CN105554912A - 基于虚拟sim/usim的物联网终端 - Google Patents

基于虚拟sim/usim的物联网终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其二维码模块提供用于鉴权认证的二维码图像，外联终端扫描该二维码图像将绑定请求发送至虚拟卡运维服务器，完成绑定操作，入网信息存储模块用于存储与物联网终端的唯一识别号进行绑定了的多个虚拟SIM/USIM卡号，最优卡号分配模块用于在该多个虚拟SIM/USIM卡号中选取最优卡号进行通信，加密解析模块获取数据传输单元的唯一识别号，并根据该唯一识别号随机生成密钥，加密解析模块通过该密钥对通信时的所有数据进行加密处理。本发明利用虚拟卡号替换物联网终端中的实体SIM卡，使物联网终端与外联终端之间始终以最优方式进行交互通信，外联终端在与物联网终端可通过二维码图像完成鉴权认证操作。

Description

基于虚拟SIM/USIM的物联网终端
技术领域
本发明涉及物联网通信领域，特别是涉及基于虚拟SIM/USIM的物联网终端。
背景技术
随着时代与技术的进步，人类对移动性和信息的需求急剧上升，移动通信和互联网成为当今最具发展潜力和市场前景的业务领域。由于应用和技术在智能手机客户端的转移和实现，物联网代表了下一代信息技术发展方向。其中，物联网业务不仅是信息化和工业化融合的切入点，同时也是移动通信运营商信息服务转型的方向之一。
M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，从广义上M2M可代表机器对机器（MachinetoMachine）人对机器（MantoMachine）、机器对人（MachinetoMan）、移动网络对机器（MobiletoMachine）之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。
在物联网业务开展过程中，嵌入式SIM/USIM卡承载着运营商的码号资源，也是物联网终端接入无线网络的身份标识，同时，还能够提供安全的通信、存储服务，能够承载和处理各种增值应用，因此，随着物联网产业的发展，嵌入式SIM/USIM卡的应用与发展越来越快，其在金融、物流、家居等方面得到更广泛的应用同时也为广大用户提供了无缝链接的信息处理能力。
然而由于大量物联网应用终端不断涌入移动互联网，用户身份识别的重要性和必要性得到了越来越多的关注，尤其是金融等涉及隐私和商业价值的信息的应用不断加入，给物联网中用户个人信息的保密性、安全性提出新的更高的要求。
传统物联网应用中通常采用的是最原始的用户名加口令的方式，非常容易由于外部泄漏等原因或通过口令猜测、线路窃听、重放攻击等手段导致合法用户身份被伪造；以及防不胜防的病毒和木马，使得物联网用户也随时面临ID被盗、隐私泄露等威胁，网站受攻击和密码泄露事件也时有发生，用户面临着日益严峻的信息安全和隐私问题。因此，在电子商务等互联网应用中，越来越多的服务机构采用新型身份认证机制，如SIM/USIM短信认证服务。它采用用户名、密码+短信验证码双因子认证方式，很好地解决了安全问题。但由于目前短信验证易用性差，应用智能化程度低，所以无法普遍应用于日益众多的物联网业务服务。同时，越来越多的物联网用户希望能够在移动的过程中，使设备能高速地接入互联网，通过移动通信与互联网相结合方式，使M2M真正成为一种安全易用的新物联方式，其也必将成为物联网发展的新趋势。
由于目前物联网终端种类繁多，形态各异，行业终端设计处于各自为政阶段，物联网终端缺乏行业标准和规范，终端生产厂家或者集成商需要针对不同的行业终端设计独立的监管维护系统，导致资源浪费，投入产出比不高。
因此，如何管理M2M终端，使得协议、配置、维护、监控、软硬件接口标准化，对终端设备进行统一管理和控制，解决目前物联网产业中严重存在的孤岛式、低重用性、高成本，以及信息安全传输隐患和物联网终端生命状态的不可知的问题，是进入万物互联首先要考虑的一个问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，利用虚拟SIM/USIM卡号替换物联网终端中的实体SIM卡，使物联网终端与外联终端之间始终以质量最优、资费最少或性价比最高的方式进行交互通信，外联终端在与物联网终端可通过二维码图像完成鉴权认证操作。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，所述物联网终端包括二维码模块、最优卡号分配模块、加密解析模块和入网信息存储模块。
所述二维码模块用于提供外联终端与物联网终端在匹配绑定时进行鉴权认证的二维码图像，外联终端扫描该二维码图像将绑定请求发送至虚拟卡运维服务器，完成该物联网终端与该外联终端的匹配绑定操作。
所述入网信息存储模块用于存储与物联网终端的唯一识别号进行绑定了的多个虚拟SIM/USIM卡号。
所述最优卡号分配模块用于在该多个虚拟SIM/USIM卡号中选取最优卡号进行通信。
所述加密解析模块获取数据传输单元的唯一识别号，并根据该唯一识别号随机生成密钥，加密解析模块通过该密钥对通信时的所有数据进行加密处理。
进一步的，所述最优卡号分配模块通过以下多种方式中的一种或多种组合进行选取最优卡号：
①根据用户在物联网终端的自定义设置的控制指令调用入网信息存储模块中相应的虚拟SIM/USIM卡号，并以该虚拟SIM/USIM卡号为最优卡号进行通信；
②根据经虚拟卡运维服务器验证通过后的由物联网终端的上位数据中心或作为管理端的外联终端发出的控制指令，调用入网信息存储模块中相应的虚拟SIM/USIM卡号，并以该虚拟SIM/USIM卡号为最优卡号进行通信；
③最优卡号分配模块对每个虚拟SIM/USIM卡号的每个参数赋予相应的权值，对该多个虚拟SIM/USIM卡号的相同的参数进行比较，对相对较优的参数赋予高权值，对相对较差的参数赋予低权值，并将各参数与其相应的权值存储在入网信息存储模块中，在进行通信时，最优卡号分配模块根据通信模式的类型调用各个虚拟SIM/USIM卡号的与该通信模式相应的参数的权值，并进行累加求和，最优卡号分配模块在对该各个累加求和得到的总权值进行比较，选择总权值最高的相应虚拟SIM/USIM卡号作为最优卡号进行通信。
进一步的，所述多个虚拟SIM/USIM卡号中包括不同运营商和/或不同资费的卡号。
进一步的，所述参数至少包括信号强度、通信质量、语音资费、视频资费、流量资费和短信资费中多种的组合。
进一步的，所述通信模式包括语音通信模式、视频通信模式、流量通信模式和短信通信模式。
进一步的，所述物联网终端还包括权值设定模块，该权值设定模块根据权值修改指令对高权值和低权值的具体数值进行修改。
进一步的，所述最优卡号分配模块能实时、定时或在触发通信时检测最优卡号，使最优卡号始终为总权值最高的虚拟SIM/USIM卡号。
进一步的，所述最优卡号分配模块还提取入网信息存储模块中各个虚拟SIM/USIM卡号的运营商参数，将各个虚拟SIM/USIM卡号按运营商分类标记，提供运营商切换接口，以接收运营商切换指令，并根据运营商切换指令，将最优卡号切换为相应运营商的虚拟SIM/USIM卡号中的最优卡号。
进一步的，所述物联网终端还包括身份验证模块，身份验证模块用于验证与该物联网终端进行通信的外联终端的身份合法性，在通过验证后，将所述唯一识别号或所述密钥发送至外联终端，以便外联终端对通信数据进行解析和加密。
进一步的，所述物联网终端还包括看门狗，用于监视物联网终端的程序运行状态。
进一步的，所述二维码模块可根据物联网终端的唯一识别号生成并显示用于鉴权认证的二维码图像。
进一步的，所述二维码模块可定时更换二维码图像。
本发明的有益效果是：本发明所提出的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，利用虚拟SIM/USIM卡号替换物联网终端中的实体SIM卡，使物联网终端利用互联网和虚拟卡运维服务器经移动运营商服务器和移动通信网络与外联终端进行交互通信，外联终端在与物联网终端进行鉴权认证时，可通过二维码图像来进行，也可通过移动运营商服务器利用短信认证等方式进行。
本发明通过多个虚拟卡号为物联网终端提供数据服务，在入网信息存储模块中存储多个虚拟SIM/USIM卡号，通过最优卡号分配模块在该多个虚拟SIM/USIM卡号中选取最优卡号实现始终以质量最优、资费最少或性价比最高的方式完成通信连接。
附图说明
图1为本发明物联网终端的电路结构图；
图2为本发明物联网终端的一个具体应用方案的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，该实施例描述了基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，利用虚拟SIM/USIM卡号替换物联网终端中的实体SIM卡，使物联网终端利用互联网和虚拟卡运维服务器经移动运营商服务器和移动通信网络与外联终端进行交互通信，外联终端在与物联网终端进行鉴权认证时，可通过二维码图像来进行，也可通过移动运营商服务器利用短信认证等方式进行。
所述物联网终端包括二维码模块、最优卡号分配模块、加密解析模块和入网信息存储模块。
所述二维码模块用于提供外联终端与物联网终端在匹配绑定时进行鉴权认证的二维码图像，外联终端扫描该二维码图像将绑定请求发送至虚拟卡运维服务器，完成该物联网终端与该外联终端的匹配绑定操作。
进一步的，所述二维码模块可根据物联网终端的唯一识别号生成并显示用于鉴权认证的二维码图像，虚拟卡运维服务器可直接从二维码图像信息中提取对应目标终端的唯一识别号，利于外联终端与目标终端的绑定操作。进一步的，所述二维码模块可定时更换二维码图像，避免二维码被复制，使得该物联网终端被随意绑定。
所述入网信息存储模块用于存储与物联网终端的唯一识别号进行绑定了的多个虚拟SIM/USIM卡号。
本发明中所述多个虚拟SIM/USIM卡号可为不同运营商和/或不同资费的卡号，所述运营商一般包括移动运营商、电信运营商、联通运营商和虚拟运营商等，该不同资费可体现在语音套餐、流量套餐、短信套餐和视频套餐等。
所述最优卡号分配模块用于在该多个虚拟SIM/USIM卡号中选取最优卡号进行通信。
进一步的，所述最优卡号分配模块通过以下多种方式中的一种或多种组合进行选取最优卡号：
①根据用户在物联网终端的自定义设置的控制指令调用入网信息存储模块中相应的虚拟SIM/USIM卡号，并以该虚拟SIM/USIM卡号为最优卡号进行通信；
②根据经虚拟卡运维服务器验证通过后的由物联网终端的上位数据中心或作为管理端的外联终端发出的控制指令，调用入网信息存储模块中相应的虚拟SIM/USIM卡号，并以该虚拟SIM/USIM卡号为最优卡号进行通信；
③最优卡号分配模块对每个虚拟SIM/USIM卡号的每个参数赋予相应的权值，对该多个虚拟SIM/USIM卡号的相同的参数进行比较，对相对较优的参数赋予高权值，对相对较差的参数赋予低权值，并将各参数与其相应的权值存储在入网信息存储模块中，在进行通信时，最优卡号分配模块根据通信模式的类型调用各个虚拟SIM/USIM卡号的与该通信模式相应的参数的权值，并进行累加求和，最优卡号分配模块在对该各个累加求和得到的总权值进行比较，选择总权值最高的相应虚拟SIM/USIM卡号作为最优卡号进行通信。
所述最优卡号分配模块设有最优方式设定接口，用于设定具体以质量最优、资费最少和性价比最高中的哪种方式进行最优匹配，可默认为以资费最少为最优匹配方式，其中性价比最高的意思指质量好资费又少。
进一步的，所述参数至少包括信号强度、通信质量、语音资费、视频资费、流量资费和短信资费中多种的组合。在多个虚拟SIM/USIM卡号中，例如包含虚拟卡号A、虚拟卡号B和虚拟卡号C，若虚拟卡号A、虚拟卡号B和虚拟卡号C当前的信号强度为依次由高至低，则为虚拟卡号A、虚拟卡号B和虚拟卡号C的信号强度赋予由高至低的权值。信号强度、通信质量、语音资费、视频资费、流量资费和短信资费等参数所赋予的权值大小，由其在通信连接时所占权重来决定，如当重通信质量而轻通信资费时，信号强度和通信质量在各个参数中的权值大，当重通信资费而轻通信质量时，语音资费、视频资费、流量资费和短信资费等资费参数在各个参数中的权值大。
进一步的，所述通信模式包括语音通信模式、视频通信模式、流量通信模式和短信通信模式。如当数据传输单元与外联终端以语言通信模式进行连接时，需选择信号强度、通信质量、语音资费等参数，计算其权值之和，此时可不用计算视频资费、流量资费和短信资费等参数的权值。其他通信模式下同理。
下面再举例说明最优卡号的分配方式。例如：虚拟卡号A为移动电话卡，语音资费为0.2元/分钟，其权值为10，短信资费为开通了20元包300条短信的短信包，其权值为18，流量资费为0.3元/M，其权值为10。虚拟卡号B为联通电话卡，语音资费为0.1元/分钟，其权值为18，短信资费为0.1元/条，其权值为10，流量资费为0.3元/M，其权值为10。虚拟卡号C为电信流量卡，不能进行语音通信，其语音资费的权值为0，短信资费为0.1元/条，其权值为10，流量资费为20元包1G流量的流量包，其权值为18。若通信模式为语音通信，则设虚拟卡号B为最优卡号，若通信模式为流量通信时，则设虚拟卡号C为最优卡号。
本发明中，所述加密解析模块获取数据传输单元的唯一识别号，并根据该唯一识别号随机生成密钥，加密解析模块通过该密钥对通信时的所有数据进行加密处理。该随机生成的方式也可以为动态随机生成，使得密钥能处于动态变化，而增强通信数据的安全性。
进一步的，本发明所述物联网终端还可包括身份验证模块，身份验证模块用于验证与该物联网终端进行通信的外联终端的身份合法性，在通过验证后，将所述唯一识别号或所述密钥发送至外联终端，以便外联终端对通信数据进行解析和加密。外联终端在收到唯一识别号后，采用与上述加密解析模块相同的加密方法，计算出加密密钥，以用于对通信数据进行加密及解析。若外联终端直接收到的是密钥，则无需进行密钥换算。当然，直接发送密钥的方式风险较大，可优先采用发送唯一识别号的方式。
当然，本发明也可采用不以物联网终端的唯一识别号进行加密的加密解析模块，可采用直接对通信数据进行加密的加密解析模块，其身份验证模块也只需对外联终端的身份进行验证，无需将物联网终端的唯一识别号或密钥发送至外联终端。
进一步的，所述物联网终端还可包括权值设定模块，该权值设定模块根据虚拟卡运维服务器发出的或经虚拟卡运维服务器验证通过后的由物联网终端或作为管理端的外联终端发出的权值修改指令，对高权值和低权值的具体数值进行修改。比如在某一虚拟卡号的资费套餐发生变化时，用户可在物联网终端上自定义修改该卡号各参数的权值，也可由作为管理端的外联终端或虚拟卡运维服务器发出权值修改指令，使权值设定模块根据权值修改指令来修改该卡号各参数的权值。用户自定义修改时，可在预给出的几个数值选项中进行选择，以避免权值的合理设置。
进一步的，所述最优卡号分配模块能实时、定时或在触发通信时检测最优卡号，使最优卡号始终为总权值最高的虚拟SIM/USIM卡号。使得数据传输单元与外联终端之间始终通过最优卡号进行通信，始终以质量最优、资费最少或性价比最高的方式完成通信连接。
进一步的，所述最优卡号分配模块还提取入网信息存储模块中各个虚拟SIM/USIM卡号的运营商参数，将各个虚拟SIM/USIM卡号按运营商分类标记，提供运营商切换接口，以接收运营商切换指令，并根据运营商切换指令，将最优卡号切换为相应运营商的虚拟SIM/USIM卡号中的最优卡号，使得物联网终端可在应用需求下，无需更换SIM卡，即可在不同的运营商之间进行切换，且切换后，仍能以与通信模式相应的最优卡号进行通信。
进一步的，所述物联网终端还包括与最优卡号分配模块连接的看门狗，用于监视物联网终端的程序运行状态，避免程序跑飞，物联网终端无法正常工作。
如图2所示，该实施例描述了本发明的一种具体应用方案，物联网终端利用虚拟卡号通过互联网与虚拟卡运维服务器进行交互通信，虚拟卡运维服务器再通过互联网与最优卡号相应的移动运营服务商进行通信，该移动运营服务商服务器通过移动网络与外联终端连接。外联终端通过扫描物联网终端上的二维码图像即可完成与该物联网终端的鉴权认证操作，虚拟卡运维服务器将物联网终端与该外联终端进行匹配绑定，使得该外联终端能与该物联网终端进行交互通信。
另外，在虚拟卡运维服务器可设置一实体卡号与该入网信息存储模块中的多个虚拟SIM/USIM卡号进行绑定，使得物联网终端与外联终端进行通信时始终只需基于该实体卡号，外联终端无需关心实际是通过哪个虚拟卡号与数据传输单元通信。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述物联网终端包括二维码模块、最优卡号分配模块、加密解析模块和入网信息存储模块；
所述二维码模块用于提供外联终端与物联网终端在匹配绑定时进行鉴权认证的二维码图像，外联终端扫描该二维码图像将绑定请求发送至虚拟卡运维服务器，完成该物联网终端与该外联终端的匹配绑定操作；
所述入网信息存储模块用于存储与物联网终端的唯一识别号进行绑定了的多个虚拟SIM/USIM卡号；
所述最优卡号分配模块用于在该多个虚拟SIM/USIM卡号中选取最优卡号进行通信；
所述加密解析模块获取数据传输单元的唯一识别号，并根据该唯一识别号随机生成密钥，加密解析模块通过该密钥对通信时的所有数据进行加密处理。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述最优卡号分配模块通过以下多种方式中的一种或多种组合进行选取最优卡号：
①根据用户在物联网终端的自定义设置的控制指令调用入网信息存储模块中相应的虚拟SIM/USIM卡号，并以该虚拟SIM/USIM卡号为最优卡号进行通信；
②根据经虚拟卡运维服务器验证通过后的由物联网终端的上位数据中心或作为管理端的外联终端发出的控制指令，调用入网信息存储模块中相应的虚拟SIM/USIM卡号，并以该虚拟SIM/USIM卡号为最优卡号进行通信；
③最优卡号分配模块对每个虚拟SIM/USIM卡号的每个参数赋予相应的权值，对该多个虚拟SIM/USIM卡号的相同的参数进行比较，对相对较优的参数赋予高权值，对相对较差的参数赋予低权值，并将各参数与其相应的权值存储在入网信息存储模块中，在进行通信时，最优卡号分配模块根据通信模式的类型调用各个虚拟SIM/USIM卡号的与该通信模式相应的参数的权值，并进行累加求和，最优卡号分配模块在对该各个累加求和得到的总权值进行比较，选择总权值最高的相应虚拟SIM/USIM卡号作为最优卡号进行通信。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述多个虚拟SIM/USIM卡号中包括不同运营商和/或不同资费的卡号；
所述参数至少包括信号强度、通信质量、语音资费、视频资费、流量资费和短信资费中多种的组合；
所述通信模式包括语音通信模式、视频通信模式、流量通信模式和短信通信模式。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述物联网终端还包括权值设定模块，该权值设定模块根据权值修改指令对高权值和低权值的具体数值进行修改。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述最优卡号分配模块能实时、定时或在触发通信时检测最优卡号，使最优卡号始终为总权值最高的虚拟SIM/USIM卡号。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述最优卡号分配模块还提取入网信息存储模块中各个虚拟SIM/USIM卡号的运营商参数，将各个虚拟SIM/USIM卡号按运营商分类标记，提供运营商切换接口，以接收运营商切换指令，并根据运营商切换指令，将最优卡号切换为相应运营商的虚拟SIM/USIM卡号中的最优卡号。
7.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述物联网终端还包括身份验证模块，身份验证模块用于验证与该物联网终端进行通信的外联终端的身份合法性，在通过验证后，将所述唯一识别号或所述密钥发送至外联终端，以便外联终端对通信数据进行解析和加密。
8.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述物联网终端还包括看门狗，用于监视物联网终端的程序运行状态。
9.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述二维码模块根据物联网终端的唯一识别号生成并显示用于鉴权认证的二维码图像。
10.根据权利要求1所述的基于虚拟SIM/USIM的物联网终端，其特征在于：所述二维码模块定时更换二维码图像。
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