DE102022003387A1 - Sleep mode for smart cards - Google Patents

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Rushikesh Shingnapurkar
Martin Rösner
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Giesecke Devrient Mobile Security Germany GmbH
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Abstract

Beispielhafte Ausführungsformen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard werden bereitgestellt. Ein Ruhezustandsauslösebefehl wird an der Smartcard von einem Endgerät empfangen, mit dem die Smartcard kommunikativ verbunden ist. An der Smartcard wird eine maximale Ruhezustandszeit bestimmt und an das Endgerät übermittelt, woraufhin die Smartcard in den Ruhezustandsmodus übergeht.Exemplary embodiments of a method and apparatus for implementing a hibernation mode for a smart card are provided. A sleep state trigger command is received at the smart card from a terminal device to which the smart card is communicatively connected. A maximum sleep time is determined on the smart card and transmitted to the end device, whereupon the smart card switches to sleep mode.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Smartcards (Chipkarten) und insbesondere auf beispielhafte Ausführungsformen zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus für Smartcards.The present invention relates generally to smart cards (chip cards), and more particularly to exemplary embodiments for implementing a sleep mode for smart cards.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Smartcards werden weltweit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Eine Smartcard ist eine Karte mit einer eingebetteten integrierten Schaltung (IC), die oft auch als Chip oder Mikroprozessor bezeichnet wird. Die eingebettete IC wird für Produkte wie Kredit- und Debitkarten, Transportkarten, SIM-Karten, Ausweiskarten usw. verwendet und bietet Datenspeicherung, zusätzliche Sicherheit und Funktionalität. Eine Smartcard wird auch als Universal Integrated Circuit Card/Integrated SIM (UICC/iUICC/iSIM) bezeichnet.Smart cards are used worldwide in a variety of applications. A smart card is a card with an embedded integrated circuit (IC), often referred to as a chip or microprocessor. Embedded IC is used for products such as credit and debit cards, transportation cards, SIM cards, ID cards, etc., providing data storage, additional security and functionality. A smart card is also known as a Universal Integrated Circuit Card/Integrated SIM (UICC/iUICC/iSIM).

Die UICC verfügt über einen Kartenanwendungswerkzeugsatz (Card Application Toolkit - CAT), der eine Reihe von Anwendungen und Verfahren bereitstellt, die während einer Kartensitzung mit der UICC verwendet werden können. Ein Beispiel für einen CAT ist in der technischen Spezifikation 102 223 des ETSI (European Telecommunications Standards Institute) beschrieben. Der CAT ermöglicht den in der UICC vorhandenen Anwendungen die Interaktion und den Betrieb mit allen Endgeräten, Benutzerausrüstungen oder anderen Mobilfunknetzgeräten, die die spezifischen Mechanismen unterstützen, die von den auf der Smartcard laufenden Anwendungen benötigt werden.The UICC has a Card Application Toolkit (CAT) that provides a set of applications and procedures that can be used during a card session with the UICC. An example of a CAT is described in the ETSI (European Telecommunications Standards Institute) technical specification 102 223. The CAT enables the applications present in the UICC to interact and operate with any terminal, user equipment or other mobile network device that supports the specific mechanisms required by the applications running on the smart card.

Bei Mobilfunknetzgeräten, wie z. B. intelligenten Zählern, Trackern, Wearables (tragbaren Geräten) und Smartphones, ist es wünschenswert, den Energieverbrauch niedrig zu halten, um die Nutzungsdauer solcher Geräte zu verlängern.For mobile network devices, such as In devices such as smart meters, trackers, wearables and smartphones, it is desirable to keep energy consumption low to extend the useful life of such devices.

Herkömmliche Lösungen implementieren einen UICC-Unterdrückungsmechanismus, der es dem Endgerät ermöglicht, die UICC zu unterdrücken, wenn ein Zugriff nicht erforderlich ist.Traditional solutions implement a UICC suppression mechanism that allows the end device to suppress the UICC when access is not required.

Es gibt jedoch keine standardisierten UICC-Befehle, die ein Modem-Chipsatz eines Endgeräts unterstützen sollte, um einen optimierten Energieverbrauch als Voraussetzung für eine lange Lebensdauer der Gerätebatterie zu erreichen. Bestehende UICC/SIM-Funktionen sind nur begrenzt oder gar nicht verfügbar, um einen sehr geringen oder gar keinen Energieverbrauch während der Unterdrückung zu ermöglichen. Darüber hinaus ist der derzeit vom CAT-Werkzeugsatz unterstützte Unterdrückungsmechanismus weniger flexibel, da er auf eine feste, voreingestellte Unterdrückungsdauer beschränkt ist, die längere Zeiten von Inaktivität nicht berücksichtigt, was dazu führt, dass die Smartcard auch dann mit Energie versorgt wird, wenn sie nicht aktiv genutzt wird.However, there are no standardized UICC commands that a device's modem chipset should support in order to achieve optimized energy consumption as a prerequisite for a long device battery life. Existing UICC/SIM features are limited or unavailable to enable very low or no power consumption during suppression. Additionally, the suppression mechanism currently supported by the CAT toolset is less flexible as it is limited to a fixed, preset suppression duration that does not take into account extended periods of inactivity, resulting in the smart card being powered even when it is not is actively used.

Es ist daher wünschenswert, eine Lösung zu finden, die die oben genannten Defizite bei der Optimierung des Energieverbrauchs einer Smartcard in einer Vorrichtung behebt.It is therefore desirable to find a solution that addresses the above-mentioned deficiencies in optimizing the energy consumption of a smart card in a device.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung löst die oben genannte Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The present invention solves the above-mentioned object through the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird an einer Smartcard ein Verfahren zum Implementieren eines Ruhezustandsmodus für die Smartcard bereitgestellt, wobei die Smartcard kommunikativ mit einem Endgerät gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens eines Ruhezustandsauslösebefehls von dem Endgerät, des Bestimmens einer maximalen Ruhezustandszeit, des Bereitstellens der maximalen Ruhezustandszeit für das Endgerät und des Eintretens in einen Ruhezustandsmodus.According to a first aspect of the present invention, a method for implementing a sleep mode for the smart card is provided on a smart card, the smart card being communicatively coupled to a terminal device. The method includes the steps of receiving a sleep trigger command from the terminal, determining a maximum sleep time, providing the maximum sleep time to the terminal, and entering a sleep mode.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird an einem Endgerät ein Verfahren zum Implementieren eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard bereitgestellt, wobei die Smartcard kommunikativ mit dem Endgerät gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Sendens eines Ruhezustandsauslösebefehls an die Smartcard, des Empfangens einer maximalen Ruhezustandszeit von der Smartcard, des Speicherns der maximalen Ruhezustandszeit und des Sendens eines Einschalt- oder Aufweckbefehls an die Smartcard, nachdem die maximale Ruhezustandszeit abgelaufen ist.According to a second aspect of the present invention, a method for implementing a sleep mode for a smart card is provided at a terminal, the smart card being communicatively coupled to the terminal. The method includes the steps of sending a sleep trigger command to the smart card, receiving a maximum sleep time from the smart card, storing the maximum sleep time, and sending a power-on or wake-up command to the smart card after the maximum sleep time has elapsed.

Durch die Verwendung des Ruhezustandsauslösebefehls erhält das Endgerät die maximale für eine Smartcard zulässige Ruhezustandszeit und schickt die Smartcard im Falle eines Auslöseereignisses von langer Dauer für die maximal zulässige Dauer in den Ruhezustand, wodurch eine optimale Energieverwaltung dem Endgerät bereitgestellt wird. Da die Smartcard die Dauer des Verweilens im Ruhezustandsmodus selbst einstellt, erwartet die Smartcard nach dem Aufwachen keinen Wiederaufnahmebefehl von dem Endgerät, um den Betrieb wieder aufzunehmen.By using the sleep trigger command, the end device obtains the maximum sleep time allowed for a smart card and sends the smart card from lan in the event of a trigger event ger duration for the maximum permitted duration, thereby providing optimal power management to the end device. Since the smart card sets the duration of stay in sleep mode itself, the smart card does not expect a resume command from the terminal to resume operation after waking up.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Ruhezustandsauslösebefehl ein parametrisierter Anwendungsprotokoll-Dateneinheit (APDU - Application Protocol Data Unit) -Befehl, der einen Parameter zur Angabe des Ruhezustandsmodus umfasst.In some embodiments of the present invention, the sleep trigger command is a parameterized Application Protocol Data Unit (APDU) command that includes a parameter to indicate the sleep mode.

Vorzugsweise ist der Ruhezustandsauslösebefehl ein modifizierter UICC-UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl, der eine Vielzahl von Parametern umfasst, wobei ein spezieller Parameter aus der Vielzahl von Parametern eingestellt wird, um den Ruhezustandsmodus anzuzeigen.Preferably, the hibernation trigger command is a modified UICC SUSPEND command that includes a plurality of parameters, where a particular parameter from the plurality of parameters is set to indicate the hibernation mode.

Dies ermöglicht einen standardisierten Weg zur Unterstützung des Ruhezustands durch den CAT-Werkzeugsatz.This enables a standardized way to support hibernation through the CAT tool set.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Smartcard eine Vielzahl von Anwendungen. Die Smartcard bestimmt die maximale Ruhezustandszeit, indem sie von jeder der Vielzahl von Anwendungen eine maximale Schlafzeit erhält, wobei die maximale Schlafzeit einer Anwendung die Dauer angibt, die die Anwendung schlafen darf, und indem sie den niedrigsten Wert aus der Vielzahl der maximalen Schlafzeiten als die maximale Ruhezustandszeit auswählt.In some embodiments of the present invention, the smart card includes a variety of applications. The smart card determines the maximum sleep time by obtaining a maximum sleep time from each of the plurality of applications, where the maximum sleep time of an application indicates the duration that the application is allowed to sleep, and by taking the lowest value from the plurality of maximum sleep times as the select maximum sleep time.

Dadurch wird sichergestellt, dass für die Dauer des Verweilens im Ruhezustandsmodus der Smartcard keine Anwendung, insbesondere keine kritische Anwendung, aktiv ist, die eine Verarbeitung erfordern würde.This ensures that no application, particularly a critical application, that would require processing is active while the smart card remains in sleep mode.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ein Speicherinhalt und CPU-Register der Smartcard sicher gespeichert, bevor die Smartcard in den Ruhezustandsmodus übergeht.In some embodiments of the present invention, memory contents and CPU registers of the smart card are securely stored before the smart card enters sleep mode.

Durch die Sicherung des Speicherinhalts und der CPU-Register kann der Zustand der Smartcard vor dem Eintreten in den Ruhezustand auf sichere Weise gespeichert werden, so dass die Smartcard bzw. ihr Betriebssystem nach dem Aufwachen sofort den Betrieb aus dem gespeicherten Zustand wieder aufnehmen kann, ohne dass ein Wiederaufnahmebefehl vom Endgerät empfangen werden muss.By backing up the memory contents and CPU registers, the state of the smart card can be saved in a secure manner before it enters sleep, so that the smart card or its operating system can immediately resume operation from the saved state after waking up, without that a resume command must be received from the terminal device.

Vorzugsweise wird der Inhalt des Speichers und der CPU-Register mit Hilfe von Firmware verschlüsselt und entschlüsselt, die vom Endgerät, insbesondere von einem Modem des Endgeräts, über eine Schnittstelle zwischen dem Endgerät und der Smartcard bereitgestellt wird.Preferably, the contents of the memory and the CPU registers are encrypted and decrypted using firmware that is provided by the terminal, in particular by a modem of the terminal, via an interface between the terminal and the smart card.

Da die Smartcard bzw. ihr Betriebssystem von dem Zustand aus startet, in dem sie in den Ruhezustand versetzt wurde, würde der Ruhezustand auch im Falle einer iUICC funktionieren, da ein Teil des Arbeitsspeichers (RAM) gemeinsam mit dem Modem des Endgeräts und der iUICC genutzt wird, so dass der gemeinsam genutzte Arbeitsspeicher von der Batteriesicherung profitiert. In diesem Fall würde die Wiederherstellung des Arbeitsspeichers durch das Modem erfolgen.Since the smart card or its operating system starts from the state in which it was put into hibernation, hibernation would also work in the case of an iUICC, since part of the main memory (RAM) is shared with the end device's modem and the iUICC so that the shared memory benefits from battery backup. In this case, RAM recovery would be done by the modem.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sendet das Endgerät nach Ablauf der maximalen Ruhezustandszeit einen Einschalt- oder Aufweckbefehl an die Smartcard. Nachdem die Smartcard den Einschalt- oder Aufweckbefehl vom Endgerät erhalten hat, entschlüsselt sie den Speicherinhalt und die CPU-Register und stellt sie wieder her. Die Smartcard kann somit den Betrieb sofort wieder aufnehmen, ohne dass ein weiterer Wiederaufnahmebefehl vom Endgerät erforderlich ist, da kein Wiederaufnahme-Merkmal wie bei der herkömmlichen UNTERDRÜCKUNGS-/WIEDERAUFNAHME-basierten (SUSPEND/RESUME -basierten) CAT-Implementierung benötigt wird.In some embodiments of the present invention, the terminal sends a power-on or wake-up command to the smart card after the maximum sleep time has elapsed. After the smart card receives the power-on or wake-up command from the end device, it decrypts and restores the memory contents and CPU registers. The smart card can thus resume operation immediately without requiring another resume command from the terminal since no resume feature is required as in the traditional SUSPEND/RESUME-based CAT implementation.

Durch das Ver- und Entschlüsseln der gesicherten Inhalte muss weder vom Endgerät noch von der Smartcard nach der Wiederaufnahme des Betriebs ein zusätzlicher Verifikationsschritt durchgeführt werden.By encrypting and decrypting the secured content, neither the end device nor the smart card needs to carry out an additional verification step after operations are resumed.

Vorzugsweise entschlüsselt die Smartcard den Inhalt des Speichers und der CPU-Register und stellt ihn mithilfe der vom Endgerätmodem bereitgestellten Firmware wieder her.Preferably, the smart card decrypts the contents of the memory and CPU registers and restores them using the firmware provided by the terminal modem.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sendet die Smartcard eine Anfrage an das Endgerät, ein voreingestelltes Abfrageintervall basierend auf der maximalen Ruhezustandszeit zu verlängern, wobei das Abfrageintervall eine Häufigkeit des Empfangs eines Statusbefehls vom Endgerät angibt. Vorzugsweise verlängert das Endgerät das Abfrageintervall auf einen neuen Wert, der der maximalen Ruhezustandszeit entspricht.In some embodiments of the present invention, the smart card sends a request to the terminal to extend a preset polling interval based on the maximum sleep time like, where the polling interval indicates a frequency of receiving a status command from the terminal. Preferably, the terminal extends the polling interval to a new value that corresponds to the maximum idle time.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sendet das Endgerät einen modifizierten UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl, der eine vom Endgerät definierte Ruhezustandszeit an die Vielzahl von Anwendungen auf der Smartcard anzeigt. Vorzugsweise umfasst der modifizierte UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl eine Vielzahl von Parametern, wobei ein bestimmter Parameter aus der Vielzahl von Parametern so eingestellt wird, dass er die definierte Ruhezustandszeit anzeigt.In some embodiments of the present invention, the terminal sends a modified SUSPEND command indicating a terminal-defined sleep time to the plurality of applications on the smart card. Preferably, the modified SUSPEND command includes a plurality of parameters, with a particular parameter from the plurality of parameters being set to indicate the defined sleep time.

Dadurch kann die Smartcard bei Bedarf in nachfolgende Ruhezustandsmodi eintreten, ohne dass die maximale Ruhezustandszeit von Grund auf neu bestimmt werden muss. Unnötige Berechnungsschritte auf der Smartcard werden damit vermieden, was den Energieverbrauch des Endgeräts weiter reduziert. Das Endgerät kann die Ruhezustandszeit basierend auf der zuvor von der Smartcard empfangenen maximalen Ruhezustandszeit definieren oder einen neuen Wert für die Ruhezustandszeit einstellen, um alle zuvor gespeicherten Werte zu überschreiben.This allows the smart card to enter subsequent sleep modes as needed without having to redetermine the maximum sleep time from scratch. This avoids unnecessary calculation steps on the smart card, which further reduces the energy consumption of the end device. The end device can define the sleep time based on the maximum sleep time previously received from the smart card or set a new value for the sleep time to overwrite any previously stored values.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Implementieren eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard bereitgestellt, wobei die Smartcard kommunikativ mit einem Endgerät gekoppelt ist und eine Vielzahl von darauf laufenden Anwendungen aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Empfangseinheit, eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher. Die Empfangseinheit ist so konfiguriert, dass sie von dem Endgerät einen Ruhezustandsauslösebefehl empfängt. Die Verarbeitungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine maximale Ruhezustandszeit bestimmt, indem sie von jeder der Vielzahl von Anwendungen eine maximale Schlafzeit erhält, wobei die maximale Schlafzeit einer Anwendung eine Dauer angibt, die die Anwendung schlafen darf, um den niedrigsten Wert aus der Vielzahl von maximalen Schlafzeiten als die maximale Ruhezustandszeit auszuwählen, um die maximale Ruhezustandszeit an das Endgerät bereitzustellen und um zu bewirken, dass die Smartcard in einen Ruhezustandsmodus eintritt.According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for implementing a sleep mode for a smart card, the smart card being communicatively coupled to a terminal and having a plurality of applications running thereon. The device includes a receiving unit, a processing unit and a memory. The receiving unit is configured to receive a sleep trigger command from the terminal. The processing unit is configured to determine a maximum sleep time by obtaining a maximum sleep time from each of the plurality of applications, where the maximum sleep time of an application indicates a duration that the application is allowed to sleep to the lowest value of the plurality maximum sleep times as the maximum sleep time to provide the maximum sleep time to the terminal and to cause the smart card to enter a sleep mode.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Verarbeitungseinheit so konfiguriert, dass sie den Inhalt des Speichers und der CPU-Register der Smartcard verschlüsselt und sichert, bevor sie in den Ruhezustandsmodus übergeht.In some embodiments of the present invention, the processing unit is configured to encrypt and secure the contents of the smart card's memory and CPU registers before entering sleep mode.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Verarbeitungseinheit so konfiguriert, dass sie an das Endgerät eine Anfrage zur Verlängerung eines voreingestellten Abfrageintervalls basierend auf der maximalen Ruhezustandszeit sendet, wobei das Abfrageintervall die Häufigkeit des Empfangs eines Statusbefehls vom Endgerät an der Smartcard angibt.In some embodiments of the present invention, the processing unit is configured to send to the terminal a request to extend a preset polling interval based on the maximum sleep time, the polling interval indicating the frequency of receiving a status command from the terminal to the smart card.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Smartcard bereitgestellt, die die Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt umfasst. Vorzugsweise führt die Smartcard das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt aus, wenn sie mit einem Endgerät gemäß dem zweiten Aspekt verbunden ist.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a smart card comprising the device according to the third aspect. Preferably, the smart card carries out the method according to the first aspect when it is connected to a terminal according to the second aspect.

Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und Varianten der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren ersichtlich.Further aspects, features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the following detailed description of the preferred embodiments and variants of the present invention in conjunction with the accompanying figures.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es wird nun auf die beigefügten Figuren verwiesen, in denen:

  • 1 ein Blockdiagramm eines CAT-Rahmenwerks zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard zeigt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard zeigt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 bis 5 bevorzugte Implementierungen von Schritten des Verfahrens in 2 zeigen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung;
  • 6 ein schematisches Diagramm der drei Ausführungsformen des Verfahrens zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus in einer Smartcard zeigt; und
  • 7 den Kommunikationsfluss zwischen dem Endgerät und der Smartcard gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zu dem von ETSI definierten Unterdrückungsverfahren zeigt.
Reference is now made to the attached figures, in which:
  • 1 shows a block diagram of a CAT framework for implementing a sleep mode for a smart card, according to an embodiment of the invention;
  • 2 shows a flowchart of a method for implementing a sleep mode for a smart card, according to an embodiment of the invention;
  • 3 to 5 preferred implementations of steps of the method in 2 show, according to various embodiments of the invention;
  • 6 shows a schematic diagram showing three embodiments of the method for implementing a hibernation mode in a smart card; and
  • 7 shows the communication flow between the terminal and the smart card according to embodiments of the invention in comparison to the suppression method defined by ETSI.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Detaillierte Erläuterungen zur vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben, die spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Diese Ausführungsformen sind ausreichend detailliert beschrieben, um dem Fachmann die Möglichkeit zu geben, die Erfindung zu praktizieren. Es ist zu verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, obwohl sie unterschiedlich sind, sich nicht unbedingt gegenseitig ausschließen. So kann zum Beispiel ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die hierin in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, in anderen Ausführungsformen implementiert werden, ohne dass dies vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht. Darüber hinaus ist es zu verstehen, dass die Position oder die Anordnung einzelner Elemente innerhalb jeder offenbarten Ausführungsform modifiziert werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert, die angemessen interpretiert werden, zusammen mit dem gesamten Bereich der Äquivalente, auf die sich die Ansprüche beziehen. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Ziffern auf die gleiche oder ähnliche Funktionalität in den verschiedenen Ansichten.Detailed explanations of the present invention will be given below with reference to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments of the present invention. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It is to be understood that the various embodiments of the present invention, although different, are not necessarily mutually exclusive. For example, a particular feature, structure, or characteristic described herein in connection with one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the scope of the present invention. Furthermore, it is to be understood that the position or arrangement of individual elements within each disclosed embodiment may be modified without departing from the scope of the present invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims, which are appropriately interpreted, along with the full range of equivalents to which the claims are referred. In the drawings, like numbers refer to the same or similar functionality in the different views.

Im Folgenden bezeichnen die Ausdrücke „UICC“, „iUICC“, „SIM“, „iSIM“, „Smartcard“ dieselbe Einheit und werden austauschbar verwendet.Hereinafter, the terms “UICC”, “iUICC”, “SIM”, “iSIM”, “Smartcard” refer to the same entity and are used interchangeably.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines CAT-Rahmenwerks zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a block diagram of a CAT framework for implementing a sleep mode for a smart card according to an embodiment of the invention.

Das CAT- Rahmenwerk ermöglicht es Anwendungen, die auf der UICC oder der Smartcard 20 vorhanden sind, mit einem Endgerät 10 zu interagieren und zu arbeiten. Die Kommunikation zwischen der UICC 20 und dem Endgerät 10 kann über ein Modem 12 des Endgeräts 10 realisiert werden. Die UICC 20 kann mit dem Modem 12 über die Endgerät-UICC-Schnittstelle 14 verbunden werden, über die CAT-Befehle zwischen dem Endgerät und der UICC übertragen werden.The CAT framework allows applications present on the UICC or smart card 20 to interact and work with a terminal 10. The communication between the UICC 20 and the terminal 10 can be realized via a modem 12 of the terminal 10. The UICC 20 can be connected to the modem 12 via the terminal UICC interface 14, via which CAT commands are transmitted between the terminal and the UICC.

Eine Vorrichtung 200 ist innerhalb der UICC 20 angeordnet, um einen Ruhezustandsmodus für die UICC zu implementieren. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Empfangseinheit 201, eine Verarbeitungseinheit 202 und einen Speicher 202. Die Empfangseinheit 201 ist so konfiguriert, dass sie von dem Endgerät 10 über die Schnittstelle 14 verschiedene Befehle, Benachrichtigungen und/oder Ereignisse empfängt. Darüber hinaus kann die Empfangseinheit 201 so konfiguriert sein, dass sie als Sendeeinheit fungiert und Steuerdaten an das Endgerät sendet. Ein Beispiel für solche Steuerdaten, die die Vorrichtung 200 dem Endgerät 10 zur Verfügung stellen kann, ist die maximale Ruhezustandszeit der UICC 20, wie weiter unten in Verbindung mit 2 beschrieben wird.A device 200 is located within the UICC 20 to implement a sleep mode for the UICC. The device 200 includes a receiving unit 201, a processing unit 202 and a memory 202. The receiving unit 201 is configured to receive various commands, notifications and/or events from the terminal 10 via the interface 14. In addition, the receiving unit 201 can be configured to act as a sending unit and send control data to the terminal. An example of such control data that the device 200 can provide to the terminal 10 is the maximum sleep time of the UICC 20, as described below in connection with 2 is described.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard, wie die UICC 20 in 1, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Smartcard 20 ist mit dem Endgerät 10 verbunden/gekoppelt, indem sie sich entweder im Endgerät 10 befindet oder durch andere Mittel, wie z. B. einen zwischengeschalteten Kartenleser. 2 shows a flowchart of a method for implementing a sleep mode for a smart card, such as the UICC 20 in 1 , according to an embodiment of the invention. The smart card 20 is connected/coupled to the terminal 10 either by being in the terminal 10 or by other means, such as. B. an intermediate card reader.

In einem Schritt S1 empfängt die Smartcard 20 vom Endgerät einen Ruhezustandsauslösebefehl. Das Endgerät 10 sendet den Ruhezustandsauslösebefehl, um die Smartcard 20 über ein Ereignis von langer Dauer zu informieren, während dessen die Smartcard keine Aktivitäten ausführt und in einen Schlafmodus übergehen kann. Das heißt, der Ruhezustandsauslösebefehl kann als Auslöseereignis betrachtet werden, um die Smartcard in einen Ruhezustand zu versetzen.In a step S1, the smart card 20 receives a sleep state trigger command from the terminal. The terminal 10 sends the sleep trigger command to inform the smart card 20 of a long-duration event during which the smart card does not perform any activity and may enter a sleep mode. That is, the sleep trigger command can be viewed as a trigger event to put the smart card into a sleep state.

Vorzugsweise wird der Ruhezustandsauslöser über einen parametrisierten Anwendungsprotokoll-Dateneinheit (APDU - Application Protocol Data Unit) -Befehl gesendet, der einen Parameter zur Angabe des Ruhezustandsmodus enthält.Preferably, the sleep trigger is sent via a parameterized Application Protocol Data Unit (APDU) command that includes a parameter to specify the sleep mode.

Vorzugsweise kann der Ruhezustandsbefehl durch Abänderung des in ETSI TS 102 221 V16.3.0 spezifizierten UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -UICC-Befehls wie folgt implementiert werden: TABELLE 1. Ruhezustandsbefehl CLA INS P1 P2 P3 Bedeutung 80 7A 80 00 04 UICC in den Ruhezustand versetzen Preferably, the suspend command can be implemented by modifying the SUSPEND UICC command specified in ETSI TS 102 221 V16.3.0 as follows: TABLE 1. Sleep command CLA INTO THE P1 P2 P3 Meaning 80 7A 80 00 04 Put UICC to sleep

Im Gegensatz zum herkömmlichen UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl gemäß ETSI TS 102 221, bei dem kein Wert für den Parameter P1 gesetzt wird, sondern dieser für die künftige Verwendung reserviert bleibt, schlägt die vorliegende Erfindung vor, die Bits von P1 zu verwenden, um der Smartcard anzuzeigen, dass sie in den Ruhezustandsmodus eintreten soll. Im obigen Beispiel ist P1 auf den hexadezimalen Wert „80“ gesetzt, es kann jedoch auch jeder andere Kennzeichen-Wert verwendet werden, solange er sowohl vom Endgerät als auch von der UICC unterstützt wird.In contrast to the traditional SUSPEND command according to ETSI TS 102 221, where no value is set for the parameter P1 but it is reserved for future use, the present invention proposes to use the bits of P1 to to indicate to the smart card that it should enter sleep mode. In the example above, P1 is set to the hexadecimal value "80", but any other flag value can be used as long as it is supported by both the device and the UICC.

Nach Erhalt des Ruhezustandsauslösebefehls bestimmt die UICC 20 in Schritt S2 die maximale Ruhezustandszeit, die die Smartcard im Ruhezustandsmodus bleiben darf.After receiving the sleep trigger command, the UICC 20 determines the maximum sleep time that the smart card is allowed to remain in sleep mode in step S2.

Die maximal zulässige Ruhezustandszeit der Smartcard hängt von den Anforderungen ab, die von den darauf laufenden Anwendungen gestellt werden. Einige Anwendungen verfügen möglicherweise über eine Geschäftslogik, die eine vordefinierte Ausführung benötigen, die nach einer festgelegten Zeit ausgeführt werden muss. Eine IoT-Vorrichtung mag sich beispielsweise nur einmal im Monat mit dem Netzwerk verbinden und wenige Daten zurücksenden, z. B. ein intelligentes Messgerät (SmartMeter) für Gas oder Wasser. Daher sammelt die UICC die maximale Dauer aller dieser Anwendungen, für die Anwendungen schlafen dürfen, und wählt das Minimum dieser Zeitspannen als maximal zulässige Ruhezustandszeit für die Smartcard, um alle darauf laufenden Anwendungen zu bedienen.The maximum allowed sleep time of the smart card depends on the requirements imposed by the applications running on it. Some applications may have business logic that requires predefined execution to run after a set time. For example, an IoT device may only connect to the network once a month and send back little data, e.g. B. an intelligent measuring device (SmartMeter) for gas or water. Therefore, the UICC collects the maximum duration of all such applications for which applications are allowed to sleep, and chooses the minimum of these periods as the maximum allowable sleep time for the smart card to serve all applications running on it.

Eine bevorzugte Implementierung zur Bestimmung der maximalen Ruhezustandszeit ist in 3 dargestellt.A preferred implementation for determining the maximum sleep time is in 3 shown.

Mit Bezug auf 3 bestimmt die UICC 20 in Schritt S21 nach dem Empfangen des Ruhezustandsauslösebefehls in Schritt S1 alle auf der UICC laufenden Anwendungen. Für jede der identifizierten Anwendungen bestimmt die UICC in einem nachfolgenden Schritt S22 die maximale Schlafzeit, d. h. die jeweilige maximale Zeit, die die Anwendung schlafen darf. Die maximale Schlafzeit einer Anwendung hängt im Allgemeinen von der Art der Anwendung ab und kann beim Laden der Anwendung auf die Smartcard voreingestellt/ vorkonfiguriert werden. In Schritt S23 wählt die UICC aus allen in Schritt S22 bestimmten Schlafzeiten die Schlafzeit mit dem niedrigsten Wert als maximale Ruhezustandszeit MHT aus.Regarding 3 After receiving the sleep trigger command in step S1, the UICC 20 determines all applications running on the UICC in step S21. For each of the identified applications, the UICC determines the maximum sleep time in a subsequent step S22, ie the respective maximum time that the application is allowed to sleep. The maximum sleep time of an application generally depends on the type of application and can be preset/preconfigured when the application is loaded onto the smart card. In step S23, the UICC selects the sleep time with the lowest value as the maximum sleep time MHT from all the sleep times determined in step S22.

Die maximale Ruhezustandszeit, MHT, wird dann in Schritt S3 von 2 an das Endgerät 10 gesendet.The maximum sleep time, MHT, is then determined in step S3 of 2 sent to the terminal 10.

Die Ruhezustandszeit bzw. die maximale Ruhezustandszeit kann auch auf der UICC konfigurierbar sein, z. B. in Applets, im Dateisystem und/ oder in Objekten.The sleep time or the maximum sleep time can also be configurable on the UICC, e.g. B. in applets, in the file system and/or in objects.

Zurück zu 2, speichert das Endgerät in Schritt S5 die empfangene maximale Ruhezustandszeit, MHT, im Speicher.Back to 2 , the terminal stores the received maximum idle time, MHT, in memory in step S5.

Nachdem die UICC 20 dem Endgerät die maximale Ruhezustandszeit mitgeteilt hat, geht sie in Schritt S8 in den Ruhezustandsmodus über. After the UICC 20 notifies the terminal of the maximum sleep time, it enters the sleep mode in step S8.

Optional kann die UICC 20 vor dem Eintritt in den Ruhezustandsmodus das Endgerät 10 auffordern, ein zuvor zwischen dem Endgerät und der UICC ausgehandeltes Abfrageintervall einzustellen. Das Abfrageintervall ist in ETSI TS 102 223 V14.0.0 definiert und gibt an, wie oft das Endgerät während eines Leerlaufmodus STATUS-Befehle an die UICC sendet. Abfrageintervall-Verhandlungen, wie sie derzeit in der Standardspezifikation ETSI TS 102 223 V14.0.0 festgelegt sind, unterstützen eine maximale Dauer von vier Stunden. Im Gegensatz dazu kann der Ruhezustand bis zu einigen Tagen dauern. Daher unterstützt der verfügbare CAT-Mechanismus für die Aushandlung des Abfrageintervalls unter Verwendung des proaktiven Befehls ABFRAGEINTERVALL (POLL INTERVALL) auf der Grundlage von ETSI TS 102 223 V14.0.0 nicht die Voreinstellung einer Ruhezustandszeit, die vier Stunden überschreitet.Optionally, before entering sleep mode, the UICC 20 may request the terminal 10 to set a polling interval previously negotiated between the terminal and the UICC. The polling interval is defined in ETSI TS 102 223 V14.0.0 and indicates how often the terminal device sends STATUS commands to the UICC during an idle mode. Polling interval negotiations, as currently specified in the ETSI TS 102 223 V14.0.0 standard specification, support a maximum duration of four hours. In contrast, hibernation can last up to a few days. Therefore, the available CAT mechanism for negotiating the polling interval using the proactive POLL INTERVAL command based on ETSI TS 102 223 V14.0.0 does not support presetting a sleep time exceeding four hours.

Um diesen Mangel zu beheben, ist die UICC 20 so konfiguriert, dass sie in Schritt S4 das Abfrageintervall überprüft und in Schritt S6 das Endgerät auffordert, das Abfrageintervall auf die Dauer des Ruhezustands zu verlängern. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens ist in 4 dargestellt. In Schritt S41 prüft die UICC, ob bereits ein Abfrageintervall mit dem Endgerät ausgehandelt wurde, und prüft, ob der voreingestellte Wert des Abfrageintervalls unter der maximalen Ruhezustandszeit liegt. Liegt der Wert des Abfrageintervalls unter der maximalen Ruhezustandszeit, PI < MHT, sendet die UICC in Schritt S6 die Anfrage an das Endgerät, das Standardabfrageintervall zu verlängern.To remedy this deficiency, the UICC 20 is configured to check the polling interval in step S4 and to request the terminal to extend the polling interval to the duration of the idle state in step S6. A preferred embodiment of this method is in 4 shown. In step S41, the UICC checks whether a polling interval has already been negotiated with the terminal and checks whether the preset value of the polling interval is below the maximum idle time. If the value of the polling interval is below the maximum idle time, PI < MHT, the UICC sends the request to the terminal in step S6 to extend the standard polling interval.

Unter Bezugnahme auf 2 bereitet sich die UICC in Schritt S8 auf den Übergang in den Ruhezustandsmodus vor. Eine bevorzugte Ausführungsform für die Implementierung der Vorbereitungsschritte für den Ruhezustand ist in 5(a) dargestellt.With reference to 2 In step S8, the UICC prepares for the transition to the idle state mode. A preferred embodiment for implementing the hibernation preparation steps is shown in FIG 5(a) shown.

Unter Bezugnahme auf 5(a) sichert die UICC vor dem Übergang in den Ruhezustand den internen Arbeitsspeicher (RAM - Random Access Memory) -Inhalt und die CPU-Register, die beispielsweise in einem Zurückbehaltungs-Arbeitsspeicher gespeichert werden (Schritt S82). Vorzugsweise werden der Arbeitsspeicher-Inhalt und die CPU-Register vor der Durchführung der Sicherung verschlüsselt (Schritt S81). Zu diesem Zweck kann der Algorithmus Advanced Encryption Standard Galois/Counter Mode (AES-GCM) verwendet werden.With reference to 5(a) Before transitioning to sleep, the UICC backs up the internal RAM (Random Access Memory) contents and the CPU registers, which are stored, for example, in a retention RAM (step S82). Preferably, the memory contents and the CPU registers are encrypted before the backup is performed (step S81). The Advanced Encryption Standard Galois/Counter Mode (AES-GCM) algorithm can be used for this purpose.

Vorzugsweise werden die Verschlüsselungs- und Sicherungsvorgänge über die Firmware des Modems 12 durchgeführt.Preferably, the encryption and security operations are performed via the firmware of the modem 12.

Der Schritt der Verschlüsselung/Entschlüsselung ist optional. Es können auch andere Mittel zur sicheren Speicherung von Speicherinhalten und CPU-Registern eingesetzt werden, wie z. B. die Verwendung von MRAM. Wenn der interne Arbeitsspeicher durch eine Batterie gesichert ist, kann die Verschlüsselung/Entschlüsselung überflüssig werden.The encryption/decryption step is optional. Other means of securely storing memory contents and CPU registers can also be used, such as: B. the use of MRAM. If the internal memory is backed up by a battery, encryption/decryption may be unnecessary.

Während des Ruhezustandsmodus ist die UICC ausgeschaltet oder wird nur mit sehr geringer Energie versorgt. Damit unterscheidet sich der Ruhezustandsmodus vom Standard-UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Modus einer Smartcard. Während die Smartcard im Standard-Unterdrückung-Modus noch Strom verbraucht, verbraucht die Smartcard im Ruhezustand überhaupt keine Energie, was den Gesamtenergieverbrauch des Endgeräts reduziert.During hibernation mode, the UICC is turned off or has very low power. This makes hibernation mode different from the standard SUSPEND mode of a smart card. While the smart card still consumes power in standard suppression mode, the smart card consumes no power at all when in sleep mode, reducing the overall power consumption of the end device.

Handelt es sich bei der Smartcard um eine passive Vorrichtung, muss sie nach Ablauf der Ruhezustandszeit vom Endgerät aufgeweckt werden. Zu diesem Zweck sendet das Endgerät 10 eine Einschalt-/Aufweckbenachrichtigung, wie in Schritt S9 in 2 dargestellt. Die Aufweckbenachrichtigung kann in einem APDU-Befehl gekapselt an die UICC gesendet werden. Wenn die UICC während des Ruhezustands ausgeschaltet war, sendet das Endgerät 10 in Schritt S9 stattdessen einen Einschaltbefehl.If the smart card is a passive device, it must be woken up by the end device after the sleep time has expired. For this purpose, the terminal 10 sends a power-on/wake-up notification as in step S9 in 2 shown. The wake-up notification can be sent to the UICC encapsulated in an APDU command. If the UICC was turned off during the idle state, the terminal 10 sends a power-on command instead in step S9.

Nach Erhalt des Aufweck- oder Einschaltbefehls führt die UICC 20 einen Aufweckschritt S10 durch. Eine bevorzugte Implementierung des Aufweckschritts ist in 5(b) dargestellt. Die UICC 20 ruft in Schritt S91 den in Schritt S82 gespeicherten Inhalt aus dem Speicher ab, entschlüsselt in Schritt S92 den abgerufenen Inhalt und stellt in Schritt S93 den Arbeitsspeicher-Inhalt und die CPU-Register des Zustands vor dem Ruhezustand wieder her.After receiving the wake-up or power-on command, the UICC 20 performs a wake-up step S10. A preferred implementation of the wake-up step is in 5(b) shown. The UICC 20 retrieves the content stored in step S82 from the memory in step S91, decrypts the retrieved content in step S92, and restores the memory content and the CPU registers to the pre-sleep state in step S93.

Diese Schritte können mit der vom Modem 12 des Endgeräts 10 bereitgestellten Firmware durchgeführt werden. Durch die Wiederherstellung des Zustands der Smartcard vor dem Eintritt in den Ruhezustand kann der Kontext des Smartcard-Betriebssystems wiederhergestellt werden, um den Betrieb in demselben Zustand vor dem Eintritt in den Ruhezustand wieder aufzunehmen. Es sind keine zusätzlichen Schritte erforderlich, wie z. B. ein Verifizierungsschritt, der weder vom Endgerät noch von der Smartcard durchgeführt werden muss.These steps can be carried out with the firmware provided by the modem 12 of the terminal 10. By restoring the smart card to its pre-hibernation state, the context of the smart card operating system can be restored to resume operations in the same pre-hibernation state. No additional steps are required, such as: B. a verification step that does not have to be carried out by the end device or the smart card.

Handelt es sich bei der Smartcard um eine integrierte UICC (iUICC), wird ihr Arbeitsspeicher (RAM) gemeinsam mit dem Endgerätmodem genutzt, so dass eine Batteriepufferung des Arbeitsspeichers eine Möglichkeit ist, den Inhalt der Smartcard zu speichern, bevor sie in den Ruhezustand versetzt wird. If the smart card is an integrated UICC (iUICC), its main memory (RAM) is shared with the terminal modem, so battery backup of the main memory is a way to save the contents of the smart card before it is put to sleep .

Nach Erhalt des Aufweckbefehls kann die Smartcard das Modem anweisen, die Wiederherstellung des Zustands durchzuführen.After receiving the wake-up command, the smart card can instruct the modem to perform state recovery.

Wenn die Smartcard eine aktive Vorrichtung ist, kann die Smartcard nach Ablauf der Ruhezustandszeit automatisch aufwachen, ohne dass ein Befehl vom Endgerätmodem erforderlich ist.If the smart card is an active device, the smart card can automatically wake up after the sleep time expires without requiring a command from the terminal modem.

Ausführungsformen des Verfahrens zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus in einer Smartcard oder UICC können von einer Vorrichtung 200 innerhalb der UICC 20 durchgeführt werden, wie in 1 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Empfangseinheit 201, eine Verarbeitungseinheit 202 und einen Speicher 203.Embodiments of the method for implementing a sleep mode in a smart card or UICC may be performed by a device 200 within the UICC 20, as shown in 1 shown. The device comprises at least a receiving unit 201, a processing unit 202 and a memory 203.

Die Empfangseinheit 201 ist so konfiguriert, dass sie über die Schnittstelle 14 vom Endgerät 10 den Ruhezustandsauslösebefehl empfängt (Schritt S1 in 2).The receiving unit 201 is configured so that it receives the idle state trigger command from the terminal 10 via the interface 14 (step S1 in 2 ).

Die Verarbeitungseinheit 202 ist so konfiguriert, dass sie den empfangenen Befehl verarbeitet und die oben in Verbindung mit den 2 bis 5 beschriebenen Schritte durchführt, um die Smartcard zu veranlassen, in den Ruhezustandsmodus einzutreten.The processing unit 202 is configured to process the received command and the above in connection with the 2 to 5 Perform the steps described to cause the smart card to enter sleep mode.

Die Verarbeitungseinheit 202 hat Zugriff auf die vom Modem 12 bereitgestellte Firmware und ist so konfiguriert, dass sie den Inhalt des Speichers 203 für den Sicherungs- und Wiederherstellungsprozess vor und nach dem Ruhezustand verschlüsselt und entschlüsselt.The processing unit 202 has access to the firmware provided by the modem 12 and is configured to encrypt and decrypt the contents of the memory 203 for the pre- and post-hibernation backup and restore process.

Außerdem ist die Verarbeitungseinheit 202 so konfiguriert, dass sie die Anfrage zur Verlängerung des voreingestellten Abfrageintervalls basierend auf der maximalen Ruhezustandszeit an das Endgerät 10 sendet.In addition, the processing unit 202 is configured to send the request to the terminal 10 to extend the preset polling interval based on the maximum sleep time.

6 zeigt in einem schematischen Diagramm eine Übersicht über Ausführungsformen des Verfahrens zur Implementierung eines Ruhezustandsmodus in einer Smartcard oder UICC. 6 shows in a schematic diagram an overview of embodiments of the method for implementing a hibernation mode in a smart card or UICC.

Unter Bezugnahme auf 6(a) benachrichtigt das Endgerät 10, vorzugsweise über sein Modem 12, die Smartcard 20 über ein Auslöseereignis, das eine lange Dauer hat. Beispiele für ein Auslöseereignis sind ein UMSCHLAG (ENVELOPE) -Befehl (CAT-Ereignis, ETSI 102 223), z. B. die Erweiterung eines Standardereignisses oder die Verwendung eines proprietären Kennzeichens/Ereignisses. Die Benachrichtigung kann der Smartcard in Form des Ruhezustandsauslösebefehls in Schritt S1 von 2 übermittelt werden. Das Ereignis ermöglicht es der SIM-Karte, während dieser Zeit in den Ruhezustandsmodus überzugehen. Die Smartcard 20 gibt die maximale Ruhezustandszeit zurück (2, Schritt S3), nach der die Smartcard aufwacht/aufgeweckt wird (2, Schritte S9, S10).With reference to 6(a) The terminal 10 notifies the smart card 20, preferably via its modem 12, of a trigger event that has a long duration. Examples of a trigger event include an ENVELOPE command (CAT event, ETSI 102 223), e.g. E.g. extending a standard event or using a proprietary flag/event. The notification may be given to the smart card in the form of the sleep trigger command in step S1 of 2 be transmitted. The event allows the SIM card to enter sleep mode during this time. Smartcard 20 returns the maximum sleep time ( 2 , step S3), after which the smart card wakes up/is woken up ( 2 , steps S9, S10).

6(b) zeigt eine Ausführungsform zur Verlängerung eines Standard-AB-FRAGEINTEVALL (POLL INTERVAL) -Befehls über vier Stunden hinaus, wie sie in den Schritten S4 und S6 in 2 sowie in den Schritten S41 und S42 in 4 implementiert ist. Nach Erhalt der Anfrage, das Abfrageintervall zu verlängern, speichert das Endgerät 10 das neue Abfrageintervall, um die von der Smartcard vorgesehene maximale Ruhezustandszeit abzudecken. Dadurch wird verhindert, dass das Endgerät während des Ruhezustands der Smartcard STATUS-Befehle sendet, da die Smartcard diese Befehle während des Ruhezustands nicht verarbeiten kann, wodurch der Energieverbrauch des Endgeräts weiter gesenkt wird. 6(b) shows an embodiment for extending a standard POLL INTERVAL command beyond four hours as described in steps S4 and S6 in 2 and in steps S41 and S42 in 4 is implemented. Upon receipt of the request to extend the polling interval, the terminal 10 stores the new polling interval to cover the maximum sleep time provided by the smart card. This prevents the terminal from sending STATUS commands while the smart card is in sleep mode, as the smart card cannot process these commands during hibernation, further reducing the power consumption of the terminal.

6(c) zeigt eine Ausführungsform der Implementierung des erweiterten UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehls zur Angabe der maximalen Ruhezustandszeit für die Vielzahl von Anwendungen auf der Smartcard. Auch hier können die P1-Bits verwendet werden, um die maximale Ruhezustandszeit mitzuteilen. In dieser Ausführungsform gibt der Befehl den Kundenanwendungen nur die Dauer des Ruhezustands an und löst keine Vorgänge aus, die mit dem Aussetzen und Wiederaufnehmen zusammenhängen. Mit diesem Befehl kann die Smartcard auch angewiesen werden, bei Bedarf nachfolgende Ruhezustandsmodi einzuleiten, ohne dass die Smartcard die maximale Ruhezustandszeit von Grund auf neu bestimmen muss. Unnötige Berechnungsschritte auf der Smartcard werden damit vermieden, was den Energieverbrauch des Endgeräts weiter reduziert. 6(c) shows an embodiment of implementing the extended SUSPEND command to specify the maximum sleep time for the variety of applications on the smart card. Again, the P1 bits can be used to communicate the maximum sleep time. In this embodiment, the command only specifies the hibernation duration to customer applications and does not trigger any operations related to suspend and resume. This command can also be used to instruct the smart card to initiate subsequent sleep modes as needed, without requiring the smart card to determine the maximum sleep time from scratch. This avoids unnecessary calculation steps on the smart card, which further reduces the energy consumption of the end device.

7 zeigt einen Vergleich des Kommunikationsflusses zwischen dem Endgerät und der UICC im konventionellen Unterdrückungsverfahren, wie es in ETSI TS 102 241 V16.1.0 beschrieben ist (7(b)), mit dem Kommunikationsfluss zur Implementierung des Ruhzustandsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung (7(a)). TABELLE 2. Standard-UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl versus Ruhezustandsbefehl Aktion Verhalten (Stand der Technik) Verhalten (Erfindung) Bewerten der Anfrage, um zu bestimmen, ob die Unterdrückung möglich ist, und um die maximale Zeit gemäß Abschnitt 10.2.2.2 (ETSI 102 241) zu bestimmen ja ja Informieren der Applets über die Unterdrückung und ihnen die Möglichkeit erlauben, die erforderlichen Aktionen gemäß Abschnitt 10.2.2.3 (ETSI 102 241) anzuwenden ja ja Verarbeiten der Unterdrückung (ETSI 102 241) ja nein Verarbeiten für den Ruhezustand nein ja 7 shows a comparison of the communication flow between the terminal and the UICC in the conventional suppression method as described in ETSI TS 102 241 V16.1.0 ( 7(b) ), with the communication flow for implementing the sleep mode method according to the present invention ( 7(a) ). TABLE 2. Standard SUSPEND command versus hibernate command action Behavior (state of the art) behavior (invention) Evaluate the request to determine whether suppression is possible and to determine the maximum time in accordance with Section 10.2.2.2 (ETSI 102 241). Yes Yes Inform the applets of the suppression and allow them to apply the required actions according to Section 10.2.2.3 (ETSI 102 241). Yes Yes Processing suppression (ETSI 102 241) Yes no Process for hibernation no Yes

Unter Bezugnahme auf 7(a) kann der Ablauf von Ereignissen innerhalb einer UICC, die zum Ruhezustand fähig ist, d.h. einer UICC, die eine Vorrichtung 200 zur Implementierung eines Ruhezustandsverfahrens gemäß den unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen umfasst, die folgenden Schritte umfassen:

  • - Schritt 100: „Einschalten“: Dies ist der konventionelle Einschaltbefehl für das Endgerät, um eine Sitzung mit einer UICC zu aktivieren und zu initiieren. Alle internen Endgeräte der UICC werden gemäß den Standards eingestellt.
  • - Schritt 110: „Üblicher Austausch von Befehlen“: Dies bezeichnet den herkömmlichen Kommunikationsprozess zwischen dem Endgerät und der UICC.
  • - Schritt 120: „UICC Unterdrückung*“: Dies ist der Ruhezustandsauslösebefehl, der als modifizierter UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl der UICC implementiert ist. Der erwartete Ablauf innerhalb der UICC ist in TABELLE 2 kurz dargestellt. Mit diesem Befehl wird die Smartcard/UICC in den Ruhezustandsmodus versetzt. Er zeigt den Ruhezustandsmodus an, wie in Schritt S1 von 2. Mit diesem Befehl kann ferner eine vom Endgerät definierte Ruhezustandszeit angegeben werden.
  • - Schritt 130: „OK/Max. Ruhezustandszeit“: Antwort der UICC an das Endgerät. Die UICC teilt dem Endgerät die maximale Ruhezustandszeit, MHT, mit. Wenn der geänderte UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl, den die UICC in Schritt 120 erhalten hat, bereits eine Ruhezustandszeit angibt, gibt die UICC in Schritt 130 lediglich OK zurück.
  • - Schritt 140: „Ausschalten / Ruhezustandsperiode“: Basierend auf dem vorrichtungsspezifischen Mechanismus wird die UICC während der angegebenen Ruhezustandszeit, MHT, ausgeschaltet.
  • - Schritt 150: „Einschalten*“: Zusätzlich zum herkömmlichen Einschaltvorgang für jede UICC versetzt dieser Einschaltbefehl die UICC in den vorherigen Zustand vor dem Ruhezustand zurück. Das heißt, dieser Befehl veranlasst die UICC, die in 5(b) dargestellten Schritte zum Aufwachen durchzuführen.
  • - Schritt 160: „Üblicher Austausch von Befehlen“: Nach dem Einschalten der UICC und der Wiederherstellung des Vor-Ruhezustands kann der übliche Kommunikationsprozess zwischen Endgerät und UICC erfolgen.
With reference to 7(a) may be the flow of events within a UICC capable of hibernation, ie, a UICC that includes a device 200 for implementing a hibernation method in accordance with the procedures described with reference to FIG 2 to 5 Embodiments described include the following steps:
  • - Step 100: “Power On”: This is the conventional power on command for the terminal to activate and initiate a session with a UICC. All UICC internal terminal devices are set according to the standards.
  • - Step 110: “Normal exchange of commands”: This refers to the usual communication process between the terminal and the UICC.
  • - Step 120: “UICC Suspend*”: This is the sleep trigger command implemented as a modified SUSPEND command of the UICC. The expected process within the UICC is briefly shown in TABLE 2. This command puts the smart card/UICC into sleep mode. It indicates sleep mode as in step S1 of 2 . This command can also be used to specify an idle time defined by the end device.
  • - Step 130: “OK/Max. Sleep time”: Response from the UICC to the end device. The UICC informs the end device of the maximum sleep time, MHT. If the modified SUSPEND command that the UICC received in step 120 already specifies a sleep time, the UICC simply returns OK in step 130.
  • - Step 140: “Power Off/Sleep Period”: Based on the device-specific mechanism, the UICC is turned off during the specified sleep time, MHT.
  • - Step 150: “Power On*”: In addition to the traditional power on operation for each UICC, this power on command returns the UICC to the previous state before sleep. That is, this command causes the UICC to appear in 5(b) Follow the steps shown to wake up.
  • - Step 160: “Usual exchange of commands”: After switching on the UICC and restoring the pre-idle state, the usual communication process between the end device and UICC can take place.

Die hier beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen können mit Hilfe eines Modementwicklers oder Chip-Anbieters oder einer anderen Einheit, mit der die UICC gekoppelt ist, umgesetzt werden. Die Bereitstellung eines batteriegepufferten Speichers und der Speichermechanismus zur Implementierung des Ruhezustandsmodus sind daher vorrichtungsspezifisch. Der Ruhezustand ist für das Betriebssystem (OS) transparent. Der Ruhezustandsmodus unterbricht das laufende Betriebssystem, sichert den Systemzustand und die Daten und setzt den Betrieb des Betriebssystems nach dem Aufwachen fort. Insbesondere können Niedrig-Level-Treiber die Ruhezustandsanfrage verarbeiten und den Betrieb transparent für das Betriebssystem wieder aufnehmen.The aspects and embodiments described herein may be implemented with the assistance of a modem designer or chip vendor or other entity to which the UICC is coupled. The provision of battery-backed memory and the memory mechanism to implement sleep mode are therefore device specific. Hibernation is transparent to the operating system (OS). Hibernate mode suspends the running operating system, saves the system state and data, and resumes operation of the operating system after waking up. In particular, low-level drivers can process the sleep request and resume operation transparently to the operating system.

Am Modem können weitere Funktionen zur Unterstützung des Ruhezustands implementiert werden. So mag das Modem beispielsweise während der Ausführung einer offenen USAT-Prozedur, d. h. eines USIM/SIM Application Toolkit gemäß ETSI/3GPP, keine Ruhezustandsanfrage starten. Darüber hinaus kann das Modem beschließen, die Ruhezustandsanfrage auch dann zu starten, wenn ein Zeitereignis anhängig ist. Das heißt, wenn es eine Anwendung gibt, die eine Zeitgeberfunktion des Modems nutzt, kann der Ruhezustandsmodus die Ausführung des Betriebssystems/der Anwendung unterbrechen. Die Anwendung, die auf die Freigabe des Zeitgebers wartet, wird nach dem Aufwachen der SIM wieder aufgenommen.Additional functions to support sleep mode can be implemented on the modem. For example, the modem may not initiate a sleep request during the execution of an open USAT procedure, ie a USIM/SIM Application Toolkit according to ETSI/3GPP. Additionally, the modem may decide to start the sleep request even when a time event is pending is. That is, if there is an application that uses a timer function of the modem, sleep mode may interrupt the execution of the operating system/application. The application waiting for the timer to be released will resume after the SIM wakes up.

Die hier beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen optimieren den Energieverbrauch einer Smartcard (UICC/iUICC/SIM/iSIM) in einem Endgerät oder einer Vorrichtung (z. B. IoT, tragbares Gerät usw.) und ermöglichen so eine Verlängerung der Batterielebensdauer solcher Vorrichtungen.The aspects and embodiments described herein optimize the power consumption of a smart card (UICC/iUICC/SIM/iSIM) in a terminal or device (e.g., IoT, wearable device, etc.), thereby enabling the battery life of such devices to be extended.

In der vorstehenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden. Es wird jedoch deutlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom breiteren Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel werden die oben beschriebenen Prozessabläufe unter Bezugnahme auf eine bestimmte Reihenfolge der Verfahrensvorgänge beschrieben. Die Reihenfolge vieler der beschriebenen Verfahrensvorgänge kann jedoch geändert werden, ohne den Umfang oder die Funktionsweise der Erfindung zu beeinträchtigen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend eher illustrativ als einschränkend zu verstehen.In the foregoing description, the invention has been described with reference to specific embodiments. However, it will be appreciated that various modifications and changes may be made thereto without departing from the broader scope of the invention. For example, the process flows described above are described with reference to a particular order of process operations. However, the order of many of the procedures described may be changed without affecting the scope or functionality of the invention. The description and drawings are accordingly to be understood as illustrative rather than restrictive.

Claims (15)

Verfahren zum Implementieren eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard (20), die kommunikativ mit einem Endgerät (10) gekoppelt ist, wobei das Verfahren an der Smartcard (20) umfasst: - Empfangen (S1) eines Ruhezustandsauslösebefehls von dem Endgerät (10); - Bestimmen (S2) einer maximalen Ruhezustandszeit; - Bereitstellen (S3) der maximalen Ruhezustandszeit an das Endgerät (10); und - Eintreten (S8) in einen Ruhezustandsmodus.Method for implementing a hibernation mode for a smart card (20) that is communicatively coupled to a terminal (10), the method on the smart card (20) comprising: - Receiving (S1) a sleep state trigger command from the terminal (10); - Determine (S2) a maximum sleep time; - Providing (S3) the maximum idle time to the terminal (10); and - Enter (S8) into a sleep mode. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ruhezustandsauslösebefehl ein parametrisierter Anwendungsprotokoll-Dateneinheit (ADPU - Application Protocol Data Unit) -Befehl ist, der einen Parameter zur Angabe des Ruhezustandsmodus umfasst.Procedure according to Claim 1 , wherein the sleep trigger command is a parameterized Application Protocol Data Unit (ADPU) command that includes a parameter for specifying the sleep mode. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ruhezustandsauslösebefehl ein modifizierter UICC-UNTERDRÜCKUNG (UICC-SUSPEND) -Befehl ist, der eine Vielzahl von Parametern umfasst, wobei ein spezieller Parameter aus der Vielzahl von Parametern eingestellt wird, um den Ruhezustandsmodus anzuzeigen.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the hibernation trigger command is a modified UICC-SUSPEND command that includes a plurality of parameters, wherein a particular parameter from the plurality of parameters is set to indicate the hibernation mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Smartcard (20) eine Vielzahl von Anwendungen umfasst und die maximale Ruhezustandszeit bestimmt durch: - Erhalten (S22) einer maximalen Schlafzeit von jeder der Vielzahl von Anwendungen, wobei die maximale Schlafzeit einer Anwendung eine Dauer angibt, die die Anwendung schlafen darf; und - Auswählen (S23) des niedrigsten Wertes aus der Vielzahl der maximalen Schlafzeiten als die maximale Ruhezustandszeit.Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the smart card (20) comprises a plurality of applications and the maximum sleep time is determined by: - obtaining (S22) a maximum sleep time from each of the plurality of applications, the maximum sleep time of an application indicating a duration that the application is allowed to sleep; and - selecting (S23) the lowest value from the plurality of maximum sleep times as the maximum sleep time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend das Speichern (S82) von Speicherinhalt und CPU-Registern in einem sicheren Modus vor dem Eintreten in den Ruhezustandsmodus.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , further comprising storing (S82) memory contents and CPU registers in a secure mode before entering sleep mode. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass nach Ablauf der maximalen Ruhezustandszeit bei Empfangen (S9) eines Einschalt- oder Aufweckbefehls von dem Endgerät (10) der Speicherinhalt und die CPU-Register wiederhergestellt werden (S93).Procedure according to Claim 5 , further comprising that after the maximum idle time has elapsed upon receipt (S9) of a switch-on or wake-up command from the terminal (10), the memory contents and the CPU registers are restored (S93). Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Verschlüsseln (S81) des Speicherinhalts und der CPU-Register der Smartcard (20) vor dem Speichern und das Entschlüsseln des gespeicherten Speicherinhalts und der CPU-Register vor dem Wiederherstellen, vorzugsweise unter Verwendung von Firmware, die von dem Endgerät (10), insbesondere von einem Modem (12) des Endgeräts (10), über eine Schnittstelle (14) zwischen dem Endgerät (10) und der Smartcard (20) bereitgestellt wird.Procedure according to Claim 6 , further comprising encrypting (S81) the memory contents and the CPU registers of the smart card (20) before saving and decrypting the saved memory contents and the CPU registers before restoring, preferably using firmware provided by the terminal (10 ), in particular from a modem (12) of the terminal (10), is provided via an interface (14) between the terminal (10) and the smart card (20). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: - Senden (S6) einer Anfrage an das Endgerät (10), ein voreingestelltes Abfrageintervall basierend auf der maximalen Ruhezustandszeit zu verlängern, wobei das Abfrageintervall eine Häufigkeit des Empfangens eines Statusbefehls von dem Endgerät (10) angibt.Procedure according to one of the Claims 1 until 7 , further comprising: - Sending (S6) a request to the terminal (10) to extend a preset polling interval based on the maximum sleep time, the polling interval indicating a frequency of receiving a status command from the terminal (10). Verfahren zum Implementieren eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard (20), die kommunikativ mit einem Endgerät (10) gekoppelt ist, wobei das Verfahren am Endgerät (10) umfasst: - Senden (S1) eines Ruhezustandsauslösebefehls an die Smartcard (20); - Empfangen (S3) einer maximalen Ruhezustandszeit von der Smartcard (20); - Speichern (S5) der maximalen Ruhezustandszeit; und - nach Ablauf der maximalen Ruhezustandszeit, Senden (S9) eines Einschalt- oder Aufweckbefehls an die Smartcard (20).Method for implementing a hibernation mode for a smart card (20) which is communicatively coupled to a terminal (10), the method comprising at the terminal (10): - sending (S1) a hibernation trigger command to the smart card (20); - Receiving (S3) a maximum sleep time from the smart card (20); - Save (S5) the maximum sleep time; and - after the maximum sleep time has elapsed, sending (S9) a switch-on or wake-up command to the smart card (20). Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Empfangen (S6) einer Anfrage von der Smartcard (20), ein voreingestelltes Abfrageintervall basierend auf der maximalen Ruhezustandszeit zu verlängern, wobei das Abfrageintervall eine Häufigkeit des Endgeräts (10) zum Senden eines Statusbefehls an die Smartcard (20) angibt; Verlängern und Speichern (S7) des verlängerten Abfrageintervalls.Procedure according to Claim 9 , further comprising receiving (S6) a request from the smart card (20) to extend a preset polling interval based on the maximum sleep time, the polling interval indicating a frequency of the terminal (10) for sending a status command to the smart card (20); Extend and save (S7) the extended polling interval. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend das Senden eines modifizierten UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehls, der eine vom Endgerät definierte Ruhezustandszeit angibt, an die Vielzahl von Anwendungen auf der Smartcard (20), wobei der modifizierte UNTERDRÜCKUNG (SUSPEND) -Befehl eine Vielzahl von Parametern umfasst, wobei ein spezieller Parameter aus der Vielzahl von Parametern eingestellt wird, um die definierte Ruhezustandszeit anzuzeigen.Procedure according to Claim 9 or 10 , further comprising sending a modified SUSPEND command indicating a terminal-defined sleep time to the plurality of applications on the smart card (20), the modified SUSPEND command comprising a plurality of parameters, wherein a special parameter from the variety of parameters is set to display the defined sleep time. Vorrichtung (200) zum Implementieren eines Ruhezustandsmodus für eine Smartcard (200), wobei die Smartcard (20) kommunikativ mit einem Endgerät (10) gekoppelt ist und eine Vielzahl von darauf laufenden Anwendungen aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst: - eine Empfangseinheit (201), die so konfiguriert ist, dass sie von dem Endgerät (10) einen Ruhezustandsauslösebefehl empfängt; - eine Verarbeitungseinheit (202), die so konfiguriert ist, dass sie: - eine maximale Ruhezustandszeit bestimmt, indem von jeder der Vielzahl von Anwendungen eine maximale Schlafzeit erhalten wird, wobei die maximale Schlafzeit einer Anwendung eine Dauer angibt, die die Anwendung schlafen darf; - den niedrigsten Wert aus der Vielzahl von maximalen Schlafzeiten als die maximale Ruhezustandszeit auswählt; - dem Endgerät (10) die maximale Ruhezustandszeit bereitstellt; und - die Smartcard (20) veranlasst, in einen Ruhezustandsmodus einzutreten.Device (200) for implementing a sleep mode for a smart card (200), the smart card (20) being communicatively coupled to a terminal (10) and having a plurality of applications running thereon, the device comprising: - a receiving unit (201) configured to receive a sleep trigger command from the terminal (10); - a processing unit (202) configured to: - determining a maximum sleep time by obtaining a maximum sleep time from each of the plurality of applications, the maximum sleep time of an application indicating a duration that the application is allowed to sleep; - selects the lowest value from the plurality of maximum sleep times as the maximum sleep time; - provides the terminal (10) with the maximum idle time; and - causes the smart card (20) to enter a hibernation mode. Vorrichtung (200) nach Anspruch 12, wobei die Verarbeitungseinheit (202) ferner so konfiguriert ist, dass sie einen Inhalt eines Speichers (203) und CPU-Register der Smartcard (20) verschlüsselt und sichert, bevor sie in den Ruhezustandsmodus eintritt.Device (200) after Claim 12 , wherein the processing unit (202) is further configured to encrypt and secure a contents of a memory (203) and CPU registers of the smart card (20) before entering the sleep mode. Vorrichtung (200) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Verarbeitungseinheit (202) ferner so konfiguriert ist, dass sie an das Endgerät (10) eine Anfrage sendet, ein voreingestelltes Abfrageintervall basierend auf der maximalen Ruhezustandszeit zu verlängern, wobei das Abfrageintervall eine Häufigkeit des Empfangs eines Statusbefehls von dem Endgerät (10) an der Smartcard (20) angibt.Device (200) after Claim 12 or 13 , wherein the processing unit (202) is further configured to send to the terminal (10) a request to extend a preset polling interval based on the maximum sleep time, the polling interval being a frequency of receiving a status command from the terminal (10). on the smart card (20). Smartcard (200), wobei die Smartcard (200) die Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 umfasst.Smart card (200), wherein the smart card (200) the device (200) according to one of Claims 12 until 14 includes.
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