非實體SIM卡技術專利綜述

宋雪瑩 劉旭婉 霍遠征 盧志飛

摘要：非實體SIM卡是一種新的智能卡形態，就是將傳統SIM卡直接嵌入到設備芯片上，而不是作為獨立的可移除零部件加入設備中，用戶無需插入物理SIM卡。非實體SIM 卡能有效應用到包括車聯網、可穿戴設備、智能家居、遠程智能抄表等諸多物聯網場景。非實體SIM卡需要面對高速移動、海量用戶、設備處理能力不高以及安全性需求較高的場景，這勢必將給eSIM卡技術的發展帶來巨大的挑戰。本文旨在從專利文獻的角度出發，具體從專利申請量、主要申請人、重點技術分支發展等幾個方面梳理、分析和總結。

關鍵詞：非實體SIM卡；專利；數據處理；接入 安全

一、非實體SIM卡概述

1.1引言

eSIM（ Embedded SIM，嵌入式用戶標識模塊 ） 是一種新的智能卡形態，最早由挪威的通信運營商 Telenor 研發[1]，eSIM卡的概念就是將傳統SIM卡直接嵌入到設備芯片上，而不是作為獨立的可移除零部件加入設備中，用戶無需插入物理SIM卡。

隨著技術發展和用戶需求、使用場景不斷擴展，包括蘋果、三星、華為、小米和高通等在內的終端、芯片、運營商、卡商相繼提出了 eSIM 技術，將 SIM 卡虛擬化并嵌入到終端中。eSIM 卡技術發展經歷了三個階段： ①固定式物理嵌入；②不可變更運營商但可遠程切換業務的物理嵌入； ③可自由變更運營商的物理嵌入。 目前，隨著技術的不斷發展，標準化程度越來越高，第一階段的產品早已進入國內市場，第二階段的產品剛剛推開[1-2]。

1.2 非實體SIM 卡的國際標準制定

GSMA（全球移動通信系統協會）是最主要的 eSIM 國際標準組織，并先后撰寫了標準文檔，詳細定義并規范E-SIM的系統架構、安全模型、傳輸協議、消息構成、接口要求等，成為E-SIM最為核心的遠程配置管理系統實施指導規范[4]。

GSMA制定了兩套 eSIM 標準，一是2013 年發布的SGP.01[5]和 SGP.02[6]系列標準，該系列標準定義了與發卡運營商強綁定的遠程管理模式；二是于 2016 年發布的消費電子產品的 SGP.21[7]、SGP.22[8]系列標準。

1.3 非實體sim卡的主要應用和挑戰

隨著科學技術的不斷發展，車聯網和物聯網技術在迅速發展，eSIM 卡也隨之得到了很好的發展。在這些領域中，eSIM 技術更易進行整合使用，應用前景更加廣闊。

首先， eSIM 技術保證了機密性，沒有被授權的用戶沒有辦法獲取并使用，滿足車聯網對通信的要求更是安全性的需求。其次，物聯網是一種成本較高的技術，同時對于安全性等的需求很高，在物聯網領域中，eSIM 技術實現的是卡號分離。最后，eSIM對于可穿戴設備如智能手表來說，可穿戴設備的內部空間小，eSIM 卡的所占空間較小，同時具有很好的穩定性，相比 SIM 卡是個更好的選擇。

由于eSIM 卡能有效應用到上述諸多物聯網場景中，因此eSIM卡需要面對高速移動、海量用戶、設備處理能力不高以及安全性需求較高的場景，這勢必將給eSIM卡技術的發展帶來巨大的挑戰，這些挑戰具體可以表現在網絡數據處理、通信接入控制、通信安全等技術中。

本文主要從非實體eSIM卡技術中的網絡數據處理、通信接入控制、通信安全等這三個主流技術分支入手，從專利文獻的角度出發，對上述三個主要技術分支的重點專利進行了梳理、分析和總結。

二、非實體SIM卡專利申請現狀分析

本文選取中國專利文獻檢索摘要數據庫系統（CNABS）和VEN 數據庫作為檢索基礎數據庫，檢索日期截止2019年7月6日，利用非實體SIM卡技術領域的相關關鍵詞以及相應的IPC、CPC分類號來進行檢索分析。

圖1所示的是在華及全球專利申請量變化趨勢對比圖，從圖中可以看出，非實體SIM卡在全球和在中國的專利申請量基本上持平，在2008年及之前處于萌芽狀態，在2009-2013年處于緩慢發展階段，2016年開始大幅增長，近幾年的增速平穩，其中在華專利申請量和在全球專利申請量基本持平。從公開的數據來看非實體SIM卡從技術發展開始至今一直處于持續增長狀態，可見非實體SIM卡技術是當前國內外技術發展中的研究熱點及重點之一。

圖2示出了非實體SIM卡領域專利申請量的地域分布，由圖2可知，中國的申請量占比最高，達到51%，是排在后的所有申請地區的總和，在一定程度上說明中國對非實體SIM卡相關技術的研究比較深入，在對該技術的重視程度、研發投入和專利布局均位居世界前沿。美國的專利申請量次于中國，但是幾乎是其他幾個申請地區的總和，說明美國對于該技術的重視程度相對也比較高。歐洲和日韓的申請量基本相當。可以預見，未來在非實體卡技術領域全球主要的通信強國會持續競爭，但是中國在該技術領域相對具有更強的競爭力。

圖3所示的是非實體SIM卡技術在華申請專利數量排名前十的申請人，其中排名前10的申請人的該在該技術領域的專利擁有量占全部申請量的50%以上，其中排名前十的申請人主要集中在移動終端制造商，運營商只有中國聯通一家，并且排名前十的申請人中，只有蘋果公司和高通公司是國外申請人，其余的都是國內申請人，由此可見，國內企業在該技術領域的研究占據了主導地位。但是其中的兩家國外企業在華的專利申請量之和占到排名前十的申請人專利申請量的20%以上，由此可見，國外企業在該技術領域也具有較強的競爭力。

非實體SIM卡技術主要包括：非實體SIM卡的網絡數據處理、通信安全（鑒權、認證等）、通信接入控制等方面。圖4示出了上述各個技術分支對應的專利申請量分布情況。網絡數據處理是一個重要的技術分支，專利申請量占比達到41%。通信接入控制專利申請量占比達到27%。通信安全的專利申請量占比達到22%。

三、重要申請人/重點專利申請

基于專利申請量的統計，圖3示出了該領域的主要申請人。以下以國內的努比亞、宇龍、華為和國外在該領域的主要在華申請人為例，介紹重點專利申請。

3.1 努比亞技術有限公司

努比亞在非實體SIM卡的專利申請量在國內相對較多，其在各個技術分支均有相關專利部署，其中各個技術分支所占的比例如圖5所示，其主要集中在對網絡數據處理和通信接入控制兩方面，占其總申請量的70%以上，且這幾個關鍵技術分支的研究存在交叉。下邊以幾個較為重要的研究分支為例，介紹努比亞技術有限公司的研究方向。

對于網絡數據處理技術部分，努比亞側重對虛擬卡信息的管理和處理。公開號為CN104883658的專利申請提供了虛擬卡信息的處理系統，包括移動終端和服務器；移動終端存儲至少一個虛擬卡信息；服務器供已注冊賬號登錄，并對與該已注冊賬號綁定的移動終端中存儲的虛擬卡信息進行遠程處理。

對于通信安全技術，努比亞側重研究防止虛擬SIM卡信息泄露和虛擬卡的鑒權。公開號為CN105101186的專利申請提供了移動終端防止虛擬SIM卡信息泄露的方法，包括：接收訪問虛擬SIM卡的參數信息的指令；接收輸入的密碼；將接收的密碼與預設的密碼進行比對，確定是否允許訪問虛擬SIM卡的參數信息。

對于通信接入控制技術，努比亞側重研究登錄管理和網絡切換。公開號為CN104980429的專利申請提供了基于虛擬用戶識別卡統一賬戶登錄方法，包括：通過虛擬用戶識別卡設置用戶的統一賬戶登錄信息，形成統一賬戶登錄信息與不同賬號之間的映射關系；登錄時獲取統一賬戶登錄信息進行判斷，根據判斷結果登入對應賬號。

3.2 宇龍計算機通信科技（深圳）有限公司

宇龍對非實體SIM卡的專利申請技術分支比例如圖7所述，其中主要申請量集中在網絡數據處理，占了申請總量的50%以上，其次是對通信接入控制技術的研究。下邊以幾個較為重要的研究分支為例，介紹宇龍計算機通信科技（深圳）有限公司的研究方向。

在網絡數據處理技術方面，宇龍主要涉及對于虛擬SIM卡本身參數的管理以及虛擬卡通信的管理。公開號CN105430596提供基于虛擬SIM卡的通信方法，適用于可穿戴設備的基于虛擬SIM卡的通信方法，包括：與移動終端建立連接；獲取所述移動終端中的虛擬SIM卡信息；檢測與所述移動終端之間的連接是否斷開，以得到檢測結果；根據所述檢測結果，控制所述可穿戴設備是否基于所述虛擬SIM卡信息進行移動通信。

在通信安全技術方面，宇龍主要涉及eSIM卡的鑒權、綁定、刪除等方面。公開號CN105959930提供eSIM卡綁定處理的方法，包括：獲取需要進行eSIM卡綁定的eSIM賬戶；分別建立所述eSIM標識與所述各個eSIM賬戶之間的綁定關系；當獲知所述eSIM賬戶下的數據內容存在變更時，更新所述eSIM賬戶下的數據內容，并存儲至所述eSIM卡中。

在通信接入控制方面，宇龍主要研究虛擬SIM卡的流量共享、網絡切換等方面。公開號CN105763464公開了數據流量共享方法，包括：將用戶請求分享的數據流量數目發送至數據流量平臺；接收并存儲數據流量平臺發送的單張實體SIM卡或者多張實體SIM卡組合中每張實體SIM卡的識別信息；以虛擬SIM卡向移動通信網絡發送注冊請求；接收移動通信網絡返回的鑒權請求并發送至數據流量平臺；接收數據流量平臺轉發的鑒權結果；將鑒權結果發送至移動通信網絡，使虛擬SIM卡接入移動通信網絡。

3.3華為技術有限公司

華為對非實體SIM卡技術的專利申請技術分支比例分布為如圖9所示，其主要申請量集中在網絡數據處理這一方面，占其總申請量的50%以上，通信安全技術以及通信接入控制技術分別占其總申請量的22%和17%。下面分別針對這幾個主要的技術分支，以幾個較為重要的專利申請為例，對華為在非實體SIM卡技術領域的專利申請進行介紹。

在網絡數據處理方面，主要是對虛擬SIM卡信息及數據的分發、維護和更新的研究，提升移動設備入網成功率和可靠性，減少虛擬SIM卡維護成本，縮短維護周期。以CN104380773為例，提供一種虛擬卡下載方法、終端及中間設備，所述方法包括：終端預設場景條件，并在滿足預設的場景條件時，向服務器上報終端信息，所述終端信息用于使所述服務器為所述終端建立賬號，并在所述賬號下關聯虛擬卡數據；所述終端利用所述賬號訪問所述服務器，下載所述賬號下關聯的虛擬卡數據；所述場景條件為，所述終端與所述服務器建立通信連接。

從華為的專利申請來看，對終端的認證、鑒權依然是保證通信安全性的主要手段，以CN104509142為例，提供虛擬用戶標識模塊數據的分發方法，包括：終端設備從分發客戶端獲取包括臨時VSIM數據和服務認證碼的圖形碼，根據臨時VSIM數據注冊到移動網絡，并連接到管理服務器；向管理服務器發送正式VSIM數據下載請求，接收管理服務器發送的正式VSIM數據，根據正式VSIM數據注冊到移動網絡。

在通信接入控制方面的研究更多的涉及與網絡數據處理方面的技術融合，如連接服務器，切換駐留小區，以下載非實體SIM卡信息等。以CN104137587為例，提供了一種發送、接收用戶數據的方法，用以解決用戶數據無法跟隨SIM卡數據進行轉移的問題。包括：第一終端接收轉移所述第一終端的虛擬客戶識別模塊SIM卡至第二終端的指令；所述第一終端根據所述指令獲取與所述虛擬SIM卡關聯的用戶數據；并將所述用戶數據發送給服務器，發送給所述第二終端。

3.4 國外在華專利申請的研究方向

如圖3所示，在非實體SIM卡領域的在華申請中，蘋果公司和高通股份有限公司是在華申請的所有公司中，申請量前十位的公司。其中蘋果公司的在華申請專利也主要集中在網絡數據處理、通信安全以及通信接入控制方面，高通股份有限公司的在華申請也集中在，幾個方面的技術相交叉融合。下面主要針對蘋果公司和高通股份有限公司的在華申請專利技術分支距離說明。

在網絡數據處理方面，兩家公司都有所研究，且高通股份有限公司重點對該方面進行了研究，下面分別以兩家公司為例，進行相關技術概述。

以蘋果公司公開號為CN106416331為例，提供了用于識別并訪問eSIM和多個eSIM配置中的eSIM的相關聯的內容的實施方案。eUICC可包括多個eSIM，其中每個eSIM可包括其自身的文件結構和應用程序。移動設備的處理器向eUICC傳輸包括唯一地識別eUICC中的eSIM的標識的特定命令，在選擇eSIM之后，該處理器可訪問所選擇的eSIM的文件結構和應用程序。

以高通股份有限公司公開號為CN105611487為例，提供了用于更新控制虛擬SIM服務契約的切換的規則的方法。移動裝置可初始以簡檔數據表和優先級列表索引數據表來編程以自動啟用存儲在VSIM內部存儲器單元中的支持多個服務提供者中的一者的供應數據，以在滿足特定操作參數值時進行無線通信。

在通信安全方面，蘋果公司對其的研究與對其他兩方面的研究并重，而高通股份有限公司對其研究的專利申請量，則少于對其他兩方面研究的專利申請量。

以蘋果公司公開號為CN107211026為例，提供了用于包括在移動設備中的eUICC的eSIM的管理操作的用戶認證和人類意圖驗證的方法和裝置。eSEVI和/或eUICC固件的某些管理操作可需要在由移動設備執行或完成管理操作的執行之前的用戶認證和/或人類意圖驗證。移動設備的用戶在eSEVI安裝在eUICC上之時（或之后）提供將外部用戶帳戶鏈接到eSEVI的信息。可使用用戶憑證來向外部服務器認證用戶。響應于成功的用戶認證，管理操作可被執行。

以高通股份有限公司公開號為CN108353281為例，提供了用于執行多SIM多待通信設備上的虛擬SIM的遠程認證的各個示例包括在該多SIM多待通信設備的第一訂閱上從虛擬SIM網絡接收認證請求。該多SIM多待通信設備可以在從第一訂閱調諧到第二訂閱以便向遠程服務器發送該認證請求之前來響應從該虛擬SIM網絡向該第一訂閱發送的一個或多個確認請求。在通過該第二訂閱從遠程服務器接收到認證響應時，該多SIM多待通信設備可以將該認證響應通過該第一訂閱發送給虛擬SIM網絡。

在通信接入控制方面，蘋果公司和高通股份有限公司均以較大力度進行了研究和專利申請，在通信繼而控制方面的申請量僅次于網絡數據處理方面的申請，且兩方面存在著技術交叉。

以蘋果公司公開號為CN105162748為例，提供了在多個eSIM配置中標識和訪問eSIM和該eSIM的相關聯內容的實施例。eUICC可包括多個eSIM，每個eSIM可包括自身的文件結構和應用。移動設備的處理器向eUICC傳輸特殊命令，包括唯一地標識eUICC內的eSIM的標識。在選擇eSIM后，處理器可訪問所選eSIM的文件結構和應用。接著處理器可使用已有命令訪問所選eSIM中的內容。特殊命令可指示eUICC激活或去激活與所選eSIM關聯的內容。

以高通股份有限公司公開號為CN108886683為例，提供了用于定制具有與eSIM相關聯的至少一個射頻資源的無線通信設備的方法和設備。無線通信設備可以檢測針對eSIM使用新SIM簡檔的供應的條件，針對新SIM簡檔切換已啟用的SIM簡檔，基于來自eSIM的信息識別一個或多個參數。基于識別的一個或多個參數，無線通信設備可以選擇配置包。

四、總結

隨著5G商用的到來，物聯網、車聯網必將成為未來的熱門技術之一，且隨著人們對于智能終端、可穿戴設備日益輕薄化的追求不斷攀升，作為應用在其中的非實體SIM技術必然會成為國內外企業的研究重點之一。

通過對非實體SIM卡技術的國內專利情況的分析可以看出，當前非實體SIM的研究處于逐年增長的趨勢，國內在該方面的研究同國外的研究基本同步，并且在專利申請數量上占有一定優勢，但是國內對于非實體SIM卡的研究主要集中在實際應用層面，國外的研究更偏重信令控制層面。國內在該領域的主要申請人重點集中在終端設備制造商，國外在國內的專利申請量相對較少，并且申請人相對集中。對于非實體SIM的相關技術研究目前主要集中在網絡數據處理和通信接入控制方面，而針對安全的研究相對較少。

未來，隨著物聯網、車聯網的廣泛應用，用戶數據安全會成為一個用戶考慮的一個重要因素，而目前國內外在該方面的研究相對較少，因此應當引起國內企業的重點關注。（第二作者對本文貢獻等同于第一作者）

參考文獻：

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[5]GSMA SGP.02 remote SIM provisioning architecture V2.2[Z].2017.

[6]GSMA SGP.21 remote SIM provisioning architecture V2.2[Z].2017.

[7]GSMA SGP.21 remote SIM provisioning architecture V2.2[Z].2017.

[8]GSMA SGP. 22 remote SIM provisioning technical specificationV2.2[Z].2017.

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（作者單位：國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心）

注：1宋雪瑩和劉旭婉為本文做出同等貢獻，為共同第一作者。