OTA技術(shù)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用探討

李 雪（北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中，SIM卡作為移動臺中的用戶識別模塊，內(nèi)部存儲著與用戶有關(guān)的個人信息和網(wǎng)絡(luò)信息，是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者提供可靠服務(wù)的重要載體。SIM卡靈活、快捷、高效的管理和維護(hù)，可提升網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，保障GSM-R網(wǎng)絡(luò)安全可靠的運(yùn)行。

目前我國GSM-R網(wǎng)絡(luò)的SIM卡管理系統(tǒng)并不能實(shí)現(xiàn)動態(tài)管理，管理效率較低。為此，鐵道部在《GSM-R SIM卡管理系統(tǒng)需求規(guī)范（暫行）》中提出了SIM卡管理系統(tǒng)應(yīng)考慮預(yù)留OTA（Over The A ir）功能的要求，依據(jù)這一要求，本文將深入探討OTA技術(shù)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

1 OTA技術(shù)在公網(wǎng)中的應(yīng)用架構(gòu)

OTA，即空中下載，是通過移動通信網(wǎng)（GSM或CDM A）的空中接口對SIM卡數(shù)據(jù)及應(yīng)用進(jìn)行遠(yuǎn)程管理的技術(shù)。OTA空中接口可以采用SM S、W AP、GPRS、CDM A 1X等技術(shù)。而基于短消息的OTA空中下載技術(shù)正是從用戶習(xí)慣于通過短消息來接受數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的前提下而應(yīng)運(yùn)而生，成為OTA技術(shù)中最為簡單可靠的手段。基于短消息的OTA技術(shù)是目前2G中最實(shí)用、投資最少的一個方案，它滿足了用戶對業(yè)務(wù)簡單性、易用性、可下載性這3方面的要求。

基于短消息的OTA菜單下載的實(shí)現(xiàn)借助于STK（SIM TOOL K IT）功能和短消息通道，支持空中下載的SIM卡提供人機(jī)接口界面供用戶發(fā)起下載申請，OTA應(yīng)用下載服務(wù)器根據(jù)用戶請求，以數(shù)據(jù)短消息的形式將相應(yīng)的服務(wù)下載內(nèi)容發(fā)給用戶手機(jī)，并將下載數(shù)據(jù)透明地傳遞給用戶SIM卡，SIM卡對下載內(nèi)容進(jìn)行組織存貯，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的SIM卡內(nèi)應(yīng)用菜單管理。

如圖1所示，基于短消息的OTA空中下載技術(shù)應(yīng)用采用客戶端/服務(wù)器方式。在后臺服務(wù)器端，后臺服務(wù)系統(tǒng)與短消息網(wǎng)關(guān)（或短消息中心）、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站通過網(wǎng)絡(luò)連接為OTA下載提供服務(wù)，通過OTA應(yīng)用下載服務(wù)器和OTA卡的相互通信完成各種業(yè)務(wù)流程。

目前，公網(wǎng)中應(yīng)用OTA技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)服務(wù)及管理功能。

李雪，女，碩士畢業(yè)于北京交通大學(xué)，工程師。主要從事無線通信的研究工作，多次負(fù)責(zé)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通方案設(shè)計(jì)，參與京滬高速鐵路的施工圖設(shè)計(jì)工作，集團(tuán)公司承擔(dān)的工信部重大科研項(xiàng)目“基于TD-LTE的高速鐵路寬帶通信的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗(yàn)證”的研究工作。

1）實(shí)現(xiàn)對自己手機(jī)菜單的動態(tài)管理，OTA技術(shù)支持用戶通過MO下載、菜單刪除、p u sh推送、網(wǎng)上定制等手段；

2）實(shí)現(xiàn)OTA卡的遠(yuǎn)程管理功能，包括遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)OTA卡的業(yè)務(wù)查詢、信息同步OTA卡、業(yè)務(wù)下載、業(yè)務(wù)刪除、業(yè)務(wù)更新、菜單目錄管理等功能；

3）實(shí)現(xiàn)應(yīng)用業(yè)務(wù)開發(fā)和管理功能，運(yùn)營商利用應(yīng)用業(yè)務(wù)開發(fā)工具，可以方便地進(jìn)行新業(yè)務(wù)的開發(fā)，為了便于業(yè)務(wù)的更快開發(fā)和推廣，可以向服務(wù)提供商提供應(yīng)用開發(fā)工具；

4）實(shí)現(xiàn)用戶管理功能，OTA應(yīng)用下載服務(wù)器可以根據(jù)申請用戶的類別，為不同的用戶提供不同的業(yè)務(wù)菜單數(shù)據(jù)；

5）實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)、結(jié)算和客戶服務(wù)功能，可根據(jù)OTA業(yè)務(wù)的使用情況，收取相應(yīng)的費(fèi)用。

2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)SIM卡管理現(xiàn)狀

我國鐵路SIM卡管理系統(tǒng)采用兩級三層的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)部中心和路局對鐵路SIM卡的兩級管理。目前SIM卡管理系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對SIM卡的靜態(tài)管理，對SIM卡信息的任何修改都需要在管理中心完成。隨著鐵路的大規(guī)模建設(shè)，鐵路用戶數(shù)量逐步增加，相關(guān)的鐵路規(guī)范不斷完善以及鐵路新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，SIM卡里的數(shù)據(jù)有相應(yīng)的更改需求，在目前的狀況下都需要用卡單位回收卡片返回發(fā)卡地的SIM卡管理中心重新制卡或下載，工作量非常大。從2012年上半年開始，鐵道部開始實(shí)施對SIM卡的接入等級進(jìn)行批量修改工作，涉及到全路14個路局的SIM卡，實(shí)施難度大，在人力、物力、財(cái)力方面都存在巨大的浪費(fèi)。而且目前SIM卡管理的業(yè)務(wù)形式單一，臨時(shí)性的動態(tài)業(yè)務(wù)需求無法滿足。

SIM卡管理的上述現(xiàn)狀對SIM卡管理技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求，因此急需展開對SIM卡遠(yuǎn)程管理技術(shù)的研究，利用OTA技術(shù)，解決目前實(shí)際運(yùn)營中SIM卡維護(hù)管理的難題。

3 GSM-R網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用OTA技術(shù)的總體評估

3.1 OTA技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

OTA技術(shù)對SIM卡進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，可提升GSM-R網(wǎng)絡(luò)SIM卡管理效率，表現(xiàn)在以下方面。

1）SIM卡管理中涉及的SIM卡文件下載、刪除和更新操作僅需要在OTA服務(wù)器完成，無需回收卡片；

2）業(yè)務(wù)服務(wù)和SIM卡的管理由OTA服務(wù)器發(fā)起，通過短信的形式下發(fā)，用戶并不感知；

3）基于此平臺可開展動態(tài)組呼業(yè)務(wù)的研究，實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶的功能角色創(chuàng)建臨時(shí)性組呼的功能，合理利用網(wǎng)絡(luò)資源；

4）基于此平臺可開發(fā)一些增值業(yè)務(wù)，使GSM-R網(wǎng)絡(luò)不僅提供語音服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)，還能提供新業(yè)務(wù)的下載服務(wù)。

3.2 OTA技術(shù)應(yīng)用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)條件

初期，GSM-R網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用OTA技術(shù)最重要的功能是實(shí)現(xiàn)SIM卡遠(yuǎn)程管理，即SIM卡文件的下載、更新、刪除業(yè)務(wù)。隨著OTA技術(shù)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)的成熟應(yīng)用，可相應(yīng)的豐富系統(tǒng)功能。對比公網(wǎng)應(yīng)用OTA的架構(gòu)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用OTA的架構(gòu)可簡化，即不提供網(wǎng)上定制功能，后臺服務(wù)器可省略。初期，實(shí)現(xiàn)空中下載技術(shù)需要以下組件。

1）一個用來發(fā)送服務(wù)請求的后臺系統(tǒng)，一個可以用SIM卡能夠理解的格式處理服務(wù)請求的OTA服務(wù)器；

2）一個可以通過無線網(wǎng)發(fā)送服務(wù)請求的短信服務(wù)中心；

3）一個用于傳輸服務(wù)請求的空中通道：目前普遍采用短信系統(tǒng)作為空中通道，用于接收服務(wù)請求并將之傳給SIM卡的移動終端；

4）一個符合GSM 2階+標(biāo)準(zhǔn)的移動終端：若想獲得空中下載服務(wù)，用戶的移動電話還必須支持SIM工具套件技術(shù)；

5）一塊用于接收和執(zhí)行服務(wù)請求的SIM卡，即支持STK功能的SIM卡。

我國現(xiàn)有GSM-R網(wǎng)絡(luò)具備2）、3）、4）條件。所以，OTA技術(shù)要應(yīng)用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)，需要研發(fā)OTA服務(wù)器及更換支持STK功能的SIM卡。

具體地，OTA服務(wù)器應(yīng)具備以下幾點(diǎn)功能。

1）在OTA服務(wù)器內(nèi)部應(yīng)設(shè)置SIM卡數(shù)據(jù)庫，記錄網(wǎng)絡(luò)中每一個制造商（如金普斯、中電華大、國鐵華晨等）的SIM卡驗(yàn)證碼、IM SI及M SISDN等信息；

2）在OTA服務(wù)器內(nèi)部有一個格式庫，能將服務(wù)請求轉(zhuǎn)換成SIM卡能夠理解的消息格式（各種品牌的SIM卡的格式可能不同，與SIM卡制造商協(xié)商）。OTA服務(wù)器將根據(jù)接收卡的不同制造商，把消息轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的格式；

3）OTA服務(wù)器使用GSM 03.48中規(guī)定的一套參數(shù)將經(jīng)過格式化的消息發(fā)給短信服務(wù)中心；

4）OTA服務(wù)器必須具備保證下載菜單數(shù)據(jù)完整性及安全性的功能；

5）OTA服務(wù)器還應(yīng)提供相應(yīng)的接口（與SIM卡管理中心、SMSC等）。

4 結(jié)束語

OTA技術(shù)解決了運(yùn)營商推行新業(yè)務(wù)所面臨的困難，因此該技術(shù)得到了運(yùn)營商的一致認(rèn)可，在公網(wǎng)中成功商用。GSM-R網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用OTA技術(shù)，可以方便高效地實(shí)現(xiàn)SIM卡的遠(yuǎn)程管理，對SIM卡的管理方式是一次技術(shù)革新。GSM-R網(wǎng)絡(luò)中開展此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，需要伴隨SIM卡的升級換代，并制定GSM-R網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用OTA技術(shù)的規(guī)范，還有很多研究工作要做。

[1] 鐵道部科技司.GSM-R SIM卡管理系統(tǒng)需求規(guī)范（暫行）[S].

[2] 衣莉莉.中國聯(lián)通STK卡菜單OTA業(yè)務(wù)下載系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2009.