非实体SIM卡技术专利综述

宋雪莹 刘旭婉 霍远征 卢志飞

摘要：非实体SIM卡是一种新的智能卡形态，就是将传统SIM卡直接嵌入到设备芯片上，而不是作为独立的可移除零部件加入设备中，用户无需插入物理SIM卡。非实体SIM 卡能有效应用到包括车联网、可穿戴设备、智能家居、远程智能抄表等诸多物联网场景。非实体SIM卡需要面对高速移动、海量用户、设备处理能力不高以及安全性需求较高的场景，这势必将给eSIM卡技术的发展带来巨大的挑战。本文旨在从专利文献的角度出发，具体从专利申请量、主要申请人、重点技术分支发展等几个方面梳理、分析和总结。

关键词：非实体SIM卡；专利；数据处理；接入 安全

一、非实体SIM卡概述

1.1引言

eSIM（ Embedded SIM，嵌入式用户标识模块 ） 是一种新的智能卡形态，最早由挪威的通信运营商 Telenor 研发[1]，eSIM卡的概念就是将传统SIM卡直接嵌入到设备芯片上，而不是作为独立的可移除零部件加入设备中，用户无需插入物理SIM卡。

随着技术发展和用户需求、使用场景不断扩展，包括苹果、三星、华为、小米和高通等在内的终端、芯片、运营商、卡商相继提出了 eSIM 技术，将 SIM 卡虚拟化并嵌入到终端中。eSIM 卡技术发展经历了三个阶段： ①固定式物理嵌入；②不可变更运营商但可远程切换业务的物理嵌入； ③可自由变更运营商的物理嵌入。 目前，随着技术的不断发展，标准化程度越来越高，第一阶段的产品早已进入国内市场，第二阶段的产品刚刚推开[1-2]。

1.2 非实体SIM 卡的国际标准制定

GSMA（全球移动通信系统协会）是最主要的 eSIM 国际标准组织，并先后撰写了标准文档，详细定义并规范E-SIM的系统架构、安全模型、传输协议、消息构成、接口要求等，成为E-SIM最为核心的远程配置管理系统实施指导规范[4]。

GSMA制定了两套 eSIM 标准，一是2013 年发布的SGP.01[5]和 SGP.02[6]系列标准，该系列标准定义了与发卡运营商强绑定的远程管理模式；二是于 2016 年发布的消费电子产品的 SGP.21[7]、SGP.22[8]系列标准。

1.3 非实体sim卡的主要应用和挑战

随着科学技术的不断发展，车联网和物联网技术在迅速发展，eSIM 卡也随之得到了很好的发展。在这些领域中，eSIM 技术更易进行整合使用，应用前景更加广阔。

首先， eSIM 技术保证了机密性，没有被授权的用户没有办法获取并使用，满足车联网对通信的要求更是安全性的需求。其次，物联网是一种成本较高的技术，同时对于安全性等的需求很高，在物联网领域中，eSIM 技术实现的是卡号分离。最后，eSIM对于可穿戴设备如智能手表来说，可穿戴设备的内部空间小，eSIM 卡的所占空间较小，同时具有很好的稳定性，相比 SIM 卡是个更好的选择。

由于eSIM 卡能有效应用到上述诸多物联网场景中，因此eSIM卡需要面对高速移动、海量用户、设备处理能力不高以及安全性需求较高的场景，这势必将给eSIM卡技术的发展带来巨大的挑战，这些挑战具体可以表现在网络数据处理、通信接入控制、通信安全等技术中。

本文主要从非实体eSIM卡技术中的网络数据处理、通信接入控制、通信安全等这三个主流技术分支入手，从专利文献的角度出发，对上述三个主要技术分支的重点专利进行了梳理、分析和总结。

二、非实体SIM卡专利申请现状分析

本文选取中国专利文献检索摘要数据库系统（CNABS）和VEN 数据库作为检索基础数据库，检索日期截止2019年7月6日，利用非实体SIM卡技术领域的相关关键词以及相应的IPC、CPC分类号来进行检索分析。

图1所示的是在华及全球专利申请量变化趋势对比图，从图中可以看出，非实体SIM卡在全球和在中国的专利申请量基本上持平，在2008年及之前处于萌芽状态，在2009-2013年处于缓慢发展阶段，2016年开始大幅增长，近几年的增速平稳，其中在华专利申请量和在全球专利申请量基本持平。从公开的数据来看非实体SIM卡从技术发展开始至今一直处于持续增长状态，可见非实体SIM卡技术是当前国内外技术发展中的研究热点及重点之一。

图2示出了非实体SIM卡领域专利申请量的地域分布，由图2可知，中国的申请量占比最高，达到51%，是排在后的所有申请地区的总和，在一定程度上说明中国对非实体SIM卡相关技术的研究比较深入，在对该技术的重视程度、研发投入和专利布局均位居世界前沿。美国的专利申请量次于中国，但是几乎是其他几个申请地区的总和，说明美国对于该技术的重视程度相对也比较高。欧洲和日韩的申请量基本相当。可以预见，未来在非实体卡技术领域全球主要的通信强国会持续竞争，但是中国在该技术领域相对具有更强的竞争力。

图3所示的是非实体SIM卡技术在华申请专利数量排名前十的申请人，其中排名前10的申请人的该在该技术领域的专利拥有量占全部申请量的50%以上，其中排名前十的申请人主要集中在移动终端制造商，运营商只有中国联通一家，并且排名前十的申请人中，只有苹果公司和高通公司是国外申请人，其余的都是国内申请人，由此可见，国内企业在该技术领域的研究占据了主导地位。但是其中的两家国外企业在华的专利申请量之和占到排名前十的申请人专利申请量的20%以上，由此可见，国外企业在该技术领域也具有较强的竞争力。

非实体SIM卡技术主要包括：非实体SIM卡的网络数据处理、通信安全（鉴权、认证等）、通信接入控制等方面。图4示出了上述各个技术分支对应的专利申请量分布情况。网络数据处理是一个重要的技术分支，专利申请量占比达到41%。通信接入控制专利申请量占比达到27%。通信安全的专利申请量占比达到22%。

三、重要申请人/重点专利申請

基于专利申请量的统计，图3示出了该领域的主要申请人。以下以国内的努比亚、宇龙、华为和国外在该领域的主要在华申请人为例，介绍重点专利申请。

3.1 努比亚技术有限公司

努比亚在非实体SIM卡的专利申请量在国内相对较多，其在各个技术分支均有相关专利部署，其中各个技术分支所占的比例如图5所示，其主要集中在对网络数据处理和通信接入控制两方面，占其总申请量的70%以上，且这几个关键技术分支的研究存在交叉。下边以几个较为重要的研究分支为例，介绍努比亚技术有限公司的研究方向。

对于网络数据处理技术部分，努比亚侧重对虚拟卡信息的管理和处理。公开号为CN104883658的专利申请提供了虚拟卡信息的处理系统，包括移动终端和服务器；移动终端存储至少一个虚拟卡信息；服务器供已注册账号登录，并对与该已注册账号绑定的移动终端中存储的虚拟卡信息进行远程处理。

对于通信安全技术，努比亚侧重研究防止虚拟SIM卡信息泄露和虚拟卡的鉴权。公开号为CN105101186的专利申请提供了移动终端防止虚拟SIM卡信息泄露的方法，包括：接收访问虚拟SIM卡的参数信息的指令；接收输入的密码；将接收的密码与预设的密码进行比对，确定是否允许访问虚拟SIM卡的参数信息。

对于通信接入控制技术，努比亚侧重研究登录管理和网络切换。公开号为CN104980429的专利申请提供了基于虚拟用户识别卡统一账户登录方法，包括：通过虚拟用户识别卡设置用户的统一账户登录信息，形成统一账户登录信息与不同账号之间的映射关系；登录时获取统一账户登录信息进行判断，根据判断结果登入对应账号。

3.2 宇龙计算机通信科技（深圳）有限公司

宇龙对非实体SIM卡的专利申请技术分支比例如图7所述，其中主要申请量集中在网络数据处理，占了申请总量的50%以上，其次是对通信接入控制技术的研究。下边以几个较为重要的研究分支为例，介绍宇龙计算机通信科技（深圳）有限公司的研究方向。

在网络数据处理技术方面，宇龙主要涉及对于虚拟SIM卡本身参数的管理以及虚拟卡通信的管理。公开号CN105430596提供基于虚拟SIM卡的通信方法，适用于可穿戴设备的基于虚拟SIM卡的通信方法，包括：与移动终端建立连接；获取所述移动终端中的虚拟SIM卡信息；检测与所述移动终端之间的连接是否断开，以得到检测结果；根据所述检测结果，控制所述可穿戴设备是否基于所述虚拟SIM卡信息进行移动通信。

在通信安全技术方面，宇龙主要涉及eSIM卡的鉴权、绑定、删除等方面。公开号CN105959930提供eSIM卡绑定处理的方法，包括：获取需要进行eSIM卡绑定的eSIM账户；分别建立所述eSIM标识与所述各个eSIM账户之间的绑定关系；当获知所述eSIM账户下的数据内容存在变更时，更新所述eSIM账户下的数据内容，并存储至所述eSIM卡中。

在通信接入控制方面，宇龙主要研究虚拟SIM卡的流量共享、网络切换等方面。公开号CN105763464公开了数据流量共享方法，包括：将用户请求分享的数据流量数目发送至数据流量平台；接收并存储数据流量平台发送的单张实体SIM卡或者多张实体SIM卡组合中每张实体SIM卡的识别信息；以虚拟SIM卡向移动通信网络发送注册请求；接收移动通信网络返回的鉴权请求并发送至数据流量平台；接收数据流量平台转发的鉴权结果；将鉴权结果发送至移动通信网络，使虚拟SIM卡接入移动通信网络。

3.3华为技术有限公司

华为对非实体SIM卡技术的专利申请技术分支比例分布为如图9所示，其主要申请量集中在网络数据处理这一方面，占其总申请量的50%以上，通信安全技术以及通信接入控制技术分别占其总申请量的22%和17%。下面分别针对这几个主要的技术分支，以几个较为重要的专利申请为例，对华为在非实体SIM卡技术领域的专利申请进行介绍。

在网络数据处理方面，主要是对虚拟SIM卡信息及数据的分发、维护和更新的研究，提升移动设备入网成功率和可靠性，减少虚拟SIM卡维护成本，缩短维护周期。以CN104380773为例，提供一种虚拟卡下载方法、终端及中间设备，所述方法包括：终端预设场景条件，并在满足预设的场景条件时，向服务器上报终端信息，所述终端信息用于使所述服务器为所述终端建立账号，并在所述账号下关联虚拟卡数据；所述终端利用所述账号访问所述服务器，下载所述账号下关联的虚拟卡数据；所述场景条件为，所述终端与所述服务器建立通信连接。

从华为的专利申请来看，对终端的认证、鉴权依然是保证通信安全性的主要手段，以CN104509142为例，提供虚拟用户标识模块数据的分发方法，包括：终端设备从分发客户端获取包括临时VSIM数据和服务认证码的图形码，根据临时VSIM数据注册到移动网络，并连接到管理服务器；向管理服务器发送正式VSIM数据下载请求，接收管理服务器发送的正式VSIM数据，根据正式VSIM数据注册到移动网络。

在通信接入控制方面的研究更多的涉及与网络数据处理方面的技术融合，如连接服务器，切换驻留小区，以下载非实体SIM卡信息等。以CN104137587为例，提供了一种发送、接收用户数据的方法，用以解决用户数据无法跟随SIM卡数据进行转移的问题。包括：第一终端接收转移所述第一终端的虚拟客户识别模块SIM卡至第二终端的指令；所述第一终端根据所述指令获取与所述虚拟SIM卡关联的用户数据；并将所述用户数据发送给服务器，发送给所述第二终端。

3.4 国外在华专利申请的研究方向

如图3所示，在非实体SIM卡领域的在华申请中，苹果公司和高通股份有限公司是在华申请的所有公司中，申请量前十位的公司。其中苹果公司的在华申请专利也主要集中在网络数据处理、通信安全以及通信接入控制方面，高通股份有限公司的在华申请也集中在，几个方面的技术相交叉融合。下面主要针对苹果公司和高通股份有限公司的在华申请专利技术分支距离說明。

在網络数据处理方面，两家公司都有所研究，且高通股份有限公司重点对该方面进行了研究，下面分别以两家公司为例，进行相关技术概述。

以苹果公司公开号为CN106416331为例，提供了用于识别并访问eSIM和多个eSIM配置中的eSIM的相关联的内容的实施方案。eUICC可包括多个eSIM，其中每个eSIM可包括其自身的文件结构和应用程序。移动设备的处理器向eUICC传输包括唯一地识别eUICC中的eSIM的标识的特定命令，在选择eSIM之后，该处理器可访问所选择的eSIM的文件结构和应用程序。

以高通股份有限公司公开号为CN105611487为例，提供了用于更新控制虚拟SIM服务契约的切换的规则的方法。移动装置可初始以简档数据表和优先级列表索引数据表来编程以自动启用存储在VSIM内部存储器单元中的支持多个服务提供者中的一者的供应数据，以在满足特定操作参数值时进行无线通信。

在通信安全方面，苹果公司对其的研究与对其他两方面的研究并重，而高通股份有限公司对其研究的专利申请量，则少于对其他两方面研究的专利申请量。

以苹果公司公开号为CN107211026为例，提供了用于包括在移动设备中的eUICC的eSIM的管理操作的用户认证和人类意图验证的方法和装置。eSEVI和/或eUICC固件的某些管理操作可需要在由移动设备执行或完成管理操作的执行之前的用户认证和/或人类意图验证。移动设备的用户在eSEVI安装在eUICC上之时（或之后）提供将外部用户帐户链接到eSEVI的信息。可使用用户凭证来向外部服务器认证用户。响应于成功的用户认证，管理操作可被执行。

以高通股份有限公司公开号为CN108353281为例，提供了用于执行多SIM多待通信设备上的虚拟SIM的远程认证的各个示例包括在该多SIM多待通信设备的第一订阅上从虚拟SIM网络接收认证请求。该多SIM多待通信设备可以在从第一订阅调谐到第二订阅以便向远程服务器发送该认证请求之前来响应从该虚拟SIM网络向该第一订阅发送的一个或多个确认请求。在通过该第二订阅从远程服务器接收到认证响应时，该多SIM多待通信设备可以将该认证响应通过该第一订阅发送给虚拟SIM网络。

在通信接入控制方面，苹果公司和高通股份有限公司均以较大力度进行了研究和专利申请，在通信继而控制方面的申请量仅次于网络数据处理方面的申请，且两方面存在着技术交叉。

以苹果公司公开号为CN105162748为例，提供了在多个eSIM配置中标识和访问eSIM和该eSIM的相关联内容的实施例。eUICC可包括多个eSIM，每个eSIM可包括自身的文件结构和应用。移动设备的处理器向eUICC传输特殊命令，包括唯一地标识eUICC内的eSIM的标识。在选择eSIM后，处理器可访问所选eSIM的文件结构和应用。接着处理器可使用已有命令访问所选eSIM中的内容。特殊命令可指示eUICC激活或去激活与所选eSIM关联的内容。

以高通股份有限公司公开号为CN108886683为例，提供了用于定制具有与eSIM相关联的至少一个射频资源的无线通信设备的方法和设备。无线通信设备可以检测针对eSIM使用新SIM简档的供应的条件，针对新SIM简档切换已启用的SIM简档，基于来自eSIM的信息识别一个或多个参数。基于识别的一个或多个参数，无线通信设备可以选择配置包。

四、总结

随着5G商用的到来，物联网、车联网必将成为未来的热门技术之一，且随着人们对于智能终端、可穿戴设备日益轻薄化的追求不断攀升，作为应用在其中的非实体SIM技术必然会成为国内外企业的研究重点之一。

通过对非实体SIM卡技术的国内专利情况的分析可以看出，当前非实体SIM的研究处于逐年增长的趋势，国内在该方面的研究同国外的研究基本同步，并且在专利申请数量上占有一定优势，但是国内对于非实体SIM卡的研究主要集中在实际应用层面，国外的研究更偏重信令控制层面。国内在该领域的主要申请人重点集中在终端设备制造商，国外在国内的专利申请量相对较少，并且申请人相对集中。对于非实体SIM的相关技术研究目前主要集中在网络数据处理和通信接入控制方面，而针对安全的研究相对较少。

未来，随着物联网、车联网的广泛应用，用户数据安全会成为一个用户考虑的一个重要因素，而目前国内外在该方面的研究相对较少，因此应当引起国内企业的重点关注。（第二作者对本文贡献等同于第一作者）

参考文献：

[1]杨剑，桂烜，贾聿庸. 消费电子eSIM 技术分析及运营商策略探讨[J].广东通信技术，2017，2017（12）：10-13.

[2]赵东辉，程 琳.ESIM 技术及发展现状[J].科技经济导刊，2018，26（32）：21-22.

[3]耿鹏飞.联通“ESIM 一号双终端”面世拉开进军物联网的帷幕[J].通信世界，2018（07）：26.

[4]连欣.联通启动eSIM一号双终端业务[N]. 北京：人民邮电报，2018-03

[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.

[9]胡博，严斌峰，仇剑书，刘湘华.面向产业互联网 eSIM 终端的激活方案研究[J].信息技术与网络安全，2019（02）：26-28

（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心）

注：1宋雪莹和刘旭婉为本文做出同等贡献，为共同第一作者。