中国联通eSIM通信模组技术白皮书.pdf

中国联通eSIM通信模组技术白皮书（V1.0）中国联通2019年4月目 录1 范 围 .42 缩 略 语 .43 eSIM 产 业 发 展 . 44 eSIM 模 组 概 述 . 54 .1 eSIM 模 组 功 能 架 构 .54 .2 eSIM 模 组 分 类 .64 .2 .1 触 发 方 式 分 类 . 64 .2 .2 应 用 场 景 分 类 . 64 .2 .3 通 信 制 式 分 类 . 64 .3 eSIM 模 组 业 务 流 程 .74 .3 .1 A 类 模 组 业 务 流 程 .74 .3 .2 B 类 模 组 业 务 流 程 .85 eSIM 技 术 要 求 . 95 .1 总 体 要 求 .95 .2 eSIM 通 信 能 力 要 求 .95 .2 .1 通 信 制 式 要 求 . 95 .2 .2 移 动 性 要 求 . 1 05 .3 协 议 要 求 .1 05 .3 .1 通 信 协 议 要 求 . 1 05 .3 .2 IP 协 议 栈 要 求 .1 05 .4 设 备 管 理 功 能 .1 05 .4 .1 IMEI 要 求 .1 05 .4 .2 升 级 功 能 要 求 . 1 05 .4 .3 调 试 功 能 .1 05 .4 .4 FOTA.1 15 .5 LPA 技 术 要 求 .1 15 .5 .1 LPA 基 本 要 求 .1 15 .5 .2 LPA 功 能 要 求 .1 15 .5 .3 LPA 与 eUICC 接 口 .1 26 eSIM 模 组 硬 件 要 求 .1 46 .1 eUICC 卡 .1 46 .2 封 装 要 求 .1 46 .3 接 口 要 求 .1 46 .3 .1 电 源 接 口 .1 46 .3 .2 控 制 信 号 接 口 . 1 46 .3 .3 UART 接 口 .1 56 .3 .4 天 线 接 口 .1 56 .3 .5 GND 接 口 .1 56 .3 .6 USB 接 口 .1 56 .3 .7 PCIe 接 口 .1 57 eSIM 模 组 软 件 要 求 .1 67 .1 AT 指 令 .1 68 稳 定 性 要 求 .1 68 .1 温 度 特 性 要 求 .1 68 .2 稳 定 性 要 求 .1 61 范 围本 白 皮 书 规 定 了 中 国 联 通 基 于 GSMA SGP.2 2 标 准 进 行 profile 下 载 的 eSIM 通 信 模 块 的 功能 要 求 （ 包 括 通 信 能 力 要 求 、 设 备 管 理 要 求 、 LPA 功 能 要 求 ） 、 硬 件 要 求 （ 包 括 eUICC 卡 要求 、 封 装 要 求 和 接 口 要 求 ） 、 软 件 要 求 和 稳 定 性 要 求 。2 缩 略 语缩 略 语 英 文 中 文CI Certificate Issuer 可 信 证 书 发 行 方eSIM Embedded SIM 嵌 入 式 客 户 识 别 模 块eUICC Embedded UICC 嵌 入 式 通 用 集 成 电 路 卡EUM eUICC Manufacturer eUICC制 造 商EID eUICC ID eUICC识 别 码FOTA Firmware Over-The-Air 远 程 固 件 升 级IMEI International Mobile Equipment Identity 国 际 移 动 设 备 识 别 码ISD-R Issuer Security Domain-Root eUICC根 安 全 域LPA Local Profile Assistant 本 地 Profile管 理 助 理LPD Local Profile Download 本 地 配 置 文 件 下 载LUI Local User Interface 本 地 用 户 界 面。3 eSIM 产 业 发 展目 前 移 动 通 信 系 统 主 要 使 用 2 FF-4 FF 等 尺 寸 的 可 插 拔 式 SIM 卡 ， 随 着 技 术 发 展 ， 消 费 类市 场 以 智 能 穿 戴 设 备 为 代 表 的 新 型 终 端 产 品 出 货 量 持 续 增 长 、 物 联 网 领 域 的 车 载 设 备 、 工 业互 联 网 设 备 等 连 接 数 快 速 增 加 ， 对 智 能 卡 提 出 了 更 高 要 求 ： 要 求 智 能 卡 具 备 更 高 的 物 理 电 气特 性 ( 如 环 境 温 度 、 湿 度 等 )； 要 求 智 能 卡 有 更 长 的 使 用 寿 命 和 更 高 的 可 靠 性 ； 要 求 智 能 卡的 物 理 连 接 触 点 更 加 可 靠 和 更 耐 磨 损 ； 某 些 应 用 场 景 要 求 智 能 卡 能 够 远 程 配 置 、 远 程 激 活 、并 通 过 空 中 接 口 灵 活 更 换 用 户 身 份 等 。 在 诸 多 需 求 的 推 动 下 ， GSMA主 导 提 出 了 eSIM技 术 体系 ， 引 导 SIM卡 向 电 子 化 发 展 ， 以 更 加 灵 活 的 管 理 SIM卡 订 购 和 使 用 、 并 满 足 一 些 应 用 场 景和 使 用 环 境 下 对 终 端 尺 寸 、 价 格 和 物 理 /电 气 特 性 等 所 提 出 的 特 殊 要 求 。过 去 两 年 以 来 ， 全 球 eSIM 生 态 系 统 有 了 长 足 的 发 展 。 参 与 到 eSIM 产 业 发 展 的 企 业类 型 更 为 广 泛 。 车 联 网 、 消 费 电 子 、 工 业 互 联 网 和 M2 M 领 域 成 为 eSIM 发 展 的 热 门 行 业 ，所 有 移 动 行 业 利 益 相 关 者 都 在 大 力 支 持 技 术 开 发 ， 并 推 出 一 系 列 商 用 产 品 和 解 决 方 案 以 满 足eSIM 早 期 的 市 场 需 求 。4 eSIM 模 组 概 述4 .1 eSIM 模 组 功 能 架 构图 4 -1 eSIM 模 组 逻 辑 功 能 架 构eSIM 模 组 由 通 信 功 能 模 块 、 LPA 功 能 模 块 、 其 他 功 能 模 块 和 eUICC 模 块 组 成 。 其 中 各部 分 功 能 如 下 ：通 信 功 能 ： 负 责 数 据 空 口 传 输 ；LPA 功 能 ： LPA 负 责 Profile 的 下 载 、 状 态 管 理 、 信 息 查 询 等 功 能 ；其 他 功 能 ： 根 据 模 组 的 应 用 场 景 和 业 务 需 求 不 同 ， 模 组 可 能 支 持 的 其 他 功 能 ， 如 定 位 功能 等 ；eUICC 模 块 ： 用 户 身 份 识 别 模 块 ， 负 责 网 络 接 入 鉴 权 。图 4 -2 eSIM 远 程 配 置 架 构上 图 为 eSIM 远 程 配 置 架 构 ： eSIM 管 理 平 台 负 责 Profile Package 的 生 成 、 存 储 、 保 护 、传 递 以 及 绑 定 ； LPA 负 责 本 地 Profile 下 载 ； 主 终 端 或 eSIM 业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 提 供用 户 界 面 和 码 号 订 购 。4 .2 eSIM 模 组 分 类4 .2 .1 触 发 方 式 分 类根 据 eSIM profile 下 载 触 发 方 式 的 不 同 ， 可 将 eSIM 模 组 分 为 两 类 ： 应 用 于 广 覆 盖 、 低 功耗 场 景 下 的 物 联 网 模 组 ， 其 终 端 大 部 分 时 间 处 于 无 人 值 守 状 态 ， 所 以 以 被 动 接 受 远 程 管 理 的push 模 式 为 主 进 行 profile 下 载 ； 应 用 于 车 联 网 等 有 人 机 交 互 场 场 景 下 的 模 组 ， 其 终 端 通 常由 用 户 使 用 ， 或 在 业 务 流 程 中 有 主 终 端 （ 手 机 、 PC、 Pad 等 ） 的 配 合 ， 业 务 模 式 中 须 尊 重 用户 意 愿 和 需 求 ， 因 此 以 用 户 主 动 申 请 远 程 管 理 的 pull 模 式 为 主 进 行 profile 下 载 。 以 上 两 种profile 下 载 触 发 方 式 对 应 的 业 务 领 域 、 业 务 模 式 均 有 较 大 差 别 ， 因 此 本 技 术 白 皮 书 将 eSIM模 组 分 为 两 类 ， 分 别 论 述 其 所 对 应 的 eSIM 业 务 流 程 和 技 术 要 求 ： A 类 模 组 ： 以 push 的 方 式 进 行 profile 下 载 ， 主 要 应 用 于 低 功 耗 广 域 物 联 网 领 域 ； B 类 模 组 ： 以 pull 的 方 式 进 行 profile 下 载 ， 主 要 应 用 于 车 联 网 等 智 慧 互 联 领 域 。4 .2 .2 应 用 场 景 分 类根 据 应 用 场 景 ， 可 以 将 eSIM 模 组 分 为 消 费 级 模 组 、 工 业 级 模 组 和 车 规 级 模 组 ， 不 同 类别 模 组 的 工 作 和 存 储 温 度 如 下 ： 消 费 级 模 组 ： 应 能 在 -2 0 +6 0 范 围 内 正 常 工 作 ， -4 5 9 5 的 范 围 内 存 储 ； 工 业 级 模 组 ： 应 能 在 -4 0 +8 5 范 围 内 正 常 工 作 ， -4 5 9 5 的 范 围 内 存 储 ； 车 规 级 模 组 ： 应 用 能 在 -4 0 +1 2 5 范 围 内 正 常 工 作 ， -4 5 9 5 的 范 围 内 存 储 。4 .2 .3 通 信 制 式 分 类模 组 所 支 持 的 通 信 制 式 不 同 ， 能 达 到 的 上 行 速 率 和 下 行 速 率 不 同 ， 根 据 模 组 所 支 持 的 通信 制 式 将 模 组 分 为 以 下 几 类 ： 5 G 模 组 ： 支 持 5 G-NR 的 多 模 模 组 ； 4 G 模 组 ： 支 持 FDD-LTE 的 单 模 或 多 模 模 组 ； 3 G 模 组 ： 支 持 WCDMA 的 单 模 或 多 模 模 组 ； NB-IOT 模 组 ： 支 持 NB-IoT 的 单 模 或 多 模 模 组 ； eMTC 模 组 ： 支 持 eMTC 的 单 模 或 多 模 模 组 。4 .3 eSIM 模 组 业 务 流 程4 .3 .1 A 类 模 组 业 务 流 程图 4 -3 A 类 模 组 业 务 流 程上 图 为 A 类 模 组 码 号 下 载 流 程 ， 行 业 终 端 长 时 间 工 作 于 无 人 值 守 状 态 ， 无 法 由 用 户 触发 进 行 码 号 下 载 ， 因 此 需 要 由 eSIM 业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 触 发 模 组 进 行 profile 下 载 ，具 体 流 程 为 ：1 . 业 务 办 理 ： 行 业 用 户 通 过 eSIM 业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 连 接 到 联 通 相 关 业 务 系统 进 行 业 务 办 理 ；2 . Profile 生 成 ： 业 务 办 理 成 功 后 ， eSIM 管 理 平 台 生 成 profile；3 . 码 号 订 购 信 息 同 步 ： 业 务 系 统 将 订 购 信 息 同 步 至 eSIM 业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 ；4 . 业 务 订 购 信 息 查 询 ： 模 组 开 机 后 ， 周 期 性 自 动 连 接 到 eSIM 业 务 受 理 及 下 载 触 发 服务 器 ， 通 过 EID 查 询 是 否 有 业 务 订 购 信 息 ；5 . profile下 载 触 发 ： eSIM业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 将 eSIM管 理 平 台 地 址 告 知 模 组 ，并 触 发 模 组 进 行 profile 下 载 ；6 . profile 下 载 ： 模 组 连 接 到 eSIM 管 理 平 台 进 行 profile 下 载 。其 中 eSIM 业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 ， 主 要 用 于 业 务 订 购 发 起 和 触 发 A 类 模 组 连 接 到eSIM 管 理 平 台 进 行 码 号 下 载 ， 具 体 功 能 为 ： 业 务 订 购 发 起 功 能 ： 负 责 连 接 到 中 国 联 通 相 关 业 务 系 统 ， 进 行 业 务 订 购 ； 订 购 信 息 同 步 功 能 ： 通 过 订 购 同 步 接 口 同 步 订 单 数 据 ， 同 步 数 据 包 括 EID、 IMEI、激 活 码 、 订 购 时 间 ； 下 载 触 发 功 能 ： 为 模 组 提 供 基 于 HTTP/TCP/UDP 的 eSIM 查 询 和 触 发 、 下 载 接 口 ，并 记 录 下 载 过 程 志 和 下 载 结 果 ； 管 理 与 配 置 功 能 ： 基 本 配 置 管 理 、 志 查 询 、 订 购 记 录 、 下 载 记 录 。4 .3 .2 B 类 模 组 业 务 流 程图 4 -4 B 类 模 组 参 考 业 务 流 程上 图 为 B 类 模 组 码 号 下 载 参 考 流 程 ， 根 据 具 体 实 现 方 式 不 同 ， 模 组 码 号 下 载 流 程 可 能 不同 。 模 组 为 “哑 终 端 ”， 不 具 备 人 机 交 互 界 面 ， 因 此 需 要 主 终 端 向 用 户 展 现 管 理 界 面 ， 并 为 模组 提 供 网 络 连 接 ， 以 进 行 profile 下 载 ， 其 主 终 端 形 态 可 以 为 智 能 手 机 、 平 板 电 脑 等 ， 并 配有 相 应 的 应 用 程 序 ， 与 模 组 侧 LPA 配 合 ， 连 接 到 联 通 业 务 系 统 进 行 码 号 订 购 ， 并 触 发 模 组 完成 码 号 下 载 。 B 类 具 体 业 务 流 程 为 ：1 . 主 终 端 配 对 ： 模 组 与 主 终 端 进 行 配 对 ， 可 通 过 模 组 所 在 终 端 的 蓝 牙 、 WIFI 等 通 信 模 块 与主 终 端 进 行 配 对 ；2 . 获 取 EID： 主 终 端 向 模 组 获 取 EID， 用 于 profile 订 购 和 查 询 ；3 . 返 回 EID： 模 组 将 EID 返 回 给 主 终 端 ；4 . eSIM 业 务 办 理 ： 主 终 端 通 过 手 机 营 业 厅 等 业 务 受 理 入 口 连 接 到 联 通 业 务 系 统 ， 进 行 码 号订 购 ； 业 务 办 理 也 可 以 在 线 下 营 业 厅 办 理 ， 如 为 线 下 办 理 ， 则 主 终 端 通 过 EID 向 eSIM管 理 平 台 查 询 是 否 该 模 组 是 否 有 待 下 载 profile；5 . profile 生 成 ： 业 务 订 购 成 功 后 ， eSIM 管 理 平 台 生 成 profile；6 . 业 务 办 理 成 功 通 知 ： 联 通 业 务 系 统 通 知 主 终 端 业 务 办 理 成 功 ；7 . eSIM 管 理 平 台 地 址 下 发 ： 主 终 端 将 eSIM 管 理 平 台 地 址 告 知 模 组 ；8 . profile 下 载 触 发 ： 主 终 端 触 发 模 组 进 行 profile 下 载 ， 或 者 由 模 组 所 在 终 端 的 APP 触 发 模组 进 行 profile 下 载 ；9 . profile 下 载 ： 模 组 通 过 主 终 端 连 接 到 eSIM 管 理 平 台 进 行 profile 下 载 。5 eSIM 技 术 要 求5 .1 总 体 要 求要 求 支 持 eSIM 模 组 应 符 合 GSMA SGP.2 1 RSP Architecture v2 .2 规 范 中 4 .5 节 ， 以 及GSMA SGP.2 2 RSP Technical Specification Version 2 .2 附 录 C 对 于 eSIM 终 端 的 要 求 （ 本 技 术白 皮 书 的 eSIM 模 组 对 应 于 SGP.2 2 标 准 的 companion device， 本 技 术 白 皮 书 的 主 终 端 和 eSIM业 务 受 理 及 下 载 触 发 服 务 器 对 应 于 SGP.2 2 标 准 的 primary device） 。5 .2 eSIM 通 信 能 力 要 求5 .2 .1 通 信 制 式 要 求eSIM 模 组 通 信 制 式 可 以 为 支 持 WCDMA、 FDD-LTE、 5 G-NR-TDD/FDD、 NB-IoT、 eMTC 五种 通 信 制 式 中 一 种 或 多 种 的 单 模 或 多 模 模 组 ， 支 持 各 通 信 制 式 模 组 的 工 作 频 段 见 下 表 ：表 5 -1 eSIM 模 组 频 段 要 求工 作 频 段 上 行 频 段（ MHz） 下 行 频 段（ MHz） 双 工 模 式 要 求5G n78 3300 3800 3300 3800 TDD 必 选LTE B3 1735-1765 1830-1860 FDD 必 选LTE B8 909-915 954-960 FDD 必 选LTE B1 1940-1955 2130-2145 FDD 可 选WCDMA B1 1940-1955 2130-2145 FDD 必 选NB B3 1735-1765 1830-1860 FDD 必 选NB B8 909-915 954-960 FDD 必 选eMTC B3 1735-1765 1830-1860 FDD 必 选要 求 支 持 5 G-NR 的 eSIM 模 组 同 时 支 持 FDD-LTE， 其 选 网 优 先 级 为 5 G NR-FDD-LTE；要 求 同 时 支 持 FDD-LTE 和 WCDMA 的 多 模 模 组 ， 其 选 网 优 先 级 为 FDD-LTE-WCDMA；推 荐 B 类 模 组 支 持 蓝 牙 或 WIFI 通 信 ， 与 主 终 端 进 行 交 互 。 对 于 不 支 持 蓝 牙 或 WIFI 的 终端 ， 可 在 eUICC 卡 中 预 置 初 始 号 码 ， 通 过 蜂 窝 网 络 完 成 profile 下 载 。5 .2 .2 移 动 性 要 求a) 要 求 eSIM 模 组 支 持 系 统 内 小 区 重 选 和 切 换 ；b) 对 于 支 持 多 种 通 信 制 式 的 eSIM 模 组 ， 要 求 支 持 异 系 统 小 区 重 选 和 切 换 ；c) 要 求 支 持 5 G-NR 的 eSIM 模 组 支 持 5 G-NR 与 FDD-LTE 异 系 统 间 小 区 重 选 和 切 换 。5 .3 协 议 要 求5 .3 .1 通 信 协 议 要 求a) 要 求 eSIM 模 组 支 持 TCP 协 议 或 http 协 议 ；5 .3 .2 IP 协 议 栈 要 求要 求 eSIM 模 组 支 持 IPv4 单 栈 、 IPv6 单 栈 、 以 及 IPv4 v6 双 栈 。5 .4 设 备 管 理 功 能5 .4 .1 IMEI 要 求要 求 模 组 支 持 IMEI， 作 为 物 联 网 模 组 的 标 识 码 。5 .4 .2 升 级 功 能 要 求a) 要 求 模 组 支 持 通 过 UART、 USB 或 PCIe 接 口 进 行 固 件 升 级 ；b) 升 级 失 败 后 ， 要 求 模 组 具 备 恢 复 功 能 。5 .4 .3 调 试 功 能要 求 模 组 支 持 调 试 功 能 ， 对 外 提 供 标 准 调 试 接 口 ， 外 界 设 备 可 以 通 过 调 试 接 口 对 模 组 进行 调 试 。