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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Chipset-Anordnung für ein Endgerät, umfassend ein Chipset und ein Secure Element, das Chipset umfassend einen NFC Controller und eine im Secure Element gespeicherte und vom NFC-Controller aus kontaktierbare NFC-Applikation.
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Stand der Technik
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Die Welt ist mobil vernetzt, und die mobile Vernetzung schreitet weiter. Mobilfunkfähige Endgeräte kommunizieren über Mobilfunknetze. Zu den klassischen mobilfunkfähigen Endgeräten zählen die mobilen Endgeräte wie Smartphones und Mobiltelefone und mobilfunkfähige Tablets. Zu mobilfunkfähigen Endgeräten zählen weiter Regelungsgeräte (Steuerungsgeräte oder Messgeräte oder kombinierte Steuer/Messgeräte) für industrielle Einrichtungen im kommerziellen oder im privaten Umfeld. Industrielle Einrichtungen sind beispielsweise Produktionsanlagen, die ein oder mehrere Regelungsgeräte (Endgeräte) haben, die über ein Mobilfunknetz mit einem Hintergrundsystem oder/und miteinander kommunizieren können. Weitere industrielle Einrichtungen sind Smart Home Einrichtung wie z.B. Heizungen oder Stromverbraucher mit Endgeräten in Gestalt von Regelungsgeräten.
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Das Endgerät hat ein Chipset mit einem oder mehreren Endgeräte-Chips zum Betrieb von Funktionen des Endgeräts. Aktuelle (und ältere) Smartphones haben beispielsweise typischerweise ein Chipset, das zumindest drei Endgeräte-Chips umfasst, nämlich einen Transceiver-IC, der die physikalische Funkkommunikation durchführt, einen Baseband-Prozessor BB (oder gleichbedeutend Modem), der Funktionen zur Datenübertragung über Funkkommunikation auf Protokollebene durchführt, und einen Application-Prozessor AP, auf welchem das Betriebssystem und Anwendungssoftware, z.B. Applikationen (z.B. Apps), ausgeführt werden. Als weitere Endgeräte-Chips können Transceiver-ICs für andere Funkkanäle vorgesehen sein, insbesondere für kurzreichweitige Funkkanäle wie NFC (NFC: near field communication) oder Bluetooth. Endgeräte-Chips können auf einem physischen Chip mehrere Prozessoren integriert haben. Speziell können mehrere Standard-Komponenten wie Transceiver-IC, Baseband-Prozessor BB oder Application-Prozessor AP auf demselben Endgerät-Chip integriert sein, als mehrere getrennte Processor-Cores. Mehrere auf demselben Chip integrierte Processor-Cores kommunizieren miteinander typischerweise über ein internes Bussystem des Chips.
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Zur Nutzung eines mobilfunkfähigen Endgeräts, wie Smartphone, Mobiltelefon, in einem Mobilfunknetzwerk eines Netzbetreibers enthält das Endgerät ein Secure Element (Teilnehmeridentitätsmodul) mit einem Subskriptions-Profil oder kurz Profil. Das Profil bewerkstelligt die Konfiguration des Endgeräts und der Verbindung des Endgeräts im Mobilfunknetz. Das Profil ist durch einen strukturierten Datensatz gebildet, der den Aufbau, Betrieb und Abbau einer Verbindung des Endgeräts im Mobilfunknetzwerk ermöglicht, und umfasst beispielsweise einen kryptographischen Authentisierungs-Schlüssel Ki und eine International Mobile Subscriber Identity IMSI.
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Das Secure Element kann herkömmlicherweise in Träger unterschiedlicher Formfaktoren integriert sein, insbesondere Plug-In und Embedded Träger. Secure Elements in Trägern vom Formfaktor Plug-In (klassische SIM-Karte) und Embedded (zum Einlöten in ein Endgerät vorgesehenes Modul) sind auf einem dedizierten, eigenen Chip oder SoC (System-on-Chip) angeordnet.
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Ein neueres Konzept für den Formfaktor eines Secure Element sind integrierte Secure Elements, die auf einem Endgeräte-Chip oder SoC (System-on-Chip) des Endgeräts mit integriert sind, also keinen eigenen Chip besitzen.
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Chip) des Endgeräts mit integriert sind, also keinen eigenen Chip besitzen. Integrierte Secure Elements werden mit dem Zusatz „integrated“ oder „i“ versehen und z.B. als integrated UICC, iUICC, iSIM oder iUSIM bezeichnet.
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Mobile Zahlungsverfahren ermöglichen eine Bezahlung mit einem Smartphone oder ähnlichen mobilen Endgerät über die NFC-Schnittstelle des Endgeräts an einem NFC-fähigen Bezahlterminal. Hierbei ist es bekannt für die Durchführung der Bezahlung in der SIM-Karte des Smartphones eine Zahlungsverkehrs-Applikation zu implementieren, die über Single Wire Protocol SWP mit dem NFC Controller des Endgeräts kommunizieren kann.
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Das Dokument
US 2016/0086159 A1 aus dem Stand der Technik offenbart eine Chipset-Anordnung für ein Endgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, umfassend insbesondere einen Secure Processor, in den ein integriertes Secure Element integriert ist, in welchem vom NFC-Controller aus kontaktierbare NFC-Applikation gespeichert sind, und an den über eine Busverbindung ein sicherer NFC Controller angekoppelt ist, so dass die NFC-Applikationen vom NFC-Controller aus kontaktierbar sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Chipset-Anordnung für ein Endgerät anzugeben, die einen NFC Controller und eine im Secure Element gespeicherte und vom NFC-Controller aus kontaktierbare NFC-Applikation umfasst, und die die Implementierung des Konzepts des integrierten Secure Element ermöglicht und gleichzeitig die Nutzbarkeit einer im Secure Element integrierten NFC-Applikation gewährleistet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Chipset-Anordnung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Chipset-Anordnung nach Anspruch 1 für ein Endgerät umfasst ein Chipset und ein Secure Element, die im Stand der Technik verbreitet getrennte Elemente sind, gemäß der Erfindung jedoch nicht, wie nachfolgend noch gezeigt wird. Das Chipset umfasst einen NFC Controller für eine NFC-Schnittstelle des Endgeräts und eine im Secure Element gespeicherte und vom NFC-Controller aus kontaktierbare NFC-Applikation.
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Gemäß dem Konzept des integrierten Secure Element umfasst das Chipset weiter einen Secure Processor. Das Secure Element ist als integriertes Secure Element in den Secure Processor integriert. Für sich betrachtet ist das Konzept des integrierten Secure Element schlüssig.
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Im Zusammenhang mit einer in ein Secure Element integrierten NFC-Applikation ist nun allerdings auch die NFC-Applikation in den Secure Processor integriert. Somit ist die NFC-Applikation dem herkömmlichen Zugriff des NFC-Controllers über z.B. ein Bussystem des Chipset, und dabei z.B. über Single Wire Protocol SWP, entzogen. Somit erscheint es auf den ersten Blick abwegig, ein integriertes Secure Element und eine im Secure Element implementierte NFC-Applikation miteinander zu kombinieren, also sowohl ein iUICC für Mobiltelephonie basierend auf Subkriptions-Profilen, als auch eine NFC-Applikation gleichzeitig im Secure Processor zu integrieren.
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Gemäß der Erfindung ist der NFC Controller an den Secure Processor angekoppelt, indem er in den Secure Processor (SP) direkt integriert ist, so dass die NFC-Applikation vom NFC-Controller aus kontaktierbar ist. Durch die Ankopplung des NFC Controllers an den Secure Processor ist Vereinbarkeit der beiden a priori widersprüchlichen Konzepte des integrierten Secure Element einerseits und der im Secure Element implementierten NFC-Applikation andererseits hergestellt.
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Somit ist gemäß Anspruch 1 eine Chipset-Anordnung für ein mobilfunkfähiges Endgerät angegeben, die die Implementierung des Konzepts des integrierten Secure Element ermöglicht und gleichzeitig die Nutzbarkeit einer im Secure Element integrierten NFC-Applikation gewährleistet.
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Die NFC-Applikation ist wahlweise gestaltet als: Zahlungsverkehrs-Applikation, Identifikations-Applikation, Ticketing-Applikation oder ähnliche Dienstleistungs-Applikation. In jedem Fall ist damit eine Applikation gemeint, die einem Nutzer eine Zusatzfunktionalität liefert, der über die originäre Funktionalität der reinen Telephonie, die ein UICC/SIM stets zur Verfügung stellt, hinausgeht.
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Das interne Bussystem bzw. die physische Datenleitung ist wahlweise zur Kommunikation unter dem Single Wire Protocol SWP eingerichtet. Weitere Details zu bevorzugten Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargelegt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:
- 1 in schematischer Darstellung ein Chipset gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt, in schematischer Darstellung, ein Chipset gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Das Chipset umfasst einen Secure Processor SP, einen Baseband Controller BB (gleichbedeutend: Modem), einen Application Processor AP - hier mit mehreren Cores - einen externen nicht-flüchtigen Speicher ext NVM und einen externen allgemeinen Arbeitsspeicher ext RAM, die über einen System Bus miteinander gekoppelt sind. Das Chipset umfasst weiter einen NFC-Controller NFC-*, mit * = 1, 2 oder 3. Gemäß der Erfindung ist der NFC-Controller NFC-* an den Secure Processor SP angekoppelt.
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Der Secure Processor umfasst eine CPU oder SP-Core, z.B. einen ARM SC300 core, einen internen nicht-flüchtigen Speicher int NVM, in dem eine NFC-Applikation NFC-APP gespeichert ist, eine Speicherverwaltung MEM MGR, eine Schnittstelleneinheit I/O UNIT, einen exklusiven Arbeitsspeicher UICC RAM des Secure Processor SP, einen exklusiven Festspeicher UICC ROM des Secure Processor SP, eine nur einmal programmiere OTP area innerhalb des Secure Processor SP und eine Crypto-Einheit CRYPTO (z.B. einen Crypto-Coprozessor).
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Gemäß 1 sind drei Ausführungsformen gezeigt, den NFC-Controller an den Secure Processor anzukoppeln.
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Gemäß der Erfindung ist der NFC Controller NFC-C1 an den Secure Processor SP angekoppelt, indem er in den Secure Processor SP direkt integriert ist, insbesondere in ein Chiplayout desjenigen Endgerät-Chips, auf dem der Secure Processor SP verwirklicht ist.
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Gemäß einer ersten Alternative außerhalb der Erfindung ist der NFC Controller NFC-C an den Secure Processor SP angekoppelt, indem der NFC Controller NFC-C2 als ein vom Secure Processor SP gesonderter aber auf demselben Endgerät-Chip vorgesehener Prozessor-Core vorgesehen ist. Der NFC Controller NFC-C2 ist hierbei über ein internes Bussystem, insbesondere Slimbus oder ein vergleichbares Bussystem, des Endgerät-Chip an den Secure Processor SP angekoppelt.
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Bei der ersten Alternative kann das Chipset weiter einen externen nicht-flüchtigen Speicher ext NVM aufweisen, der außerhalb des Secure Processor SP gelegen ist, und auf den sowohl der Secure Processor SP als auch der NFC Controller NFC-C2 Zugriff haben. Der externe nicht-flüchtige Speicher ext NVM ist in diesem Fall ein gemeinschaftlicher oder geteilter Speicher („shared memory“), den sich der Secure Processor SP und der NFC Controller NFC-C2 gemeinsam teilen.
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Gemäß einer zweiten Alternative außerhalb der Erfindung ist der NFC Controller NFC-C an den Secure Processor SP angekoppelt, indem der NFC Controller NFC-C3 auf einem gesonderten Endgeräte-Chip vorgesehen ist. Der Secure Processor SP ist auf einem anderen Endgeräte-Chip vorgesehen. Der NFC Controller NFC-C3 ist über eine vom einen Endgerät-Chip zum anderen Endgerät-Chip verlaufende physische Datenleitung an den Secure Processor SP angekoppelt.
