超級SIM必達通知技術在應急管理領域的應用研究

莊仁峰，莊嚴，楊漢坤， 張黎明

（中移互聯網有限公司，廣東 廣州 510640）

0 引言

黨的二十大報告明確指出，要完善國家應急管理體系，提高防災減災救災和急難險重突發公共事件處置保障能力。習近平總書記在中央政治局第十九次集體學習時強調，要充分發揮我國應急管理體系的特色和優勢，借鑒國外應急管理有益做法，積極推進我國應急管理體系和能力現代化。隨著各國預警應急體系的逐步完善，目前以美國、英國、日本為代表的國家已建立起相對完善的應急預警系統，基于移動終端底層軟件（如美國無線緊急警報WEA系統）或大范圍實體喇叭（如日本全國瞬時警報系統）實現應急預警，為中國應急管理系統建設提供良好的借鑒作用［1］。我國自2015年起建立國家突發事件預警信息發布系統，但長期以來，通常使用傳統通信技術進行應急預警，如警報器、揚聲器、收音機、電視、郵件、短信、App通知等，普遍存在“用戶看不見、送達不到位、效果不可知、安全不保障”等問題，概括起來主要有4點：一是應急信息與普通信息區隔度低，容易被淹沒、漏看：應急預警信息缺少強觸達、強提醒方式，關鍵信息易被遺漏。二是信息查看情況未知：用戶對應急信息的收悉情況是重要輔助決策依據，當前的預警方式不能實時獲知用戶查看狀況，無法對未通知到位的人員采取下一步措施。三是信息展示形式單一：完整的預警信息包括類別、預警級別、起始時間、可能影響范圍、警示事項、應采取的措施和發布機關等，當前文本消息展示單一，且無法做到查看預警信息的同時交互操作。四是信息安全性低：應急關鍵通知沒有加密，存在被惡意劫持導致應急預警傳達不到位的安全風險，數據和信息安全無法保障［2］。

本文基于中國移動超級SIM卡提出了一種必達通知技術，有效解決了區隔度低、信息統計難、形式單一、安全性低等問題，在前期省屬應急管理廳試點的基礎上，有望在全國應急管理領域進一步應用推廣，助力國家應急管理體系升級。

1 基于超級SIM卡的必達通知技術

該技術基于3GPP TS USIM/USAT技術規范進行創新研發，填補了關鍵信息觸達領域技術空白，具備可頂層持續展示直至用戶點擊、可實時反饋用戶收悉狀態、可鏈接應用雙向交互、消息解析安全加密4個顯著特征，相較于英國、美國等國家基于終端底層操作系統實現的技術更加安全且自主可控。

1.1 超級SIM卡機卡的系統結構

隨著SIM卡的不斷演進升級，運營商的SIM卡已從通信功能卡升級為信息智能卡，具體包括硬件層、COS層、能力層和應用層4個部分（如圖1），具備安全硬件載體、智能操作系統、數據交互通道、裝載應用程序等特征，機卡交互能力顯著增強。

圖1 超級SIM卡技術結構

硬件層：以國密安全芯片為核心，定義SIM卡物理層訪問接口、IO、CPU、存儲器、協處理器等，安全防護等級在EAL4+以上。

COS層：定義SIM卡內存管理和文件系統等基礎處理、各類安全機制、SIM/USIM邏輯功能、空中短信傳輸協議控制等，負責對USIM卡硬件資源的調度與通信協議的實現，并向上層能力層和應用層開放相應接口。

能力層：定義GP應用管理，實現應用程序提供在卡內下載、安裝、 刪除的管理和存儲等服務，并實現用戶卡與外部設備通信的指令報文，以及包含鑒權和加密機制的安全信道會話機制；定義安全空間管理，在卡內劃分不同的安全區域以承載不同的行業應用；定義應用和安全域的生命周期管理，提供各類API供上層應用調用。

應用層：承載各類應用，包含各類行業應用（如公交、金融、校企等）及中國移動自有應用（SIM 盾、SIM 快捷確認等），應用可預置也可動態加載。

針對USIM卡和智能手機終端的協作交互，國際標準化組織3GPP通過3GPP TS USIM/USAT技術規范定義移動設備（Mobile Equipment，ME）、SIM卡與卡應用程序的交互協議和指令，必達通知技術以超級SIM卡為硬件載體，以SIM卡與手機終端的機卡交互能力為核心，通過安裝在USIM卡上的應用程序和終端進行命令交互，USIM卡承載信令的接收和解析、消息流管控、必達策略實現和反饋結果收悉；智能手機終端負責消息展示、用戶操作狀態收悉、網絡通信等功能，確保SIM卡消息以頂層和可控時間顯示在移動終端上，實現消息頂層顯示、長時間持續展示直至用戶點擊、消息閱讀狀態可獲取、鏈接應用雙向交互、消息通道和消息報文多重加密等必達通知能力。超級SIM必達通知技術原理如圖2所示。

圖2 超級SIM必達通知技術原理

1.2 基于超級SIM卡必達通知的技術關鍵功能

首先，該技術提供了基于超級SIM卡的自適應終端消息顯示能力，在終端頂層彈出的基礎上，通過對指令的發送及接收進行監測，結合協議內容對其指令結構與ME返回響應（Terminal Response，TR）進行解析，并根據TR響應值對消息顯示時序進行設計，實現了消息的長期駐留與強制提醒，可以長時間持續展示直至用戶點擊，保證消息一定能被用戶查收。

其次，建立了一種基于SIM卡的信息狀態實時反饋機制，通過感知用戶操作與查閱狀態打破原有消息只能獲取下發情況、不能反饋用戶閱讀結果的局限性，反饋結果適用性強，能為上層業務提供用戶操作的準確結果。此外，實現了一種基于SIM卡的信令通道與互聯網應用直接交互方法，業務側經信令通道直接下發請求鏈接應用，用戶只需反饋是否同意拉起即可直接跳轉App或小程序，無須主動打開或搜索，實現了單向通知到雙向交互。

最后，該技術可實現消息傳輸端到端安全加密，信令通道中消息內容加密，相同請求內容因SIM卡密鑰不同數據被截取并復制傳輸也不可破解，實現僅有接收端才能解析必達通知，保障關鍵信息傳輸安全；同時，結合基于號碼的運營商大數據能力，建立發送端到接收端的安全風控機制，保障全鏈路必達通知安全（如圖3）。

圖3 超級SIM必達通知加密原理

2 必達通知技術助力升級國家應急體系

超級SIM必達通知技術充分兼容國際標準，支持市面上98%的終端設備，在不需要安裝App的情況下即可實現消息必達效果，并且能夠實時反饋用戶收悉狀態數據，進行可視化呈現，可以作為應急預警的關鍵手段。同時，可在應急信息收集和緊急信息上報等應急管理場景中應用，為應急管理決策提供輔助支撐。該技術具有用戶覆蓋率高、終端適配性強、安全自主可控等特性，可以成為我國應急預警的通知觸達和裝備載體，真正實現“消息一發，使命必達”。

2.1 典型應用場景

在應急管理場景中，超級SIM必達通知技術可健全災害風險防范化解機制，增強災害事故應急能力，迅速采取應對舉措，防范風險于未然。在面向應急責任人的必達通知場景，如某水庫即將超過汛期限制水位，需將該預警緊急傳達至應急責任人，并根據實時水情采取應急響應措施，及時撤離下游人民群眾（如圖4）；在面向人民群眾的必達通知場景，發生緊急災情時，人民群眾可以通過鏈接小程序能力及時上報個人緊急救助信息、查看附近的緊急避難所、查看附近疫情陽性病例場所、查看緊急逃生路線等，提升避險自救能力，降低人員傷亡，保護人民群眾生命安全，如某區監測到地震波即將到達，需提醒人民群眾迅速離開室內，立即尋找安全空間緊急避險（如圖5）。

圖4 水庫水位告警場景

圖5 地震緊急預警場景

2.2 應用實際成效

2022年4月，與某省應急管理廳聯合開展應急必達通知技術試用，面向全省應急干部和應急責任人的防汛、臺風等應急預警和防災減災場景應用該技術，消息送達和查閱成功率超99%，相比短信無法獲知收悉狀態，必達通知技術通過長時間持續顯示、實時獲取用戶閱讀結果、可視化呈現全省預警情況等優勢提高應急響應和防范速度，指導基層防災減災，助力構建統一指揮、專常兼備、反應靈敏、上下聯動的特色應急管理機制。

2022年8月5日，該技術憑借在技術創新性、自主可控性、可應用性、社會效益等優勢榮獲由國家預警信息發布中心等聯合主辦的第二屆“5G+防災減災”應用征集大賽最佳防災減災解決方案賽道一等獎。2022年10月13日，根據工業和信息化部《關于組織開展2022年應急通信高端裝備征集活動的通知》（工信管函〔2022〕1100號）要求，中國信息通信研究院、應急通信產業聯盟聯合組織開展“2022年應急通信高端裝備征集活動”，以該技術為核心的超級SIM卡經專家評審和組織單位審定榮獲應急高端裝備二等獎。

3 未來方向展望

超級SIM必達通知技術作為新型關鍵信息通知技術，目前在應用實踐、生態構建、體系建設等方面仍有很大提升空間，未來有3個方向：一是加強頂層設計、政策指導，借鑒國外有益經驗建立全國移動無線警報系統，基于自主可控的超級SIM卡建設具有中國特色、高效觸達、快速反饋、覆蓋全民、具備普遍效應的移動應急預警系統；二是進一步完善基于超級SIM卡的必達通知技術標準，推動自主可控、終端高適配性的必達通知技術在應急管理領域的應用，只需一張超級SIM卡，用戶任何時候打開手機都能接收并查看應急消息；三是打造標桿示范工程，以標桿項目為引導，面向各類應急預警、防災減災場景規模應用，增強應急預警觸達能力，提升防災救災響應及處置的效率。同時，將該技術擴展到社會民生治理的更多領域，向網絡安全治理、安全生產、政務辦公、疫情防控等場景推廣應用，打造更多精品示范工程［3］。

4 結語

本文闡述了超級SIM必達通知技術的底層實現邏輯，其核心是利用超級SIM卡與終端的機卡協作能力，發揮運營商底層通信基礎設施的獨特優勢，將SIM卡從通信功能卡升級為安全智能卡，在此基礎上打造具備核心能力自主可控的應急高端裝備，可廣泛應用應急預警、災害響應、安全生產等應急管理場景，助力完善國家應急管理體系。