CN1071083C - 无线移动终端的可拆卸式用户识别卡和通话控制方法 - Google Patents

Abstract

在出售点存入预付款数量记录的能力包含在无线移动终端的用户识别卡SIM中。当使用网络时根据价目表率不断地减少付款额的记录，此价目表率可预先编程入SIM中或由网络发出。SIM监视剩余的预付款的值并且当预付款值达到预定的最小值时，中断进一步通话。这种用户的阻塞可以是由发出到作为用户台一部分的移动设备上的专门的封锁命令来起作用，或是使SIM不能运行网络功能，如鉴权算法，或者不向网络发出专门的确认来起作用。

Description

无线移动终端的可拆卸式用户识别卡和通话控制方法

本发明涉及可拆卸的数据存储卡，此卡永久包含着有关无线移动终端用户的识别和鉴权数据。本发明还涉及使用这种数据卡的通话控制方法。

用于陆地的无线移动通信的欧洲数字蜂窝系统标准GSM的技术要求规定，为识别、鉴别和定位一个无线移动用户所需要的所有信息单元要包含在一个专用的卡中，称为SIM(用户识别卡)卡，此卡是可拆卸的并允许用于不同的移动台。移动台的剩余的部分称为移动设备(ME)，它包含所有为接入GSM服务(例如无线设备)所需的但不是专门对一个指定用户的机械机构和器件。进一步说，SIM卡可以从移动设备上移开，而且在ETSI技术要求GSM 11.11中统一了用户识别卡和移动设备之间的接口。这个接口与ISO关于IC卡的标准(SIO 7816)相一致。SIM卡可能是多业务卡中的一部分，其中GSM移动通信是其中的一种应用。移动设备的这个特点使其成为可被不同的用户用自己的SIM卡轮流使用的通用设备。SIM卡可以是像熟知的信用卡大小的智能卡，也可以是一种被称为“插入SIM卡”的更小的形式。后一种形式更适合于手持便携式终端装置。

SIM卡能接入无线系统业务。由无线网络来完成无线系统的通话及其他业务的收费。被移动用户使用的每种收费业务的数据记录在归属网络的数据库中的他或她的帐户中。以后由移动用户定期交付累计的费用。在移动终端使用过程中，可以把一个专门的称为“e”参数的费用信息发送到用户MS上，并显示在MS的显示屏上。

上面讲述的付费方法适合多数移动用户。一个移动用户甚至可以只有个人的用户识别卡SIM，而当他需要时租用移动台的其余部分，即移动设备。有时把这种用SIM卡代替全部移动台MS并且使用不同的移动设备的移动称为“SIM漫游”。网络在各种情况下都是把连接和业务的费用写到SIM卡主人上。但是有些用户希望只要简短临时使用无线系统而不需要在系统中长期预约。这样的临时客户包括如象在国外远地旅行的旅游者或商人。也可能是因为不同的网络运营者之间在业务的费用和付款上没有漫游协议，所以正常的SIM漫游是困难的。从而在一个网络中有效的SIM卡在另一个网络中就可能无效。进一步来说，尽管由一个网络到另一个网络的SIM漫游是可能的，新地区的费用率可能不知道，因此就很难估计实际的连接费用。因此需要允许潜在的临时用户可直接简单地接入无线网络。

本发明的目的是不需要在网络中预约及广泛的信用检查和付款操作就允许接入无线系统。

按照发明，用于无线移动终端的可移动的用户识别卡包括：

用来永久存储有关移动用户的识别和鉴权数据的可电改写存储装置，

用来与所述的无线移动终端接口和通信的装置，其特征在于还包括：

用来记录为以后付费的预付款数量记录的存储装置，

用来根据通过所述的无线移动终端从无线移动网络接到的付费信息，来减少所述的预付款数量的装置，

当所述的款额达到预定的最小值时阻止所述的无线移动终端进一步传输的装置。

根据本发明的另外的设想，无线移动终端的可拆卸式用户识别卡包括：

用来永久存储有关移动用户的识别和鉴权数据的可电改写存储装置，

用来与所述的移动无线终端接口和通信的装置，其特征在于还包括：

用来记录为以后付费的预付款数量记录的存储装置，

用来在使用移动无线网络业务的过程中，根据存在所述的用户识别卡中的计费信息来减少所述的预付款数量的装置，

当所述的款额达到预定的最小值时阻止所述的无线移动终端进一步传输的装置。

根据本发明的又一个设想是，在一个包括一个网络和无线移动终端的无线移动系统中，每个所说的无线移动终端有一个用来安放可移动的用户识别卡的装置，用户识别卡上永久存储有关移动用户识别和鉴权的数据，呼叫控制方法包括下面步骤：

所述的网络发送包括计费信息并要求无线移动终端发送确认的消息，

所述的无线移动终端接收所述的消息，

所述用户识别卡检查存储在所述的用户识别卡中的预付款额，

当所述的预付款额不够一次通话时，用户识别卡根据所述检查阻止发送所述确认，

当所述的预付款额够一次通话时，用户识别卡根据所述检查允许发送所述确认，

当接收到所述确认时，所述的网络继续通话，

当接收不到所述确认，所述的网络中断通话。

根据本发明的进一步的设想是，在包括一个网络和无线移动终端的无线移动系统中，每个所述的无线移动终端有一个用来安放可拆卸的用户识别卡的装置，用户识别卡上永久存储有关移动用户识别和鉴权的数据，通话控制方法包括下面步骤

启动呼叫建立过程，

所述的用户识别卡检查存储在所述的用户识别卡中的预付款额，

当所述的预付款额不够一次通话时，用户识别卡根据所述检查使所述的无线移动终端不能完成呼叫建立过程的执行，

当所述的预付款额够一次通话时，用户识别卡根据所述检查允许完成呼叫建立过程的执行。

根据本发明，在销售点存入一定预付款数量记录的能力包括在用户识别卡SIM卡中。这个预付款额最终返回到网络运行者那里。当网络的业务被使用时，此付款额记录会根据价目表率而逐渐减少，此价目表率是预编程在SIM卡中或由网络发出。这一付款额记录也可以显示在移动设备上。SIM卡监视付款额的剩余值并且当付款额达到预定的最小时，分别阻止进一步由移动台呼出(移动发出)或向移动台呼入(移动终止)。这一移动台的中断可用输出到作为移动台一部分的移动设备上的专用中断命令来起作用或者使SIM卡中的网络操作功能，如鉴权算法不能工作来起作用。在本发明的一种实施方式中，网络发送费用信息消息并且要求移动台确认。根据接收的费用信息消息，SIM卡检查预付款额的剩余值，当此值不够通话时，就阻止发送确认。在预置的时间内没有接收到认可，网络就终止正在进行的通话或建立过程。如果预付款额的剩余值够一次通话，就会发出确认而且呼叫建立过程或通话就会正常地继续下去。在网络的数据库中的用户数据可能包含一个指示即此用户是一个预付费的SIM卡用户并且需要费用信息消息的确认。

通常一个通话的用户负担所有呼出电话的费用。但是在某些无线系统中，把通话费用的一部分或全部费用记到接收呼入电话的被叫方上。本发明可以用来给呼入或呼出付费。

一个本发明的预付款SIM用户没有在网络运营者的付款数据库中办理或登记过，但由于对所有的通话预付了款，因此还是能够接入网络。因此就不需要有关地址和信用等级的详情。结果网络运营者在不需要广泛的信用检查和付款操作的情况下获得了短期的用户。在不同的网络运营者之间得到漫游协议的困难并不能阻止全球无线系统如GSM的普及，因为预付款SIM能使旅客可以用租来的无线设备立即接入新地区的网络。本发明还使SIM持有者了解他的花费限制，特别是当他在一个不知道收费率的新地区的时候。本发明也使旅行者能在很远的地方在短时间内租用移动电话和预付款SIM卡。

下面将参照附图对本发明的优选实施方式进行说明，

图1是说明蜂窝移动无线系统的方框图，

图2表示车载移动台，

图3是由移动设备ME和用户识别卡SIM组成的移动台的方框图，

图4是说明根据本发明一种实施方式的通话控制操作的流程图，

图5是说明根据本发明的另一种实施方式的通话控制操作的流程图，

图6,7和8是说明根据本发明的又一种实施方式的通话控制操作的流程图。

本发明可用于使用用户识别卡SIM或类似装置的所有的移动无线系统。当用于泛欧数字移动无线系统GSM中或用在其改进的DCS 1800系统中时本发明特别有优势。下面，本发明的优选方式将作为在GSM系统中的一种应用来说明，但并不是要把本发明局限于此。

图1简要示出了GSM蜂窝无线系统的一部分。在蜂窝无线系统中，把系统覆盖的区域分割成无线小区。用数字传输链路12把基站控制器BSC1和BSC2连到移动交换局MSC上。进而把基站BTS1,BTS2和BTS3,BTS4分别用数字传输链路11连到基站控制器BSC1和BSC2上。每个BSC和受其控制的基站BST构成一个基站系统BSS。一般一个基站BTS所覆盖的区域就是一个无线小区。每个基站BTS1至BTS4具有预定的固定数的物理无线信道。关于GSM系统的结构和特性可在GSM规范中及法国，帕莱索的M.Mouly和M.B.Baulet于1992年合著的ISBN：2-9507190-0-7,“GSM移动通信系统”中有更详细的说明，它们一起被引用至此以作参考。

用户数据，如位置数据，被永久地存储在归属位置寄存器(HLR)中。HLR也有集中的或分散的相关的鉴权中心(未画出)。鉴权中心包括用户鉴权数据及鉴权算法。系统还包括几个各与一个或多个MSC区域相关的访问用户位置寄存器(VLR)。VLR是一个当移动台MS正在访问MSC区域时存有用户数据的数据库。

根据GSM规范，包含在MS中的与移动用户有关的所有的信息单元必须在一个专门的模块中存储和操作，此模块称为用户识别卡SIM。被称作移动设备ME的MS的剩余部分包括专门用于无线接口的硬件和软件。GSM规范2.17规定了SIM的操作，GSM规范11.11规定了在SIM中的指令格式及编码方法以及SIM和ME之间的接口。SIM卡可为智能卡，IC SIM卡，它与外部的接口符合ISO对IC卡的规定，即ISO7816系列的规定。标准尺寸的IC SIM卡对手持便携式无线电话来说可能太大了，因此可以采用完全合乎GSM系统标准的打算半永久性安装在ME之内的专门的插入式SIM卡。

在GSM系统中移动用户的识别是以SIM卡为基础的。移动用户可以使用不同的移动设备ME但却永远使用同一个SIM卡，因此能够用同一个用户号传到。没有SIM卡只能由ME进行紧急呼叫。当SIM卡用在ME中在GSM网络中使用时，它提供操作用户的有关安全信息的存储(根据GSM 02.09建议)，例如移动用户临时识别号TMSI及密匙(key)Ki，并按照GSM 03.20建议提供执行鉴权和加密码(Cipher key)产生技巧(即算法A₃和A₈)。为了用户本身的安全，SIM必须装载一个PIN(个人识别号)码。另外，SIM的存储能力应提供方便地存储和管理关于移动用户有关GSM服务和MS特性的附加的信息。

根据本发明，在销售点存入一定预付款数量记录的能力包含在SIM内部。在使用无线系统的业务期间，预付款数在逐渐减少并会阻止进一步通话。例如在GSM系统中，把现有的SIM修改或在其安全保障中包含可电改写存储单元。这可以在如EEPROM或FLASH存储电路中来完成。这个存储电路就可以有通过编程装置编程进去的表示预付款额的数字。可以在销售处或制造过程中完成编程。SIM卡可以重复编程(可重复使用)或一次编程(一次性使用)。

本发明可以在移动无线系统中用于任何类型的移动无线台MS，例如能采用可移动存储器的便携式移动电话或车载台。作为一个移动无线台的例子，图2表示一个可以装在车上的无线电话单元。图2的移动台包括一个用电缆8连到手机2上的无线单元1。手机2包括通常的部件和功能：麦克风，扬声器，以及由显示和键盘构成的用户接口。为了允许免提操作，也可把无线单元1接到分离的麦克风3和分离的扬声器2上。另外把用于存储卡或存储模块5的分离的读装置4通过电缆9连接到无线单元1上，在这里存储模块叫作用户识别卡SIM。读装置4包括一个SIM卡5能插入读装置4的卡缝6，用这种方法以后可以容易地将卡移动或取出。一种车载移动台的例子是由芬兰诺基亚移动电话股份有限公司制造的型号6050的诺基亚GSM汽车电话。移动台也可能是个便携式终端，其中读卡装置，无线部分及手机都集成在一片上。一种便携式移动台的例子是由芬兰诺基亚移动电话股份有限公司制造的Nokia101 GSM。

图3表示移动台MS的移动设备部分ME的方框图。ME包括天线3，双工滤波器28，接收器21，发送器29和合成器27。在接收方向上，接着接收器21的后面串联连接着A/D变换器22，检测器23，解交织装置24，信道解码器25，语音解码器26和扬声器。在发送方向上，在发送器29的前面串联连接着麦克风，语音编码器34，信道编码器33，交织单元32，TDMA突发脉冲序列建立单元31和调制器30。由定时和控制单元35来控制所有上面指出的方框，它处理所有的输出和输入的信息。定时和控制单元35通过电缆9进一步连接到SIM卡读装置4上。

除了提供了自动收费和通话阻断功能之外，根据本发明的SIM卡的使用和操作与以前的SIM卡类似。现在根据图4说明当预付款SIM卡放在移动设备ME中时的操作。

在图4中呼叫建立象一般的在GSM系统中那样开始(41步)。GSM系统的一个特点是在通话过程中可以将收费信息传送到移动台MS中去。此信息以收费消息(信息)参数来传送，根据GSM技术规范此参数也称为“e”参数。这个收费信息消息也可以显示在MS的显示屏上。在呼叫建立过程中当接收到“e”参数时(42步)，收费信息由ME输送到SIM卡去，SIM卡要分别检查预付款是否够打一个呼出电话或接一个呼入电话(43步)。当在第43步判决为预付款不够通话时，由SIM卡阻断呼叫建立(44步)。用停止通常由SIM执行的必须的呼叫建立和检验程序来阻止呼叫建立。这样的程序例如是鉴权和加密算法A3和A8。

当在第43步判决为预付款够打一次呼出电话或接一次呼入电话时，就完成呼叫建立程序(45步)并且起动测量通话时间(经过的时间)的计时器(46步)。还可以把这个计时器放在ME中而不是放在SIM卡中。在固定的时间间隔或要不然就是在通话结束时读取计时器以便得到当前时间值(47步)。用通话时间计时器的值乘以时间费率计算出此次通话所用时间的费用值(48步)。时间费率，即付费信息可以预编程在SIM卡中或者由网络通过“e”参数发出。然后从存储在SIM中的预付款起始值中减去所花费值。减去之后所剩的预付款额再重写入SIM中可电改写的存储器中以代替以前的预付款额。预付款的剩余值也可以显示在ME的显示屏上。

在第49步检查预付款的剩余值是否达到了预定的最小值。通常由无线网络运营者规定此最小值。预付款等于或少于此最小值时不允许再次打出或接打入电话。当在第49步判决预付款的剩余值不高于此最小值时，由SIM终止正在进行的通话并阻止再次呼叫(50步)。当在第49步判决预付款的剩余值高于此最小值时，就检查本次通话是否结束(51步)。如果通话继续，程序就返回到47步去。假如是通话结束，整个过程就结束了。

图5是说明当分别只在通话的开始和结束时监视预付款额时SIM卡的操作流程图。图5中第51,52,53,54,55和56步与图4中第41,42,43,44，45和46步类似。换句话说，在允许建立呼叫的同时启动通话时间计时器。然后在第57步，等着通话结束。在通话结束时，读取通话时间计时器，用分别与图4中第47步和第48步类似的方式在第58步和第59步计算本次通话的收费值并且从预付款的初始值中减去此计算出的值。剩余值存储在SIM卡中。当预付款的剩余值不高于最小值时，在第61步由SIM卡阻断再次呼出或呼入电话。

在图6,7和8中说明根据本发明使用预付款SIM卡时通话控制过程的另一个实施方式。图6是说明在呼叫建立和通话过程中SIM卡的操作的流程图。图7和图8分别说明在呼叫建立和通话过程中无线网络的操作流程图。在这个实施方式中，在网络和移动台中实现新的“e”参数，即费用(交费)消息。

首先，假如是呼出电话，移动台MS在图6的第61步开始呼叫建立。所以，同样地，无线网络在图7的第71步开始呼叫建立。反过来，假如是呼入电话(此电话要由被叫用户付款)，由无线网络开始的呼叫建立过程在第71步开始。在正常的呼叫建立过程中，无线网络根据网络数据库中存储的用户数据确定此SIM卡是预付款型的(第72步)。最后，用户数据包含着SIM卡的类型的信息。当发现是一个预付款的SIM卡之后，无线网络不发通常的“e”参数而是发一个要求确认的新的“e”参数并在一个设定的时间内等待由MS来的确认。

MS在第62步接收到一个要求确认的“e”参数，SIM卡检查预付款是否够通话(63步)。在第63步如果预付款不够通话，在第64步SIM卡阻止“e”参数的确认并且阻止呼叫建立。

当无线网络在设定的时间间隔内，没有接收到确认(第74步)，在图7的第75步无线网络终止呼叫建立。

在图6的第63步当预付款够通话时，SIM卡在第65步提供“e”参数的确认并完成呼叫建立。在图7的第74步，当无线网络在设定的时间间隔内接收到确认，无线网络在76步完成呼叫建立。

在通话的开始在MS中启动通话时间计时器(66步)。在图8的第81步在通话过程中无线网络发送要求确认的“e”参数并且在第82步在设定的时间间隔内等待确认。在图6的第67步MS接收要求确认的“e”参数，并且在第68步读取通话时间计时器。在第69步计算本次通话的收费值并且从预付款的起始值中减去此收费值。在第600步当预付款的剩余值高于规定的最小值时，在第601步SIM卡允许发送确认。此后当在第602步发现通话未结束，程序返回到67步。假如发现通话结束，程序就结束了。在图8第82步当无线网络在规定的时间间隔内接到了确认，无线网就继续正常的通话控制程序，直到发下一个“e”参数的时间。

在图6的第600步当预付款的剩余值不高于最小值时，SIM在603步阻止“e”参数的确认，终止通话并阻止再次通话。类似地，在第82步当无线网络在规定的时间间隔内没有收到确认，在第83步无线网络终止此次通话。

在图7中的第72步可以被省掉，因此要求所有类型的SIM卡对“e”参数进行确认。但是这种改变导致在网络中需要大量信令，因此推荐选择使用新“e”参数。

附图以及相关的说明只是用来说明本发明。对描述过的实施方式的改变和修改不超出所附的权利要求书的范围和实质是可能的。

Claims (9)

1．用于无线移动终端的可拆卸的用户识别卡，包括：

用来永久存储有关移动用户的识别和鉴权的数据的可电改写的存储装置，

用来与所述的移动无线终端接口和通信的设备，

其特征在于还包括：

用来存储用于以后付费的预付款额记录的可电改写的存储装置，

用来根据经过所述的移动无线终端从移动无线网络接到的付费信息来减少所述的预付款额的装置，

用于当所述的预付款额达到预定的最小值时阻止所述的移动无线终端进一步通话的装置。

2．用于移动无线终端的可拆卸的用户识别卡，包括

用来永久存储有关移动用户的识别和鉴权的数据的可电改写的存储装置，

用来与所述的移动无线终端接口和通信的装置，

其特征在于还包括：

用来存储用于以后付费的预付款额记录的存储装置，

用来在使用移动无线网络的服务的过程中根据存在所述的用户识别卡中的计费信息来减少所述的预付款额的装置，

用来当所述的预付款额达到预定的最小值时阻止所述的移动无线终端进一步通话的装置。

3．如在权利要求1或2中所述的可拆卸的用户识别卡，其特征在于包括用于在所述的移动无线终端的显示屏上显示所述的预付款额的装置。

4．如权利要求1或2中所述的可拆卸的用户识别卡，其特征在于包括用于使所述的移动终端设备警告用户所述的预付款额已接近或达到预定的最小值的装置。

5．在一个包括一个网络和移动无线终端的移动无线系统中，每个所述的移动无线终端有一个用来安放可拆卸的用户识别卡的装置，用户识别卡上永久存储有关移动用户识别和鉴权的数据，一种呼叫控制法包括下面步骤：

所述的网络发送包括计费信息并请求无线移动终端发送确认的消息，

所述的无线移动终端接收所述的消息，

所述的用户识别卡检查存储在所述的用户识别卡中的预付款额，

当所述的预付款额不够一次通话时，用户识别卡根据检查阻止发送确认，

当所述的预付款额够一次通话时，用户识别卡根据检查允许发送确认，

当被所述用户识别卡允许时，移动无线终端发送所述确认，

所述的网络若接收到确认使通话继续，

所述的网络若接收不到确认就中断通话。

6．如在权利要求5中所述的通话控制方法，其特征在于用户识别卡根据从网络接收到的付费信息减少所述预付款额。

7．如权利要求5中所述的通话控制方法，其中所述的通话是打到所述的无线移动终端上的呼入电话或是由所说的无线移动终端发出的呼出电话。

8．在一个包括网络和无线移动终端的无线移动系统中，每个所述的无线移动终端有一个用于安放可移动的用户识别卡的装置，用户识别卡上永久存储有有关移动用户识别和鉴权的数据，一种通话控制方法包括下面的步骤：

由一个无线移动终端或网络启动呼叫建立过程，

所述的用户识别卡检查存储在所述的用户识别卡中的预付款额，

当所述的预付款额不够一次通话时，用户识别卡根据检查使所述的无线移动终端不能完成呼叫建立过程，

当所述的预付款额够一次通话时，用户识别卡根据检查允许完成呼叫建立过程。

9．如在权利要求8中所述的通话控制方法，其特征在于所述的用户识别卡根据从所述的网络中接收到的付费信息来减少所述预付款额。

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