OTA技术在GSM-R网络中的应用探讨

李 雪（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

在GSM-R网络中，SIM卡作为移动台中的用户识别模块，内部存储着与用户有关的个人信息和网络信息，是网络运营者提供可靠服务的重要载体。SIM卡灵活、快捷、高效的管理和维护，可提升网络的服务质量，保障GSM-R网络安全可靠的运行。

目前我国GSM-R网络的SIM卡管理系统并不能实现动态管理，管理效率较低。为此，铁道部在《GSM-R SIM卡管理系统需求规范（暂行）》中提出了SIM卡管理系统应考虑预留OTA（Over The A ir）功能的要求，依据这一要求，本文将深入探讨OTA技术在GSM-R网络中的应用。

1 OTA技术在公网中的应用架构

OTA，即空中下载，是通过移动通信网（GSM或CDM A）的空中接口对SIM卡数据及应用进行远程管理的技术。OTA空中接口可以采用SM S、W AP、GPRS、CDM A 1X等技术。而基于短消息的OTA空中下载技术正是从用户习惯于通过短消息来接受数据业务的前提下而应运而生，成为OTA技术中最为简单可靠的手段。基于短消息的OTA技术是目前2G中最实用、投资最少的一个方案，它满足了用户对业务简单性、易用性、可下载性这3方面的要求。

基于短消息的OTA菜单下载的实现借助于STK（SIM TOOL K IT）功能和短消息通道，支持空中下载的SIM卡提供人机接口界面供用户发起下载申请，OTA应用下载服务器根据用户请求，以数据短消息的形式将相应的服务下载内容发给用户手机，并将下载数据透明地传递给用户SIM卡，SIM卡对下载内容进行组织存贮，实现相应的SIM卡内应用菜单管理。

如图1所示，基于短消息的OTA空中下载技术应用采用客户端/服务器方式。在后台服务器端，后台服务系统与短消息网关（或短消息中心）、互联网网站通过网络连接为OTA下载提供服务，通过OTA应用下载服务器和OTA卡的相互通信完成各种业务流程。

目前，公网中应用OTA技术实现多种业务服务及管理功能。

李雪，女，硕士毕业于北京交通大学，工程师。主要从事无线通信的研究工作，多次负责GSM-R网络的互联互通方案设计，参与京沪高速铁路的施工图设计工作，集团公司承担的工信部重大科研项目“基于TD-LTE的高速铁路宽带通信的关键技术研究与应用验证”的研究工作。

1）实现对自己手机菜单的动态管理，OTA技术支持用户通过MO下载、菜单删除、p u sh推送、网上定制等手段；

2）实现OTA卡的远程管理功能，包括远程实现OTA卡的业务查询、信息同步OTA卡、业务下载、业务删除、业务更新、菜单目录管理等功能；

3）实现应用业务开发和管理功能，运营商利用应用业务开发工具，可以方便地进行新业务的开发，为了便于业务的更快开发和推广，可以向服务提供商提供应用开发工具；

4）实现用户管理功能，OTA应用下载服务器可以根据申请用户的类别，为不同的用户提供不同的业务菜单数据；

5）实现计费、结算和客户服务功能，可根据OTA业务的使用情况，收取相应的费用。

2 GSM-R网络SIM卡管理现状

我国铁路SIM卡管理系统采用两级三层的架构，实现部中心和路局对铁路SIM卡的两级管理。目前SIM卡管理系统只能实现对SIM卡的静态管理，对SIM卡信息的任何修改都需要在管理中心完成。随着铁路的大规模建设，铁路用户数量逐步增加，相关的铁路规范不断完善以及铁路新业务的不断涌现，SIM卡里的数据有相应的更改需求，在目前的状况下都需要用卡单位回收卡片返回发卡地的SIM卡管理中心重新制卡或下载，工作量非常大。从2012年上半年开始，铁道部开始实施对SIM卡的接入等级进行批量修改工作，涉及到全路14个路局的SIM卡，实施难度大，在人力、物力、财力方面都存在巨大的浪费。而且目前SIM卡管理的业务形式单一，临时性的动态业务需求无法满足。

SIM卡管理的上述现状对SIM卡管理技术的发展提出了新的要求，因此急需展开对SIM卡远程管理技术的研究，利用OTA技术，解决目前实际运营中SIM卡维护管理的难题。

3 GSM-R网络应用OTA技术的总体评估

3.1 OTA技术优点

OTA技术对SIM卡进行远程管理，可提升GSM-R网络SIM卡管理效率，表现在以下方面。

1）SIM卡管理中涉及的SIM卡文件下载、删除和更新操作仅需要在OTA服务器完成，无需回收卡片；

2）业务服务和SIM卡的管理由OTA服务器发起，通过短信的形式下发，用户并不感知；

3）基于此平台可开展动态组呼业务的研究，实现根据用户的功能角色创建临时性组呼的功能，合理利用网络资源；

4）基于此平台可开发一些增值业务，使GSM-R网络不仅提供语音服务和数据服务，还能提供新业务的下载服务。

3.2 OTA技术应用于GSM-R网络的实现条件

初期，GSM-R网络中应用OTA技术最重要的功能是实现SIM卡远程管理，即SIM卡文件的下载、更新、删除业务。随着OTA技术在GSM-R网络的成熟应用，可相应的丰富系统功能。对比公网应用OTA的架构，GSM-R网络应用OTA的架构可简化，即不提供网上定制功能，后台服务器可省略。初期，实现空中下载技术需要以下组件。

1）一个用来发送服务请求的后台系统，一个可以用SIM卡能够理解的格式处理服务请求的OTA服务器；

2）一个可以通过无线网发送服务请求的短信服务中心；

3）一个用于传输服务请求的空中通道：目前普遍采用短信系统作为空中通道，用于接收服务请求并将之传给SIM卡的移动终端；

4）一个符合GSM 2阶+标准的移动终端：若想获得空中下载服务，用户的移动电话还必须支持SIM工具套件技术；

5）一块用于接收和执行服务请求的SIM卡，即支持STK功能的SIM卡。

我国现有GSM-R网络具备2）、3）、4）条件。所以，OTA技术要应用于GSM-R网络，需要研发OTA服务器及更换支持STK功能的SIM卡。

具体地，OTA服务器应具备以下几点功能。

1）在OTA服务器内部应设置SIM卡数据库，记录网络中每一个制造商（如金普斯、中电华大、国铁华晨等）的SIM卡验证码、IM SI及M SISDN等信息；

2）在OTA服务器内部有一个格式库，能将服务请求转换成SIM卡能够理解的消息格式（各种品牌的SIM卡的格式可能不同，与SIM卡制造商协商）。OTA服务器将根据接收卡的不同制造商，把消息转换成与之相应的格式；

3）OTA服务器使用GSM 03.48中规定的一套参数将经过格式化的消息发给短信服务中心；

4）OTA服务器必须具备保证下载菜单数据完整性及安全性的功能；

5）OTA服务器还应提供相应的接口（与SIM卡管理中心、SMSC等）。

4 结束语

OTA技术解决了运营商推行新业务所面临的困难，因此该技术得到了运营商的一致认可，在公网中成功商用。GSM-R网络中应用OTA技术，可以方便高效地实现SIM卡的远程管理，对SIM卡的管理方式是一次技术革新。GSM-R网络中开展此项技术的应用，需要伴随SIM卡的升级换代，并制定GSM-R网络应用OTA技术的规范，还有很多研究工作要做。

[1] 铁道部科技司.GSM-R SIM卡管理系统需求规范（暂行）[S].

[2] 衣莉莉.中国联通STK卡菜单OTA业务下载系统设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2009.