FI109571B

FI109571B - Signalointimekanismi Wireless Application Protocol -prokollaa varten

Info

Publication number: FI109571B
Application number: FI991920A
Authority: FI
Inventors: Petteri Heinonen
Original assignee: Smarttrust Systems Oy
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2002-08-30
Also published as: EP1210831B1; US20020116513A1; HK1046202A1; CN1370380A; AU7004100A; FI19991920A; ATE452523T1; WO2001019107A1; EP1210831A1; CN1168337C; DE60043545D1

Description

109571

Signalointimekanismi Wireless Application Protocol -protokollaa varten Keksinnön tausta

Keksintö liittyy menetelmiin ja laitteistoihin liikennöimiseksi tilaajan-tunnistemoduulin eli SIM-kortin (subscriber identity module) kanssa. Matka-5 viestimeen kuuluu matkaviestinlaitteista (mobile equipment, ME) ja SIM-kortti eli lyhyesti ”SIM”.

Sen lisäksi, että nykyaikaiset digitaaliset matkaviestinjärjestelmät tarjoavat puhetien puhelun osapuolten välille, ne tukevat monia erilaisia palveluja. Teknisiä määrityksiä tällaisten palvelujen toteuttamiseksi koordinoi esi-10 merkiksi European Telecommunication Standard Institute (ETSI) ja WAP (Wireless Application Protocol) Forum, joka on suurten tietoliikennevalmistaji-en ja -operaattoreiden konsortio. SIM-kortti on aiemmin palvellut kahta tarkoitusta, käyttäjän autentikointia (yhteistyössä verkon kanssa) ja nimien ja niihin liittyvien puhelinnumeroiden tallennusta. Eräs viimeaikainen kehityssuunta ke-15 liitettäessä uusia teknisiä välineitä uusia palveluja varten on tehostaa SIM-kortin roolia, jopa niin pitkälle, että ME:n ja SIM:in roolit voivat vaihtua. Esimerkiksi ETSI:n suositus GSM 11.14 määrittelee rajapinnan nimeltä SIM Application Toolkit (SAT), joka laajentaa ETSI GSM 11.11 :ssä määriteltyä komentora-japintaa verkolta SlMrille. SAT mahdollistaa esimerkiksi vuorovaikutteiset ky-20 selyt matkaviestimen käyttäjälle. SAT:illa luodut sovellukset näkyvät tyypillises-,·. : ti valikkoina, jotka laajentavat matkaviestimen käyttäjälleen tarjoamaa komen- tojoukkoa. Lisäksi SAT:ia voidaan käyttää lataamaan eri-vuorovaikutteista toi- I I I · * . minnallisuutta SIM:ille. SAT:in ansiosta SIM:istä on tulossa isäntä, joka liiken nöi verkon kautta ME:n kautta, joka puolestaan toimii SIM:in orjana. Huomat-25 takoon, että tulevissa matkaviestinjärjestelmissä, kuten UMTS:issa, SIM voi olla nimeltään USIM.

Jäännösongelmana nykyisissä standardiprotokollissa on, että ver- • · kon ja SIM:in välisiä signalointimekanismeja on hankala käyttää. Esimerkiksi ei ole selvää voidaanko SAT:ia käyttää WAP-protokollapinosta tai miten. On tie-. 30 tysti mahdollista lähettää lyhytsanoma, mutta pidemmät datavirrat on katkotta- !!! va moneksi lyhytsanomaksi, mikä on jossakin määrin monimutkaista. Ongelma .· voitaisiin ratkaista määrittelemällä uusia komentoja ja/tai protokollia, mutta täi-• · j '· lainen ratkaisu ei olisi yhteensopiva nykyisten SIM-korttien ja niiden rajapinto-jen kanssa.

109571 2

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää mekanismi SIM-kortin ja matkaviestinlaitteiston eli matkaviestimen muun osan välisen liikennöinnin parantamiseksi. Toisin sanoen keksintö pyrkii tuottamaan vuorovaikutuksen SIM-5 kortille. Tämä tavoite saavutetaan menetelmällä ja järjestelmällä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu yllä olevan ongelman huomaamiseen, toisin sanoen ongelman havaitsemiseen, ja sen ratkaisuun. Ratkaisu perustuu ideaan, 10 jossa SIM:iä ’’huijataan” uskomaan, että matkaviestimelle on lähetetty informaatiota alhaisen tason yhteydettömänä sanomana, kuten lyhytsanomana tai solun yleislähetyssanomana (cell broadcast), vaikka informaatio voidaan lähettää matkaviestimelle korkeamman tason yhteydellisen protokollan kautta, kuten WAP tai TCP/IP, tai informaatio voidaan kehittää paikallisesti, siis radio-15 rajapinnan matkaviestimen puolella. Keksinnön tarpeita silmälläpitäen alhaisen tason ja korkean tason protokollan välinen ratkaiseva ero on, että korkean tason protokolla sallii lähettää mielivaltaisen pituisen datavirran. Huomattakoon, että korkean tason protokolla voi käyttää alhaisen tason protokollaa siirtotien osana.

20 Keksinnön eräs näkökohta liittyy radioverkon kiinteällä puolella ke- hitetyn informaation kuljettamiseen. Toinen näkökohta liittyy paikallisesti kehi-tetyn informaation kuljettamiseen. ’’Paikallisesti” tarkoittaa, että informaatio ke-·:·. hitetään radiorajapinnan matkaviestimen puolella. Informaatio voidaan kehittää ohjelmistomoduulissa itse matkaviestimessä tai se voidaan vastaanottaa mat-... 25 kaviestimen käyttöliittymän (näppäimistön) tai lyhyen kantaman liikennekana- van kautta, kuten datakaapeli, infrapunalinkki tai Bluetooth. ’’Lyhyt kantama” v ’ tarkoittaa useita kertaluokkia lyhyempää kuin matkaviestinjärjestelmän radiotien maksimipituus. Huomattakoon, että nämä näkökohdat eivät ole toisiaan :/'i poissulkevia, ja matkaviestin toteuttaa edullisesti keksinnön molemmat näkö-30 kohdat.

. . ·. Keksinnön mukaisesti matkaviestinlaitteista varustetaan ohjelmiston laajennuslohkolla, joka on sovitettu: - vastaanottamaan informaatiota paikallisesti ja/tai korkean tason : '·· ilmarajapinnan ylittävän protokollan kautta, kuten WAP tai TCP/IP; ja 35 - lähettämään tämä informaatio SIM-kortille emuloimalla informaati on vastaanottoa alhaisen tason yhteydettömän protokollan kautta.

3 109571

Koska keksintö hyödyntää uudella tavalla nykyisiä protokollia ja rajapintoja, säilytetään yhteensopivuus nykyisten SIM-korttien ja niiden rajapintojen kanssa. Keksintö vaatii hyvin vähän muutoksia olemassaoleviin laitteisiin tai ohjelmiin.

; 5 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 on keksinnön yleistä periaatetta lohkokaavio; ja

Kuvio 2 on keksinnön erästä sovellusta esittävä signalointikaavio.

10 Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuvio 1 on keksinnön yleistä periaatetta lohkokaavio. Lohko nimeltä RAN (Radio Access Network) esittää radioverkon kiinteää puolta. (GSM-järjestelmässä RAN on yleensä nimeltään Base Station Subsystem, BSS. UMTS-järjestelmässä RAN on nimeltään URAN.) Lyhytsanomien (SM) tai so-15 lun yleislähetysten lähettämiseksi verkko voi käsittää vastaavasti yhden tai useamman lyhytsanomakeskuksen (Short Message Service Centre, SMSC) tai solun yieislähetyskeskuksen (Cell Broadcast Centre, CBC). Eri palvelujen toteuttamiseksi verkko voi käsittää tai siihen voi olla toiminnallisesti kytketty palvelin (server) S. Tällaisen palvelimen konkreettinen esimerkki on älyverkon ;··* 20 palvelun ohjauspiste (Service Control Point, SCP). Tällaiset elementit ovat ’· ” ammattilaisille hyvin tuttuja, eivätkä radioverkon enemmän detaljit ole keksin-: nön ymmärtämisen kannalta oleellisia.

Keksinnön kannalta matkaviestin käsittää kaksi päälohkoa, SIM-:T: kortin tilaaja/tilauskohtaisen informaation tallentamiseksi. Matkaviestimen jäl- 25 jelläolevaa osaa kutsutaan matkaviestinlaitteistoksi ME. Siihen kuuluu radio-lohko Rx/Tx, käyttöliittymä UI, SIM-kortin rajapinta ja ohjain CTRL matkavies-: timen toiminnan ohjaamiseksi. Ohjan CTRL käsittää yhden tai useampia pro-

• « I

.*··,’ sessoreita niihin liittyvine muisteineen sekä anto/ottolaitteita, väyläohjaimia yms. Tällaiset detaljit ovat ammattilaiselle tuttuja, eikä niitä näytetä erikseen. 30 Muisti käsittää prosessorien suorittamia ohjelmistomoduuleja sekä kiinteää ja muuttuvaa dataa. Keksinnön mukaisesti yksi ohjelmistomoduuli on sovitettu : ’ tukemaan parannettuja palveluja, jotka vaativat vuorovaikutteista liikennöintiä SIM-kortin kanssa. Tällainen ohjelmistomoduuli on nimeltään WAE (Wireless Application Environment). Vaihtoehtoisesti ohjelmistomoduulia voitaisiin kut-35 sua protokollakerrokseksi, mutta tämä on vain semanttinen kysymys, koska . 109571 4 kutakin protokollakerrosta kohti on tyypillisesti sen toteuttava ohjelmistomoduuli. ”WAE” on WAP Forumin käyttämä termi (ks. sieltä Spec-WAEOverview-19990616.pdf), mutta ohjelmistomoduulia voitaisiin kutsua myös sen ETSI:n määrittelemällä nimellä MEXE (Mobile station Execution Environment, ks.

5 ETSI GSM suositus 02.57). Tässäkään keksinnön ymmärtämiselle ei ole oleellista, toteuttaako ohjelmistomoduuli WAP Forumin suositukset, ETSI:n suositukset vai molemmat.

Matkaviestinlaitteiston jäljelläolevaa ohjelmistoa kutsutaan yhteisesti sen käyttöjärjestelmäksi (operating system, OS). Se sisältää kaiken Ohio jelmiston, joka tarvitaan toteuttamaan matkaviestinlaitteiston tunnetut toiminnot ja ominaisuudet.

Matkaviestinlaitteisto käsittää myös useita paikallisia liikennöintika-navia ja -laitteita. Yksi niistä on käyttöliittymä UI, joka tyypillisesti koostuu näppäimistöstä ja näytöstä. Näppäimistön/näytön sijasta tai niiden lisäksi käyttö-15 liittymä voidaan sovittaa tukemaan puheviestintää käyttäjän kanssa, tässä tapauksessa käyttöliittymä UI käsittää ohjelmiston puheen syntesoimiseksi ja tunnistamiseksi matkaviestinlaitteiston kovaäänisen ja mikrofonin kautta. Toinen paikallinen liikennöintikanava on datakaapeli DC tai infrapunalinkki IR henkilökohtaisiin tietokoneisiin tai kämmenjärjestimiin. Tulossa oleva paikalli-20 nen liikennöintikanava tunnetaan Bluetooth (BT) -käsitteenä. Se on Bluetooth-*··. konsortion määrittelemä lyhyen kantaman 2,45 GHz.in radiorajapinta.

Palvelin-SIM-liikennöinti '·’ ] Kuten yllä todettiin, keksinnön ensimmäinen näkökohta liittyy radio- * ‘ verkon kiinteällä puolella kehitetyn informaation kuljettamiseen matkaviestin- v : 25 laitteistolle ja lopulta SIM-kortille. Ensimmäinen relevantti ongelma on, kuinka v ; lähettää informaatiota palvelimella S olevalta sovellukselta radiopääsyverkon RAN kautta ohjelmistomoduulille WAE kuormittamatta sovellussuunnittelijaa alhaisen tason protokollilla, kuten lyhytsanomalla tai solun yleislähetyksellä. .··. Nuoli 1a kuvaa tätä datavirtaa. Kaksi ratkaisua tähän ongelmaan esitetään 30 lähteissä 1 ja 2, jotka sisällytetään tähän tekstiin viittauksina.

* · # Lähde 1 ehdottaa käyttämään WML (Wireless Markup Language) -skriptitoimintoa, joka aloittaa olemassaolevan SAT-sovelluksen, sekä WAP-pääteprofiilia kuvaamaan matkaviestinlaitteiston WAP-tukea WAP:ille ja SIM-.···. kortille.

5 109571 Lähde 2 ehdottaa lisäämään uuden URL (Universal Resource Locator) -kaavion, nimeltään ”sat” (= SIM Application Toolkit) SAT-istunnon käynnistämiseksi SIM-kortilta.

Toinen relevantti ongelma on, kuinka lähettää informaatiota ohjel-5 mistomoduulilta WAE SIM-kortille. Nuoli 2 kuvaa tätä datavirtaa. Keksinnön mukaisesti WAE-moduuli emuloi tilannetta, jossa matkaviestinlaitteisto ME on vastaanottanut RAN:ilta alhaisen tason yhteydettömän sanoman, kuten lyhytsanoman tai solun yleislähetyssanoman. Näitä kahta tilannetta varten ETSI:n suositus 11.14 määrittelee kaksi sanomaa (komentoa) ME:ltä SIM:ille, joiden 10 nimet ovat vastaavasti Envelope [SMS-PP Download] ja Envelope [Cell Broadcast Download]. Seuraavassa käytetään lyhennettyjä nimiä SM-envelope ja CB-envelope. Huomattakoon, että tällä hetkellä envelope-sanomat on rajoitettu kuljettamaan n. 250 tavua informaatiota sanomaa kohti, mikä tarkoittaa että pidemmät datavirrat on pilkottava useaan pienempään osioon.

15 Paikallisen informaation kuljetus SIM:ille

Keksinnön toinen näkökohta liittyy paikallisesti kehitetyn tai vastaanotetun informaation kuljettamiseen SIM:ille. Nuoli 1b kuvaa tätä datavirtaa. Kuten yllä todettiin, matkaviestinlaitteisto voi kehittää tällaisen paikallisinfor-maation itsenäisesti tai se voi vastaanottaa informaation käyttöliittymänsä tai ···. 20 lyhyen kantaman liikennöintikanavan kautta (langoitettu tai infrapunadatalinkki, Bluetooth jne.) Paikallisen informaation kuljettaminen WAE-moduulille aiheut-taa vain vähän tai ei lainkaan ongelmia, koska välissä olevia verkkoelement-| tejä ei ole, ja suunnittelija voi vapaasti suunnitella sopivat protokollat ja/tai ra- ' * japinnat. Toinen osa keksinnön toteutusta, eli informaation kuljettaminen : 25 WAE-moduulilta SIM-kortille, voidaan ratkaista aivan samoin kuin selostettiin • · · : ensimmäisen näkökohdan alla, ks. ”palvelin-SIM -liikennöinti”. Tässä suhtees sa on uutta se, että SIM saatetaan uskomaan että matkaviestinlaitteisto on j vastaanottanut yhden tai useamman ilmarajapinnan ylittävän sanoman, vaikka .**·. todellisuudessa näin ei ole.

: 30 Kuvio 2 on keksinnön erästä sovellusta, nimittäin kalenterisovelluk- sen ylläpitoa esittävä signalointikaavio. Oletetaan, että matkaviestimen käyt-täjä ylläpitää kalenteria, joka sijaitsee verkon kiinteässä osassa. Kalenteri voi sijaita käytännöllisesti katsoen missä tahansa (esimerkiksi käyttäjän yrityksen lähiverkossa), kunhan palvelimella S on pääsy siihen. Lisäksi kalenterin osa 6 109571 joukkoa pidetään käyttäjän matkaviestimessä. Kuvio 2 esittää tapahtumien sarjaa, jossa paikallista kalenteria päivitetään pääkalenterin perusteella.

Vaiheessa 2-2 palvelin S lähettää RAN:in kautta WAE-moduulille kalenteritapahtumaan liittyvän muistutuksen. Kuten yllä todettiin, lähteissä 1 ja 5 2 esitetään tätä vaihetta varten kaksi mahdollista lähetysmekanismia. Vai heessa 2-4 WAE-moduuli kyselee matkaviestimen käyttöliittymän UI kautta, haluaako käyttäjä saada toisen muistutuksen muutaman minuutin kuluttua, ja haluaako hän päivittää paikallista kalenteriaan. Vaiheessa 2-6 käyttäjä kieltäytyy toisesta muistutuksesta, mutta pyytää paikallisen kalenterin päivitystä.

10 Vaiheessa 2-8 WAE-moduuli tulkitsee, muotoilee uudelleen ja lähettää uudelleen käyttäjän vastauksen palvelimelle. Tässä tapauksessa WAE-moduuli pyytää palvelinta lähettämään päivitetyt kalenteritiedot. Vaiheessa 2-10 palvelin lähettää päivitetyt kalenteritiedot WAE-moduulille. Seuraavaksi WAE-moduuli lataa päivitetyt kalenteritiedot SIM:ille. Tämä operaatio koostuu kol-15 mesta vaiheesta. Vaiheessa 2-12 WAE-moduuli noutaa vanhat kalenteritiedot SIM:iltä. Vaiheessa 2-14 WAE-moduuli päivittää kalenteritiedot ja tallentaa ne SIM:ille. Tässä vaiheessa käytetään uudella tavalla SM-envelope tai CB-envelope -sanomaa, kuten yllä todettiin. Vaiheessa 2-16 SIM kuittaa päivitettyjen tietojen vastaanoton. Vaiheessa 2-18 WAE-moduuli muotoilee uudelleen 20 kalenteritiedot ja näyttää ne käyttöliittymässä.

• · · ;·1' Lähteet: 1. ”WAP and SIM Toolkit Application Access", ehdotus WAP Foru- ♦ · *·1 .’ mille, Petteri Heinonen, Sonera Oy, 5.3.1999.

2. "WAP and SIM Toolkit Interaction”, ehdotus WAP Forumille, v : 25 Petteri Heinonen, Sonera Oy, 4.3.1999.

• · · v : Molemmat lähteet sisältyvät tähän hakemukseen viittauksena.

· ·

Claims

109571

1. Menetelmä informaation lähettämiseksi palvelimelta tietoliikenneverkon (RAN) kautta matkaviestimelle (MS), johon kuuluu matkaviestinlaitteista (ME) ja tilaajan tunnistemoduuli eli SIM, jossa menetelmässä: 5. matkaviestinlaitteista (ME) varustetaan ohjelmistomoduulilla (WAE) liikennöimiseksi verkon (RAN) kanssa käyttämällä ensimmäistä protokollaa, joka tukee mielivaltaisen pituisen datavirran lähetystä; - palvelin (S) muotoilee lähetettävän informaation ensimmäiseksi datavirraksi (1a), ja lähettää sen verkolle (RAN); 10. verkko lähettää ensimmäisen datavirran (1a) matkaviestinlaitteis- tolle (ME) käyttämällä ensimmäistä protokollaa; ja tunnettu siitä, että: - matkaviestinlaitteista (ME) käyttää ensimmäistä datavirtaa (1a) kehittääkseen toisen datavirran (2), jonka se lähettää SIM.ille emuloimalla yh- 15 den tai useamman yhteydettömän sanoman vastaanottoa, joiden sanomien määrä määräytyy toisen datavirran pituuden perusteella.

2. Menetelmä paikallisesti kehitetyn tai vastaanotetun informaation lähettämiseksi matkaviestinlaitteistolta (ME) tilaajan tunnistemoduulille eli SIM:ille, jossa menetelmässä: 20. matkaviestinlaitteista (ME) varustetaan ohjelmistomoduulilla ♦ · · : (WAE) ainakin yhden ohjelmistosovelluksen toteuttamiseksi ja/tai tukemiseksi; •V. - matkaviestinlaitteista (ME) kehittää tai vastaanottaa paikallisesti, • · « *t . ensimmäisen datavirran (1b) muodossa, SIM:ille lähetettävän informaation; tunnettu siitä, että matkaviestinlaitteista (ME) käyttää ensim- » t · 25 mäistä datavirtaa (1b) kehittääkseen toisen datavirran (2), jonka se lähettää • · · ’·* ' SIM.ille emuloimalla yhden tai useamman yhteydettömän sanoman vastaanottoa, joiden sanomien määrä määräytyy toisen datavirran pituuden perusteella.

• · · • · · • · .···. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ’·’ että ensimmäinen protokolla käsittää universal resource locator -osoitteen lä- 30 hetyksen. • ·

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen protokolla käsittää wireless markup language -skriptin lähe-’*·* tyksen. 109571

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kukin yksi tai useampi yhteydetön sanoma on ETSI:n suositusta GSM 11.14 olennaisesti vastaava Envelope [SMS-PP Download] tai Envelope [Cell Broadcast Download] -sanoma. i 5

6. Matkaviestinlaitteisto (ME) informaation vastaanottamiseksi pal velimelta (S) tietoliikenneverkon (RAN) kautta, johon matkaviestinlaitteistoon (ME) kuuluu liityntävälineet tilaajan tunnistemoduulille eli SIM:ille, joka laitteisto: - käsittää ohjelmistomoduulin (WAE) liikennöimiseksi verkon (RAN) 10 kanssa käyttämällä ensimmäistä protokollaa, joka tukee mielivaltaisen pituisen datavirran lähetystä; ja - on sovitettu vastaanottamaan informaatio palvelimelta (S) verkon kautta ensimmäisessä datavirrassa (1a) ensimmäisen protokollan mukaisesti; tunnettu siitä, että matkaviestinlaitteisto (ME) on sovitettu käyt-15 tämään ensimmäistä datavirtaa (1a) kehittääkseen toisen datavirran (2) ja lähettämään toisen datavirran (2) SlMrilfe emuloimalla yhden tai useamman yh-j teydettömän sanoman vastaanottoa, joiden sanomien määrä määräytyy toisen datavirran pituuden perusteella.

7. Matkaviestinlaitteisto (ME), johon kuuluu liityntävälineet tilaajan ···[ 20 tunnistemoduulille eli SIM:ille ja joka laitteisto: - käsittää ohjelmistomoduulin (WAE) ainakin yhden ohjelmistosovel-v · luksen toteuttamiseksi ja/tai tukemiseksi; ja “'ί - on sovitettu kehittämään tai vastaanottaman paikallisesti, ensim- :T: mäisen datavirran (1b) muodossa, SIM:ille lähetettävä informaatio; 25 -tunnettu siitä, että matkaviestinlaitteisto (ME) on sovitettu käyttämään ensimmäistä datavirtaa (1b) kehittääkseen toisen datavirran (2) ja .·. : lähettämään toisen datavirran (2) SIM:ille emuloimalla yhden tai useamman ,···] yhteydettömän sanoman vastaanottoa, joiden sanomien määrä määräytyy toi- "1 sen datavirran pituuden perusteella. * » · · 109571