作为一种用户识别机制，从数字移动电话面世以来，SIM一直就是GSM服务的重要基础。SIM卡实际上是一种智能卡，类似于信用卡中所用芯片。经过独特的设计，它可以支持很多基本的通信服务，例如存储SMS消息和联系信息，向用户显示一个运营商服务菜单，以及通过SMS消息进行网络通信。随着3G网络的推出，SIM已经发展成为了USIM。USIM专为支持多种独立的第三方应用而设计。但是，在过去几年中，(U)SIM1已经在处理速度、存储容量、通信速度和可提供的用户界面的丰富性等方面，越来越落后于手机操作系统和可移除存储模块的发展步伐。

高容量(HC)SIM卡解决了目前决大部分SIM模块存在的容量不足问题。基于供应商的不同，这些下一代智能卡的品牌为MegaSIM、高容量(HD)SIM和SuperSIM等。它们的存储容量介于4MB到1GB之间，比上一代产品提升了1000多倍。HC SIM可以支持很多新型应用，例如多媒体内容和服务分发的加密存储。HC SIM是随着存储制造技术的进步而逐步发展起来的，一些产品供应商(例如Spansion、M-Systems、Atmel和三星)和SIM卡制造商(例如Axalto、Gemplus、Giesecke & Devrient、Oberthur和Sagem Orga等)在这方面扮演了先行者的角色。尽管有多个运营商推出了多款试验性的高容量SIM，但是运营商对高容量SIM的大范围使用预计将从2007年下半年开始。由于面临着开放的互联网、IT和电信融合的威胁，以Orange为首的很多运营商都在积极地推广HC SIM模式。

1. 高容量SIM优点和缺点

高容量SIM为推动面世多年的SIM的进一步发展提供了很多优势。随着多媒体手机的日益普及，数字版权对象和受保护内容的加密存储是HC SIM的主要应用。另外，通过预先将内容放置在SIM上，HC SIM可以简化多媒体服务的部署。借助充足的容量，HC SIM可以凭借一种能够在不同手机之间转移的方式，存储各种个人信息(例如音乐、图片和视频)和应用设置。另外，HC SIM卡可用于存储下线WAP内容，并可通过无线(OTA)和针对地点的方式3将这些内容刷新。即使在GPRS信号强度较弱的地方，用户也可以在低端手机上享有流畅的浏览体验。最后，HC SIM还将应用于企业环境，因为企业对安全存储和加密功能非常重视。值得一提的是，因为高容量SIM的优势主要与多媒体服务相关，所以它们主要针对多功能的高端电话。

与此同时，HC SIM只是端到端多媒体服务中的一个组成部分。因此，它们的成功取决于很多其他的商业因素。首先，手机和SIM卡之间缺乏互操作性是目前影响SIM技术进一步发展的主要障碍。SIM－手机和SIM－网络的通信速度也是决定HC SIM能否获得成功的重要因素，因为过去这些速度通常很慢(尽管HC SIM一般具有较高的通信速度)。从手机应用对SIM的程序访问也是一个关键的影响因素，因为一些重要的支持技术(例如JSR-177)在手机中的推广非常缓慢。成本也扮演着一个重要的角色，因为就中期而言，存储容量的提升预计将会达到普通USIM的批量价格(3美元到4美元)的两倍。最后，HC SIM不仅面临着移动存储卡(MMC、SD和MemoryStick)的竞争，还面临着具有更多存储和安全功能的手机操作系统的竞争。

总体而言，HC SIM卡市场可能得到了Orange的有力推动，但是与此同时，正如M-Systems负责营销和业务拓展的副总裁Ira Cohen所表示的，该市场目前仍然还处于“起步阶段”。

2. SIM卡的工作原理

用户标识模块(SIM)是一种物理令牌，其主要功能是通过一种加密算法向网络运营商表明用户的身份。从第一代GSM网络面世以来，SIM就一直用于这种用途。SIM卡本身也被用于存储用户数据(例如文本消息和联系人列表)，运行运营商应用(例如服务菜单和群发消息应用)，最近出现的一种应用是利用SIM推广运营商服务和转发来自漫游用户的流量。

SIM被设计为一种由运营商控制的物理令牌，可以将手机用户与订购服务和网络服务结合到一起。过去，制造商在推广SIM的应用方面表现得并不积极，因为运营商的日程计划往往与制造商的日程计划相冲突。因此，手机和SIM之间的互操作性一直较差，大部分手机都只支持GSM规范的一个子集，例如ETSI 11.14。另外，运营商过去并没有将推广SIM与手机之间的互操作性提高到战略性的高度。

(1)功能
SIM实质上是一种用于GSM电话的智能卡。因此，它被设计来提供下列功能：
• 存储与用户有关的数据，例如国际移动基站标识(IMSI)和移动基站国际用户拨号号码(MSISDN)；
• 存储与首选和禁用网络列表有关的数据，并利用相关应用更新这些列表，将漫游用户路由到某个首选网络；
• 对用户进行身份验证，对语音和数据流进行加密；
• 存储用户数据，例如SMS消息和地址簿；
• 安全存储应用数据，例如数字证书；
• 一个针对SIM应用的运行环境(自带或者JavaCard)；
• 一个与手机操作系统之间的接口(也被称为SIM Toolkit)，让SIM可以通过文本消息和静态或者动态图片与用户交互；
• 手机到SIM的接口(例如依照JSR-177的定义)，它可以被手机Java应用用于从SIM获取数据，例如证书(尽管目前只有少数手机可以支持JSR-177)；
• 加密功能：SIM可被设计为用以支持对称和非对称加密，例如创建数字签名等；
• 一个同网络的接口，用于收发SMS。可以在销售后通过无线方式把应用或者数据下载到SIM卡，例如更新SIM的电话簿(虽然目前SMS消息只是一种适用于所需带宽极低的应用的传输机制)；
• 一个蜂窝广播协议(Cell Broadcast protocol)接口，它让运营商可以在几秒钟之内向数百万个用户发布内容；
• 一个承载独立协议(Bearer Independent Protocol)接口，这是一种标准化的高速接口，可以为SIM开启新的信道(除SMS信道之外)，例如GRPS和3G，可以向SIM发布内容和应用(尽管目前只有少数手机支持这种功能)。

与此同时，SIM的功能也存在一些局限。现在的SIM只能够存储大约64KB的数据和应用，这通常相当于250个联系人条目、30条SMS消息和5个下载铃声。与手机的内置内存相比，这无疑要逊色得多――现在的普通手机内置内存约为512KB，典型的多功能手机约为32MB，高端手机(例如索尼爱立信最新的Walkman系列)则高达4GB。

今天的SIM卡在SIM-手机和SIM-网络之间的通信速度方面也存在一定的局限。对于第一种情况，SIM与手机之间的通信速度可能会低至9.6kbps――比GPRS慢大约20倍。SIM通过SMS消息与网络通信，这使其可以发送通知、SIM更新或者微型浏览器内容更新等，但是不能发送大型数据文件，例如漫游列表、电话列表记录、Java应用、音乐、图片和视频等。另外，由于存储空间的限制，只有极少数GSM设备依靠SIM卡存储数据。

而且，SIM的处理速度有限(处理器频率通常介于5到10MHz之间)，因此无法用于需要很高处理能力(例如电子邮件加密)的应用。另外，目前没有机制可以让SIM完成一笔交易――SIM只能发出一个隐藏的高等SMS消息。在某些手机中，SIM无法确知手机的型号，因而也不能用于对所提供的内容(例如铃声)进行修改来满足与手机的兼容性。

(2)标准

有很多关于标准的活动在SIM的发展历程中扮演重要的角色。SIM底层特性符合针对智能卡的ISO 7816标准。SIM功能主要由3GPP标准TS 11.10-4定义，而3GPP还添加了一些新的标准。今天的移动运营商通常需要SIM符合3GPP的第五版标准。

其他标准包括Sun的JavaCard应用环境标准(目前最新的版本为2.1.1)和OMA Device Management 2.1标准。另外，还有很多由SIM卡制造商推动的标准活动，例如SIM联盟和智能支付联盟。

(3)SIM应用

移动运营商已经将SIM卡用于很多不同的应用，下面列出了其中最主要的应用：
• 漫游应用用：确保手机可以在漫游之后选择缺省的运营商网络。一个SIM应用还可以在手机漫游到某个合作伙伴运营商网络时，在手机屏幕上显示运营商名称。
• 自动检测设备型号或者IMEI，用于内容配置8和设备改动检测(尽管并非所有手机都支持这种应用)。
• 微型浏览器器：一种基于SIM的、可以显示WAP内容的门户，适用于多种服务例如游戏、信息娱乐、票务和移动银行。内容页面可以保存在SIM卡中，并通过无线方式刷新。例如，SmartTrust 的无线互联网浏览器(WIB)就是一种已经被大部分SIM卡制造商9所采用的微型浏览器标准。SimAlliance’s Toolkit(S@T)是另外一种微型浏览器标准10。
• 按照OMA DM 1.2标准的规定，利用SIM加载设备管理操作(例如选择所要使用的服务器)。
• 内容供应应：Celltick 的LiveScreen是一种可以在用户的手机处于闲置模式时，通过广播信道向其显示交互式优惠广告内容的应用。用户只需点击一次，就可以响应所显示的内容(文字和图片)，访问一个可以提供更多信息的WAP页面，下载铃声，或者致电呼叫中心以获取关于所显示消息的更多信息。Celltick的客户包括VimpelCom、AIS、Globe、Hutchinson、Orange Israel、中国联通和MTN Networks。
• 新加坡运营商MobileOne(M1)利用Xplorer(一种SIM应用)提供各种服务，包括电影清单、彩票开奖结果、星相、股票行情和铃声等，按次收费。用户可以通过Web定制自己的Xplorer菜单。
• Vendor SharedPhone率先采用了一种可以通过一个电话锁定手机的SIM应用，从而让这种手机可以充当付费电话。手机的拥有者可以向任何无力购买手机或者通话时间的人提供服务。Vmobile已经在尼日利亚利用低成本手机推出了这种SIM。
• 一种SIM应用可以充当客户关系管理(CRM)代理，搜集关于用户在某个微型浏览器中的操作和用户拨打或者接听的电话的信息。代理便可以将这些信息反馈到移动运营商用于CRM应用。

在介绍了SIM卡的功能、标准和应用之后，下面将介绍目前在SIM卡存储方面采用的主要技术。

(4)存储技术

在一个SIM模块的塑料封装内，包含有处理器RAM、ROM、EEPROM或者闪存和逻辑电路。随机存取存储器(RAM)是一种易失性存储器，被处理器用于临时数据的存储。只读存储器(ROM)是一种非易失性存储器，通常用于存储程序代码。它不能更新数据，因为这需要费时的掩模流程。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)是一种特殊的ROM，既允许永久性地存储数据，也可以动态地更新数据。目前市场上的大部分SIM卡都包含64到128KB的EEPROM内存。

闪存是一种特殊的EEPROM。主要区别在于，EEPROM需要一次一个字节地写入或者擦除数据，而闪存允许以块为单位写入或者擦除数据。该技术可以提高闪存的速度和容量，使它的每MB面积远小于EEPROM。目前，大部分外置式存储卡(例如MMC、SD和Memory Stick)都使用了闪存，而且以Spansion公司为首的一些供应商也开始在高容量SIM中使用闪存。因为EEPROM的容量限制，闪存是目前唯一适用于高容量SIM卡的存储器。表3总结了SIM所使用的不同类型存储器之间的主要区别。

3. 高容量SIM：下一代产品

高容量SIM的出现标志着SIM发展历程中的一个重要的里程碑。通过SIM实现多媒体服务的障碍―存储容量限制―已被突破。高容量SIM可以内置64MB到1GB的闪存——存储容量比传统SIM提升了1000多倍。高容量SIM通常借助一个USB11或者MMC接口，与手机建立一个高速通信通道。在某些情况下，还可以通过承载独立协议(BIP)实现与网络进行高速的通信协议。另外，高容量SIM 可以集成先进的安全功能，例如非对称加密功能，用于加强安全性的单核架构，以及用于检测物理篡改的传感器。

(1)好处

高容量SIM卡保持了对3GPP标准的向后兼容性，但是更加重要的是，它可以支持多种新型应用。除了支持多媒体内容(例如视频、图片和音乐)的便携式存储以外，高容量SIM还非常适于用一种以用户为中心的方式，安全地存储受DRM 管理的内容、版权令牌和数字证书――因为这些内容和版权可以在不同的手机之间传输。

此外，高容量SIM可以在部署运营商售后服务和推广试用服务方面，发挥比传统渠道更加有效的作用12，这是因为所有手机都支持SIM，缩短了上市时间，并且简化了运营商的物流。

同样，高容量SIM非常适用于供运营商和卡制造商进行有针对性的定制和个性化，因为它们可以方便地同运营商的客户划分业务和物流进行整合。与主要为存储而不是安全设计的移动存储卡相比，高容量SIM卡还为安全的多媒体存储进行了专门的设计。最后，高容量SIM将在企业环境中得到广泛的应用，因为企业非常重视加密功能，例如一次性密码(OTP)的生成。

(2)挑战

高容量SIM也面临着一些严峻的挑战。在成本方面，容量的增加很可能会大幅度增加SIM卡的价格――预计将会在中期达到10美元大关，或者两倍于目前的USIM模块的价格。尽管SIM卡制造商目前都对高容量SIM卡的价格缄口不言，但是预计高容量SIM卡的成本将会比芯片成本(以及外型类似的SD或者MMC移动存储卡的成本)高大约30%。价格的提升主要是由于加入卡操作系统、嵌入式应用所增加的成本，以及保持与传统应用和标准的兼容性的成本。因此，对于高容量SIM能够在市场找到立足之地而言，最重要的一点是：硅芯片(包括存储器和处理器)的成本会在未来12到24个月内大幅度下跌，并且这一下跌是可预见的。

随着人们为适应更大的SIM卡容量而开发新的操作系统，复杂性已经成为SIM卡供应商面临的另外一个问题。手机互操作性仍然是一个棘手的难题，因为目前只有少数手机型号可以通过高速网络接口(例如BIP协议)与SIM通信以及支持高速的手机－SIM通信接口(例如USB或者MMC)。

高容量SIM还将面临来自移动存储卡(例如MMC、SD和MemoryStick格式)的间接竞争。移动存储只被应用于很小一部分手机――在2004年售出的手机中，只有大约9.2%配备了至少一种存储卡插槽。这个比例预计将在2005年增长到13.4%。根据Informa Telecomos & Media的预测，到2010年，在所有售出的手机中，将有65%的手机配备至少一个闪存插槽。尽管移动存储的普及性不如SIM，但是很多多功能手机和智能手机的一级制造商正在积极推广这种产品，而不是SIM。目前，商用MMC和SD卡的存储容量已经达到了惊人的2GB，这样的容量足以满足多媒体存储应用的需要。

目前，开放OS手机已经为访问保存在移动存储中的内容配备了编程接口，但对SIM卡却没有相应的措施(虽然高容量SIM卡可以通过设计改进消除这种限制)。另外，存储卡标准也在不断发展，以适应DRM、VPN和其他需要安全存储的应用。2004年3月，MMC协会宣布组建一个工作组，力求推动SecureMMC V2.0成为针对移动安全存储媒体的OMA DRM 2.0标准和需要以安全方式存储PKI令牌的VPN应用的基础。三星推出了基于OMA标准的SecureMMC产品，而4c Entity则推出了使用可记录媒体内容保护(CPRM)标准实现这一计划的SD卡。

还应当指出的是，SD、MMC和Memory Stick卡的立即移除能力让它们可以成为SIM的补充令牌，即可以在不影响网络连接的情况下就可以从手机中卸载。最终，SIM和安全移动存储卡可能会以一种互补―而不是竞争―的方式在手机中合作，在很多客户－服务器端应用(例如CRM)中与网络交互。另外一种可能出现的情况是，SD/MMC卡可用于极高容量(1GB以上)的非安全存储，而高容量SIM卡则用于高容量(不超过1GB)的安全存储。但是，有很多因素(往往是出于政治上的考量)会影响SD/MMC卡和高容量SIM卡未来的发展。因此，最终的结果仍然很难预测。

最后但并非最不重要的一点是，高容量SIM还需要与手机中内置的、用于多种应用(例如用户数据存储)的存储器竞争(尽管两者在售前定制和个性化方面不存在多少竞争)。大部分多功能电话和智能电话都配备了超过16MB的闪存。在这些细分市场中，这个数字将会在2010年之前达到64MB，甚至更多。而且，对于特定手机而言(例如多功能手机和智能电话)，SIM的用户界面要远比手机的用户界面(UI)逊色―无论是从UI的丰富性还是对12与OTA下载和移动存储卡相比。

(3)标准

如前所述，高容量SIM卡需要一个高速的手机－SIM接口，以便充分发挥额外的存储容量的作用。负责为GSM基础设施制定标准的欧洲电信标准协会(ETSI)一直在就采用哪种高速手机－SIM接口作为标准进行争论。竞争者包括在PC领域极为常见的USB协议和用于移动存储卡的MultiMediaCard(MMC)协议。这两种协议都能够以最高12Mbps的速度在手机和SIM之间传输数据。这个速度比目前的手机－SIM最低通信速度快了1000倍。但是，业界就这两种标准的选择分成了两派，到本文撰写时为止，双方还没有达成协议。

一些业界观察家认为，争论的核心是技术和知识产权。MMC接口可以方便地部署于大部分手机之中，因为它是对目前很多多功能电话所内置的移动存储卡通信接口的改进。然而，尽管USB可以支持更多的功能(包括允许建立Web服务器的互联网协议)，但是对其进行开发和将其与手机集成的复杂度也较高。Sagem Orga的产品营销负责人Jean-Christophe Tisseuil表示：“如果为手机－SIM 通信采用USB协议，将大批量的手机推向市场需要最多18个月的时间。我们现在可以利用一个快速的SIM通信信道让现有手机具备这种通信能力。业界不应当错过这个重要的机会。”

(4)技术

高容量SIM的存储容量的增加是通过闪存技术的发展实现的。第一款NOR型闪存芯片于1988年由Intel推出，而后三星和东芝在1989年推出了NAND闪存。与NOR闪存相比，NAND闪存具有更快的擦除和写入速度，更高的容量，以及更低的每比特成本。但是，它只允许对数据进行连续存取(而不是随机存取)。NAND闪存是移动存储卡(例如SD和高容量SIM卡)所采用的存储技术，而新的存储技术也在不断涌现，例如Spansion为高容量SIM卡提供的结合了NAND和NOR的优点的MirrorBit ORNAND技术。

高容量SIM卡制造商使用ROM存储卡操作系统和安全功能(它们通常不需要更新)，而使用闪存存储与运营商相关的信息，例如应用、文件和操作系统变量。基于闪存的存储可以更加快速、方便地进行改写——在销售点、在SIM插入时、在SIM使用期间、或者在工厂中为库存管理而更改SIM卡的用途时。相比之下，ROM存储则需要进行费时的掩模流程。由于与ROM相比，闪存具有更高的灵活性和类似的成本，所以大部分SIM卡制造商正在从ROM转向基于闪存的存储――即使是对于普通的低容量SIM卡。

除了存储技术以外，与传统的SIM卡相比，高容量SIM卡的技术性能也得到了显著的增强。

4. 总结

无论从商业应用还是技术规格的角度而言，高容量SIM的出现都标志着SIM发展历程中的一个重要的里程碑。高容量SIM面临着一个复杂的商业环境和来自其他技术的激烈竞争。从2004年起一直致力于推广高容量SIM技术的M-Systems承认，市场目前仍然处于起步阶段。M-Systems负责营销和业务拓展的副总裁Ira Cohen表示，高容量SIM技术的发展需要市场经历一场根本性的变革，同时他也指出，M-Systems已经在推出USB闪存驱动器时完成了这样的市场变革。Cohen表示：“我们还处于起步阶段，在高容量SIM 市场中还有很长的路要走。这需要对现有模式进行改变，而我们并不畏惧去改变这个行业的现状。”

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