的安全性提高了。
根据本发明的实施例，所述设备是移动设备。
根据本发明的另一个实施例，所述设备实现为至少是以下设备之一：移动电话、助听器、录音机、电话会议设备、便携式音频播放器、便携式视频播放器、头戴式显示器、医疗通信系统、佩戴式(body-worn)设备、DVD播放器、CD播放器、硬盘媒体播放器、英特网收音机设备、公共娱乐设备和MP3播放器。
在下文中，还将阐明所述通信系统的其他典型实施例。然而，这些实施例也应用于所述近场通信设备、所述方法、所述程序元件和所述计算机可读介质。
根据本发明的实施例，所述外部设备是移动主机。移动主机可以是经由所述控制单元与所述处理单元相连的任何一种外部设备或者便携式终端。
所述近场通信(NFC)设备可以适用于与所述外部设备的无线通信，特别是用于从所述NFC设备读取数据的读取装置。为此目的，所述NFC设备和读取装置可以包括相应的传输元件。例如，所述NFC设备可以包括天线，其中所述读取装置可以包括相应的接收天线。然而，本发明的设备不局限于无线的或者非接触式的数据传输，但是原则上也应用于无线通信。
根据下文所描述的实施例示例可以理解本发明的上述方面和其他方面，并且参考这些实施例的示例阐明了这些方面。
附图说明
在下文中，将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不局限于此。
图1阐释了根据本发明典型实施例所述的近场通信设备。
图2阐释了根据本发明的另一个典型实施例所述的近场通信设备和系统。
图3阐释了传统通信系统的简化系统概述。
图4阐释了处理单元(UICC)与控制单元(NFC设备)之间的接口通信。
具体实施方式
图中的图表都是示意图。在不同的图中，用相同的参考符号表示类似的或者等同的元件。
像移动电话这样典型的NFC功能设备具有安全存储元件，多数以SIM卡(UICC)的形式。在下文中，描述了一种利用所述NFC IC(非接触式前端：CLF)从所述移动主处理机访问这种安全元件的替代和统一的方法。
在普通NFC功能设备中，典型地存在一个或者多个安全元件(用于存储交易相关信息的安全存储器)。SIM(UICC)卡也是这种安全元件，并且可以有诸如在可拆卸式SDIO存储卡中的安全元件或者非接触式安全元件的其他形式。典型地，SIM卡或者SDIO卡存储器具有与移动主处理机的接触式接口。这可以用于各种操作，诸如配置、下载应用程序和恢复状态信息至所述安全元件，这些操作受像ISO 7816协议的控制。
在图3中描述了一种典型系统。在NFC功能设备300的情况下，所述NFC IC 301为这些安全元件302、303提供了一种非接触式前端，所述安全元件对外部RF读取器可见或者通过RF读取包括天线305的非接触式卡，从而使这些安全元件成为非接触式安全元件。SIM卡与所述NFCIC之间的接口由ETSI SWP和ETSI HCI标准定义。所述移动主处理机304通过另一个接口也与所述NFC IC相连。这个连接典型地用于配置所述NFCIC以及获取状态信息。传递给所述移动主处理机的这样一组状态信息(交易ID、交易起始、交易终止等)包含在外部读取器和所述SIM卡之间发生了什么交易。
图4阐释了NFC主机控制器接口。ETSI在技术规范ETSI TS 102613V7.4.0(2008-12)-SWP和ETSI TS 102622 V7.3.0(2008-12)-HCI中定义了UICC(SIM)或者智能卡与非接触式前端(NFC设备)之间的接口。所述NFC HCI的基本概念是如图4所示的主机与主处理机之间的标准化命令响应与事件交换机制(standardized Command-Response and Eventexchange mechanism)。所述命令交换使用称作管线的逻辑连接而发生在代表具体特征/模块的门(gate)之间。
所述ETSI HCI规范详细描述了用于智能卡/UICC与CLF接口的具体的门、管线、命令、响应和事件。在本发明中使用的机制类似于用于NFC IC的机制，把通过所述S2C接口(也称作NFC-WI或者NFC有线接口)与所述NFC IC相连的SmartMX安全元件暴露给所述移动主处理机。所述NFC-WI基本上用于将所述安全元件暴露于所述外部RF读取器，但是也用于通过所述NFC IC使得所述主处理机可访问所述安全元件。
如图3所示，所述SIM卡302和类似的安全存储元件303通过两个接口与所述移动主处理机304相连。直接地经由接触式接口(在移动主处理机和UICC之间的直接链接)和相关的协议(ISO 7816)以及间接地经由非接触式前端(NFC IC)。NFC IC 301用作所述SIM卡与移动主处理机之间的桥梁。
在典型的NFC应用中，用作安全存储器的SIM卡需要使用ISO7816命令来管理，例如下载应用程序、设置权限和启用/禁用从外部RF读取器可见的应用程序、知道从外部读取器访问的是哪个应用程序等。所述多个接口实现应用，需要通过用于安全存储相关功能的两个不同接口访问所述SIM卡。所有基于ISO7816的通信都需要经由接触式接口。关于外部RF读取器访问的信息只能通过所述NFC IC移动主处理机接口获得。
由于采用NFC IC的应用程序与采用ISO7816接触式链接的应用程序可以是不同的软件实体，当必须执行相互依赖顺序时需要同步机制的事实，这将更为复杂。同样重要的是避免这两个接口之间以及当经由外部RF读取器通过NFC IC访问时同时访问SIM卡。这可以导致交易冲突或者由外部读取器完成的交易的失败。
为了克服由多个接口造成的问题，提供了一种近场通信设备，其中所述NFC IC提供了一种向SIM卡发送ISO7816命令的机制。如图1所示。当所有与SIM 102的通信都经由NFC IC 101时，可以实施优先级访问方针，以避免任何交易同步或交易冲突或交易失败的问题，例如使某些访问相互排斥。
这种解决方案利用了以下事实：即NFC IC通过SWP接口与SIM相连，通过其他接口与移动主处理机104相连，以及通过RF与外部RF读取器相连。其次，在典型情况下，在SIM已经被RF读取器和NFC IC之间的NFC协议交互作用激活后，所述外部RF读取器与SIM(SIM的安全存储)利用ISO7816协议交互作用。第三，所述NFC IC还可以用作代表主处理机的读卡器。
在这种情况下，NFC IC检测所述场内的外部非接触式卡，激活它们并且将该激活通知所述移动主处理机。在此之后，所述移动主处理机可以利用像ISO7816的协议与外部卡交易，所述协议依赖于卡的类型。
因此，NFC IC或者控制单元可以结合这三个读取器SIM的激活特征，用于移动主处理机、NFC IC与SIM之间ISO7816交互信道，以便对SIM卡(代表移动主处理机)模拟外部RF读取器，并且可以给所述移动主处理机提供向SIM卡发送ISO7816命令的信道。因此，所有与SIM卡的NFC相关通信都可以经由NFC IC用单个接口完成。
在此使用的NFC IC或者控制单元101可以包括天线、RF读取器门和RF技术处理器。可以经由NFC-WI或者某些其他接口与附加安全元件103通信以及经由SWP与UICC 102通信。
所述处理单元或者NFC IC为移动该主机提供了一种机制，用于向SIM卡配置读取器模拟模式的NFC IC，如图2所示。在需要访问SIM 202用于ISO7816命令交换的任何时候，所述主处理机204发布这一命令。当该模式被激活时，NFC IC 201将能够实现按照检测和激活外部卡相同的方式来在读取器模式中发现SIM卡202或者其他可选安全元件203。
NFC IC如同存在外部读取器那样选择并且激活SIM卡。NFC IC如同所述卡是外部卡那样通知移动主处理机该卡对于所述移动主机处理器的激活。在此之后，所述移动主机可以如同所述卡是采用诸如ISO7816协议的外部卡那样与所述SIM卡交易。
由于NFC IC有两种不同的模式，因此可以容易地使在移动主处理机和外部RF读取器205之间对SIM的访问相互排斥。当NFC IC把SIM暴露给外部RF读取器时，它处于所谓的“卡模拟”模式。当NFC IC把SIM暴露给移动主处理机时，它处于所谓的“读卡器”模式。
所述通信系统200给NFC应用程序提供了单个接口，用于使用NFCIC访问SIM。当在系统中存在多个安全元件时，例如通过SWP与NFC IC相连以及通过接触式接口与移动主处理机相连的双SIM卡或者SDIO型安全存储器，单个访问接口也是有利的。
所述系统固有地避免了经由接触式接口以及经由NFC IC对SIM访问之间的任何访问冲突和同步的问题。它利用外部RF读取器和移动主处理机避免了SIM的访问冲突和同步问题。
此外，它可能降低了对SIM的接触式接口上的用于提供支持ISO7816交互作用的引脚的需要。这些引脚可被用于某些其他功能。由于所述模式对SIM卡是透明的，所述系统在SIM实施中不需要任何变化，并且由于已经执行了访问外部卡的方法，不需要移动主处理机一侧具有新的机制。
应当注意，术语“包括”不排除其他元件或者特征，以及“一个”不排除多个。同样，可以对结合不同实施例描述的元件进行组合。
还应当注意，权利要求中的参考符号不应该解释为是对权利要求范围的限制。

Claims (13)

1.一种近场通信设备(100)，用于在设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径，所述设备(100)包括：
所述处理单元(102)；
与所述处理单元相连的控制单元(101)；
其中所述控制单元(101)适用于在所述控制单元和所述外部设备(104)之间建立通信，用于经由用作网关的所述控制单元在所述处理单元和所述外部设备之间提供通信路径，
其中所述控制单元(101)适用于切换与多个外部设备的通信。
2.根据权利要求3所述的设备(100)，其中
所述控制单元(101)适用于控制与多个外部设备通信的同步。
3.根据权利要求1所述的设备(100)，其中
所述处理单元(102)是安全元件。
4.根据权利要求1所述的设备(100)，其中
所述处理单元(102)是通用集成电路卡或者客户识别模块卡。
5.根据权利要求1所述的设备(100)，其中
所述控制单元(101)适用于使用采用单线协议来建立与所述处理单元(102)的通信。
6.根据权利要求1所述的设备(100)，其中
所述处理单元(102)没有与所述外部设备的直接通信连接。
7.根据权利要求1所述的设备(100)，其中
所述设备(100)是移动设备。
8.根据权利要求1所述的设备(100)，
所述设备实现为至少以下设备之一：移动电话、助听器、录音机、电话会议设备、便携式音频播放器、便携式视频播放器、头戴式显示器、医疗通信系统、佩戴式设备、DVD播放器、CD播放器、硬盘媒体播放器、英特网收音机设备、公共娱乐设备和MP3播放器。
9.一种通信系统(200)，包括根据权利要求1所述的设备以及外部设备(204、205)。
10.根据权利要求10所述的通信系统，其中
所述外部设备(204)是移动主机。
11.一种用于在近场通信设备的处理单元与外部设备之间提供通信路径的方法，所述方法包括：
在所述近场通信设备的控制单元与所述外部设备之间建立通信，以及
经由用作网关的所述控制单元在所述处理单元与所述外部设备之间提供通信路径，
由所述控制单元切换与多个外部设备的通信。
12.一种计算机可读介质，其中存储有用于在处理单元和外部设备之间提供通信路径的计算机程序，当处理器执行所述计算机程序时，所述计算机程序适用于执行或者控制根据权利要求11所述的方法。
13.一种程序元件，用于在处理单元与外部设备之间提供通信路径，当处理器执行所述程序元件时，所述程序元件适用于执行或者控制根据权利要求11所述的方法。
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