OTA技術在GSM-R網絡中的應用探討

李 雪（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

在GSM-R網絡中，SIM卡作為移動臺中的用戶識別模塊，內部存儲著與用戶有關的個人信息和網絡信息，是網絡運營者提供可靠服務的重要載體。SIM卡靈活、快捷、高效的管理和維護，可提升網絡的服務質量，保障GSM-R網絡安全可靠的運行。

目前我國GSM-R網絡的SIM卡管理系統并不能實現動態管理，管理效率較低。為此，鐵道部在《GSM-R SIM卡管理系統需求規范（暫行）》中提出了SIM卡管理系統應考慮預留OTA（Over The A ir）功能的要求，依據這一要求，本文將深入探討OTA技術在GSM-R網絡中的應用。

1 OTA技術在公網中的應用架構

OTA，即空中下載，是通過移動通信網（GSM或CDM A）的空中接口對SIM卡數據及應用進行遠程管理的技術。OTA空中接口可以采用SM S、W AP、GPRS、CDM A 1X等技術。而基于短消息的OTA空中下載技術正是從用戶習慣于通過短消息來接受數據業務的前提下而應運而生，成為OTA技術中最為簡單可靠的手段。基于短消息的OTA技術是目前2G中最實用、投資最少的一個方案，它滿足了用戶對業務簡單性、易用性、可下載性這3方面的要求。

基于短消息的OTA菜單下載的實現借助于STK（SIM TOOL K IT）功能和短消息通道，支持空中下載的SIM卡提供人機接口界面供用戶發起下載申請，OTA應用下載服務器根據用戶請求，以數據短消息的形式將相應的服務下載內容發給用戶手機，并將下載數據透明地傳遞給用戶SIM卡，SIM卡對下載內容進行組織存貯，實現相應的SIM卡內應用菜單管理。

如圖1所示，基于短消息的OTA空中下載技術應用采用客戶端/服務器方式。在后臺服務器端，后臺服務系統與短消息網關（或短消息中心）、互聯網網站通過網絡連接為OTA下載提供服務，通過OTA應用下載服務器和OTA卡的相互通信完成各種業務流程。

目前，公網中應用OTA技術實現多種業務服務及管理功能。

李雪，女，碩士畢業于北京交通大學，工程師。主要從事無線通信的研究工作，多次負責GSM-R網絡的互聯互通方案設計，參與京滬高速鐵路的施工圖設計工作，集團公司承擔的工信部重大科研項目“基于TD-LTE的高速鐵路寬帶通信的關鍵技術研究與應用驗證”的研究工作。

1）實現對自己手機菜單的動態管理，OTA技術支持用戶通過MO下載、菜單刪除、p u sh推送、網上定制等手段；

2）實現OTA卡的遠程管理功能，包括遠程實現OTA卡的業務查詢、信息同步OTA卡、業務下載、業務刪除、業務更新、菜單目錄管理等功能；

3）實現應用業務開發和管理功能，運營商利用應用業務開發工具，可以方便地進行新業務的開發，為了便于業務的更快開發和推廣，可以向服務提供商提供應用開發工具；

4）實現用戶管理功能，OTA應用下載服務器可以根據申請用戶的類別，為不同的用戶提供不同的業務菜單數據；

5）實現計費、結算和客戶服務功能，可根據OTA業務的使用情況，收取相應的費用。

2 GSM-R網絡SIM卡管理現狀

我國鐵路SIM卡管理系統采用兩級三層的架構，實現部中心和路局對鐵路SIM卡的兩級管理。目前SIM卡管理系統只能實現對SIM卡的靜態管理，對SIM卡信息的任何修改都需要在管理中心完成。隨著鐵路的大規模建設，鐵路用戶數量逐步增加，相關的鐵路規范不斷完善以及鐵路新業務的不斷涌現，SIM卡里的數據有相應的更改需求，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，鐵道部開始實施對SIM卡的接入等級進行批量修改工作，涉及到全路14個路局的SIM卡，實施難度大，在人力、物力、財力方面都存在巨大的浪費。而且目前SIM卡管理的業務形式單一，臨時性的動態業務需求無法滿足。

SIM卡管理的上述現狀對SIM卡管理技術的發展提出了新的要求，因此急需展開對SIM卡遠程管理技術的研究，利用OTA技術，解決目前實際運營中SIM卡維護管理的難題。

3 GSM-R網絡應用OTA技術的總體評估

3.1 OTA技術優點

OTA技術對SIM卡進行遠程管理，可提升GSM-R網絡SIM卡管理效率，表現在以下方面。

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服務器完成，無需回收卡片；

2）業務服務和SIM卡的管理由OTA服務器發起，通過短信的形式下發，用戶并不感知；

3）基于此平臺可開展動態組呼業務的研究，實現根據用戶的功能角色創建臨時性組呼的功能，合理利用網絡資源；

4）基于此平臺可開發一些增值業務，使GSM-R網絡不僅提供語音服務和數據服務，還能提供新業務的下載服務。

3.2 OTA技術應用于GSM-R網絡的實現條件

初期，GSM-R網絡中應用OTA技術最重要的功能是實現SIM卡遠程管理，即SIM卡文件的下載、更新、刪除業務。隨著OTA技術在GSM-R網絡的成熟應用，可相應的豐富系統功能。對比公網應用OTA的架構，GSM-R網絡應用OTA的架構可簡化，即不提供網上定制功能，后臺服務器可省略。初期，實現空中下載技術需要以下組件。

1）一個用來發送服務請求的后臺系統，一個可以用SIM卡能夠理解的格式處理服務請求的OTA服務器；

2）一個可以通過無線網發送服務請求的短信服務中心；

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

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

5）一塊用于接收和執行服務請求的SIM卡，即支持STK功能的SIM卡。

我國現有GSM-R網絡具備2）、3）、4）條件。所以，OTA技術要應用于GSM-R網絡，需要研發OTA服務器及更換支持STK功能的SIM卡。

具體地，OTA服務器應具備以下幾點功能。

1）在OTA服務器內部應設置SIM卡數據庫，記錄網絡中每一個制造商（如金普斯、中電華大、國鐵華晨等）的SIM卡驗證碼、IM SI及M SISDN等信息；

2）在OTA服務器內部有一個格式庫，能將服務請求轉換成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卡制造商協商）。OTA服務器將根據接收卡的不同制造商，把消息轉換成與之相應的格式；

3）OTA服務器使用GSM 03.48中規定的一套參數將經過格式化的消息發給短信服務中心；

4）OTA服務器必須具備保證下載菜單數據完整性及安全性的功能；

5）OTA服務器還應提供相應的接口（與SIM卡管理中心、SMSC等）。

4 結束語

OTA技術解決了運營商推行新業務所面臨的困難，因此該技術得到了運營商的一致認可，在公網中成功商用。GSM-R網絡中應用OTA技術，可以方便高效地實現SIM卡的遠程管理，對SIM卡的管理方式是一次技術革新。GSM-R網絡中開展此項技術的應用，需要伴隨SIM卡的升級換代，并制定GSM-R網絡應用OTA技術的規范，還有很多研究工作要做。

[1] 鐵道部科技司.GSM-R SIM卡管理系統需求規范（暫行）[S].

[2] 衣莉莉.中國聯通STK卡菜單OTA業務下載系統設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2009.