SIM Card

Este tutorial apresenta os conceitos básicos sobre o SIM Card, cartão necessário ao funcionamento de umterminal celular GSM.

Flávia Schreiber Administradora de Empresas com Habilitação em Comércio Exterior tendo atuado no mercado decomponentes eletrônicos na Siemens e em empresas do grupo como, Icotron e Infineon Technologies, erecentemente Smart Cards, especialmente SIM Cards, na DARUMA ORGA Card Systems S.A. comoGerente de Vendas. Email: flavia@darumaorga.com.br

José Luis De Souza José Luis é Engenheiro de Telecomunicações (UGF 73) com extensão em software (ICAI Madrid 1977)tendo atuado nas áreas de Comutação Pública e Privada, Operações de Telefonia Celular, Trunking, Paging,etc. Presidente da FITec, ocupou várias posições de Direção de empresas de Teleco, sendo as mais recentes asde Presidente da Daruma, Presidente da TESS (hoje Claro), VP Comercial da TESS e Diretor de OperaçõesComerciais da ATL (hoje Claro). Participou do desenvolvimento do Sistema Metaconta na ITT (hoje Alcatel), foi Coordenador do ProjetoTrópico no CPqD, desenvolveu produtos nas áreas de automação e comutação como Diretor de Tecnologiada Avel e da Batik, participou da criação da empresa Radiolink de Trunking e @cess de Paging, comoDiretor Técnico da Itatel.

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Desde 1992 participa ativamente como membro dos conselhos da Telexpo e Futurecom, além de Coordenare Proferir palestras nestes e outros congressos internacionais. È membro do Conselho de Administração daTelebrasil da qual foi o primeiro Presidente do Conselho Consultivo. Assumiu em 2002 um novo desafio profissional como empreendedor e Diretor do Teleco. Email: joseluis@teleco.com.br

Marcelo Bellini Garcia Engenheiro Mecânico com Habilitação em Automação em Sistemas (Mecatrônica) pela Escola Politécnicada USP com pós-graduação em Administração em Marketing pela Fundação Getúlio Vargas, tendo atuadonos mercados de CAE/CAD/CAM, Internet Corporativa, Segurança de Redes e mais recentemente SmartCards, incluindo SIM Cards. Diretor de Marketing e Vendas da DARUMA ORGA Card Systems S.A.

Categoria: Telefonia Celular

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 20 minutos Publicado em: 14/07/2003

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SIM Card: O Que é

O SIM – Subscriber Identity Module - é um tipo de smart card (cartão inteligente), especialmente projetadopara telecomunicações, que é utilizado dentro do aparelho celular GSM - Global System for MobileCommunications - para identificar o usuário para o sistema. Consiste em um cartão de plástico que contém um microcomputador, com suas portas de entrada e saída,memórias e sistema operacional, com mecanismos de segurança incorporados. O cartão é visualmenteidentificado pelo número serial do chip que é único mundialmente, gravado no corte plug-in, denominadoICCID – Integrated Circuit Chip Card Identification. Como outros tipos de smart cards, o SIM Card tem o tamanho de um cartão de crédito e possui um chip comrecorte ao seu redor, que facilita a sua retirada para uso no telefone.

Quando um telefone celular GSM é ligado, o sistema automaticamente procura e define a localização docliente utilizando o SIM Card. O SIM Card em conjunto com o telefone celular é capaz de transferirmensagens para o sistema com segurança. A configuração de memória do SIM Card segue os padrões da especificação GSM 11.11 definidos pelo ETSI– European Telecommunication Standard Institute - juntamente com 3GPP – 3rd Generation PartnershipProject. Adicionalmente, outros padrões foram definidos por estas instituições de forma a padronizar osistema GSM. Ver lista resumida de especificações ao final do documento. Foram definidas as seguintes fases para o GSM: 1991-1993 Fase 1 A Fase 1 compreendeu serviços básicos de telefonia com alguns serviços de valor adicionado conformeexemplos abaixo:

efetuar e receber chamadasautenticaçãogerenciamento de senha e desbloqueio de senhasseleção de redes móveis preferenciaissomente recebimento de SMS, mesmo assim dependia do aparelho e da rede GSMnúmeros abreviados para efetuar chamadasserviços de dados, faxlista de redes móveis com acesso bloqueado para roaming

1994-1997 Fase 2

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Na Fase 2, houveram inclusões de funcionalidades, sendo as principais citadas abaixo:

informações sobre cobrança (Advice of Charge) disponibilizando o valor da chamada, conversão docusto da chamada para moeda local e sua visualização no display, limite máximo de valor parachamadasnúmeros fixos para efetuar chamadasstatus de short messages – aviso de memória disponívelúltimo número chamado – função de re-chamada no SIMescolha do idioma preferencial no SIMseleção de mensagem por região (Cell Broadcast) onde se encontra o usuárioarmazenamento de números telefônicos com mais de 20 dígitosvisualização do provedor do serviço de telefonia móvel no visor do aparelho

1997-atual Fase 2+ Na Fase 2+ houveram avanços tecnológicos importantes, onde podemos salientar:

lançamento da funcionalidade Over The Airlançamento da funcionalidade e aplicações SIM Tool Kitnúmeros bloqueados para efetuar chamadasinclusão de caracteres especiais de idiomas como chinês, japonês, russo, etc.

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SIM Cards: Funções

Funções básicas As duas funções básicas do cartão SIM são autenticação do cliente e roaming. O número do telefone e o billing das chamadas estão relacionados ao cartão SIM, ao contrário do queacontece hoje com as tecnologias que identificam o usuário pelo aparelho. Da mesma forma, o acesso aosdados armazenados no SIM é independente ao aparelho. A utilização do cartão SIM traz maior segurança tanto para o usuário como para a operadora, pois são feitaschecagens de senhas e autenticação do usuário na rede GSM através do cartão. No momento que o telefone é ligado, o usuário deve digitar sua senha pessoal de 4 dígitos denominada PIN –Personal Identification Number. Caso esta senha seja digitada incorretamente um certo número de vezesconsecutivas, o SIM Card é bloqueado automaticamente e somente poderá ser desbloqueado usando aChave de Senha de 8 dígitos PUK – PIN Unblocking Key. Se o PUK for digitado incorretamente 10 vezesconsecutivas, o SIM Card é automaticamente bloqueado. A tecnologia GSM inclui outras 2 chaves adicionais, sendo o PIN 2 e o PUK 2. Através do PIN 2 é possívelconfigurar o SIM Card para desbloquear o PIN e efetuar funções específicas definidas pela operadoramóvel, como por exemplo configurar o SIM Card para efetuar ligações somente para os númerospré-definidos pelo usuário. Da mesma forma que o PUK é a chave de senha para a senha PIN, o PUK 2 é a chave de senha para o PIN2. A arquitetura da tecnologia GSM proporciona conexão inteligente e segura que permite a troca deinformações entre o cartão SIM e a rede GSM. Funções complementares O SIM Tool Kit (STK) é um dos destaques da Fase 2+ do GSM. Trata-se de um conjunto de comandospadronizados pela norma 11.14 que são implementados em SIM Cards dos diversos fabricantes. Se tornaentão uma plataforma universal de programação que permite o desenvolvimento e provisionamento deserviços de valor adicionado e e-commerce em SIM Cards GSM 2.5G, tais como: serviços de informações detráfego, previsão do tempo, entretenimento (cinema, teatro, etc), reservas de vôos, entre muitos outros. Aplicações SIM Tool Kit são definidas pelas operadoras móveis celulares como fator de diferenciação deseus serviços. Parcerias com provedores de conteúdo são de importância vital para a oferta deste tipo deserviço. Da mesma forma que o STK, a funcionalidade OTA – Over The Air – foi também um dos destaques nolançamento da Fase 2+. Esta funcionalidade permite alterações/ atualizações de dados no SIM Card atravésda rede diretamente, viabilizadas através de SMS, bem como o download de aplicações sem a necessidadede haver contato físico com o SIM card. Os requerimentos para viabilizar a solução OTA são:

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SIM Cards habilitados com a funcionalidade OTABibliotecas de Software OTA para comunicação com diversos SIM CardsFuncionalidade OTA na rede: Customer Care, Short Message Service Centre, Gerenciador OTA

As soluções OTA são proprietárias, uma vez que o mercado demandou a solução antes mesmo que apadronização fosse possível. Sendo assim, cada fornecedor disponibiliza sua biblioteca OTA de modo que aoperadora possa implementá-la em sua rede, como forma de possibilitar a comunicação entre os diversosfabricantes. A biblioteca compõe uma lista de padrões, comandos, atualizações, e o código fonte proprietárioresponsável por cada operação. Algumas funções complementares podem ser relacionadas abaixo:

Agenda telefônica armazenada no SIM CardSMS (Short Message Service) entre pessoasServiços de informação como por exemplo, saldo de conta pré-pagaChatDownload de tons para o aparelhoBarrar e transferir ligações, bem como deixar a chamada em esperaAcesso a dados através de WAP – Wireless Application ProtocolEnvio e recebimento de e-mailetc

Funções avançadas Com a evolução da tecnologia, serviços avançados podem ser oferecidos e utilizados pelos usuários do GSM,de modo a oferecer maior flexibilidade, mobilidade e conveniência, tais como:

MMS – Multimedia Messaging Service - onde a mensagem a ser enviada é totalmente personalizada.Por exemplo, tira-se uma foto, adiciona-se uma música e envia ao destinatário pelo celular.mobile banking, o qual permite visualização de saldo bancário, efetuar aplicações financeiras, efetuartransferências entre contas, etc.e-commerce, permitindo a realização de compras de produtos e serviços através do celular, comopresentes, tickets de cinema, teatro, etcloteria, no qual o usuário não precisa mais se deslocar a uma casa lotérica para efetuar sua aposta.

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SIM Cards: História

O primeiro cartão foi lançado em 1985 pela operadora móvel celular alemã Netz C, sendo simplesmente umcartão magnético. A mobilidade da assinatura e o aumento da segurança através da remoção do cartão foramas principais vantagens da introdução do cartão. O número do telefone e os demais dados necessários aobilling estavam relacionados ao cartão e não mais ao aparelho celular. Também em 1985, alguns países europeus assinaram um acordo para desenvolvimento do GSM e um novopadrão para uso de tecnologia digital. Em 1992, a primeira rede GSM foi lançada. Em 1988 o cartão magnético foi substituído pelo smart card, sendo esta a primeira aplicação em smart cardpara comunicação móvel no mundo. A interface inteligente entre o cartão e o aparelho, o novo nível de segurança através da checagem do PINnumber (senha individual) e a autenticação na rede celular foram as principais conquistas com a introduçãodo smart card.

O SIM Card em sua versão full size possui 85 x 54 mm. Como os aparelhos celulares se tornaram maiscompactos nos últimos anos, o SIM Card sofreu uma redução no seu tamanho através do corte plug-inrealizado ao redor do chip, sendo utilizado em sua versão plug-in no tamanho 25 x 15 mm.

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SIM Cards: Tecnologia

Capacidade de memória e tecnologia Os SIM Cards estão disponíveis nas versões 8 Kbytes (muito pouco utilizado atualmente), 16 Kbytes, 32Kbytes, 64 Kbytes e 128 Kbytes de memória EEPROM. Com o lançamento de novas aplicações e serviços aos usuários, maior memória do SIM Card é requerida.Desta forma, operadoras novas já estão utilizando seus SIM Cards a partir de 32 Kbytes de memória umavez que lançam seus serviços já com funções de valor adicionado, não se restringindo apenas a serviços devoz e tendem a migrar rapidamente para 64 Kbytes, que já se tornaram padrão para muitas operadoras, demodo a ampliar sua oferta de serviços. Em aproximadamente 2 anos, deve ocorrer a migração para cartões de capacidade maior e assimsucessivamente. Os SIM Cards disponíveis atualmente são baseados em máscaras (sistemas operacionais) proprietárias, oucom “Virtual Machine Java” (simplesmente denominados SIM Cards Java) e com “Micro-Browserimplementado”, como por exemplo o WIB Browser. Existem ainda variações importantes como o Micro-Browser implementado sobre um SIM Card Java. No passado era muito comum a utilização de soluções proprietárias, o que não mais reflete a tendência demercado. Devido às vantagens do Java e dos Micro-Browsers, as operadoras têm adotado estas soluções emsuas redes. A maior vantagem para as operadoras móveis celulares oferecida pelo Java é a interoperabilidade entreprodutos de diferentes fornecedores, especialmente o SIM Card, bem como o fácil e flexível gerenciamento,operação e implementação de novos serviços de valor adicionado. SIM Card Java O SIM Card Java contempla funções novas e especiais inerentes à tecnologia Java, o que permite umamelhor utilização da memória EEPROM do SIM Card. Alguns exemplos podem ser citados:

Garbage Collection: após a remoção de uma aplicação (ou applet), todos os componentes também sãoremovidos, estando a memória “limpa” e disponível para novo uso.Dynamic Memory Allocation: blocos de memória “limpa” e disponível para novo uso são vistas comoúnico bloco de memória disponível, não havendo necessidade de bloco contínuo de memóriadisponível.Memory De-fragmentation: blocos de memória são fisicamente alocados (processo similar que ocorreem um PC). Re-utilização da memória livre como bloco contínuo de memória disponível.

A tecnologia Java já foi comprovada no mundo PC e aceita pelos institutos internacionais de padronizaçãocomo ETSI e 3GPP, já existindo especificações padronizadas (exemplo Java 2.1.1) O Java também é aceito como solução interoperável para SIM Cards, que representa uma solução paraplataformas abertas.

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As principais vantagens proporcionadas pelo Java são mencionadas abaixo:

desenvolvimento único de aplicações => conceito write once, run everywhereexistência de muitos profissionais aptos a desenvolver aplicações em Javare-utilização de programasmecanismo de carregamento de applets é padronizado

Os SIM Card com Micro-Browser Os cartões com Micro-Browser permitem acesso a informações e serviços baseadas em servidores quetrabalham juntamente com um sistema OTA. Enquanto as aplicações baseadas em SMS:

utilizam comandos SIM Toolkitexecutam e buscam informações específicassão enviadas para o aparelho celular via SMSsão visualizadas como Menus SIM Tool Kit normais no visor do aparelho

Os SIM Cards com Micro-Browser permitem aplicações dinâmicas:

as aplicações são armazenadas em um servidoras aplicações podem ser alteradas quantas vezes for necessárionão há necessidade de substituir cartões massivamente

Algumas aplicações são residentes no cartão e podem ser atualizadas pelo usuário, como por exemplo,homepages, bookmarks, etc.

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Por dentro do SIM Card

A memória do SIM Card é dividida em memória RAM, ROM e EEPROM, além de possuir CPU & ALUTimer, I/O Port, Security & Fuse Logic, conforme desenho abaixo.

Na memória EEPROM são alocados os diretórios e arquivos inerentes à configuração do SIM Card,compreendendo o “Master File”, os “Dedicated Files” e os “Elementary Files”. “Master File” (MF), “Dedicated Files” (DF) e “Elementary Files” (EF) são definidos da seguinte forma pelanorma GSM 11.11/ETS 300 045:

Master File – Arquivo único mandatório. Contém condições de acesso e, opcionalmente, DFs e EFs.Dedicated File – Arquivo que contém condições de acesso e, opcionalmente, EFs e outras DFs.Elementary File – Arquivo que contém condições de acesso e dados.

A configuração básica do SIM Card ocupa aproximadamente 8 Kbytes de memória EEPROM ecompreende:

Cabeçalho não–GSM ocupando aproximadamente 300 bytesMaster File ocupando aproximadamente 300 bytes

PINs,PUKs, Kis, ADM keys, Tin, Layout, etcDiretório GSM ocupando aproximadamente 750 bytes

LP, IMSI, Key Kc & n, PLMN sel, HPLMN, ACM max, SST, ACM, GID 1 & 2, PUCT,CBMI, SPN, BCCH, ACC, FPLMN, LOCI, AD, Phase

Diretório Telecom ocupando aproximadamente 6600 bytesADNs, FDNs, SMS, CCP, MSISDN, SMPS, SMSS, LND, Ext 1, Ext 2, Ext 3

OTA Data Fields ocupando aproximadamente 160 bytesSIM type, DL-Key, DL-Text, Seq-No, Orig. Address

Demais espaços de memória são destinados às aplicações de valor adicionado.

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SIM Cards: Considerações Finais

O Futuro dos SIM Cards O aumento da competição entre operadoras proprietárias de redes GSM irá impor uma maior competição porserviços de valor adicionado e assistência ao cliente, demandando investimentos pesados no controle dochurn e na simplificação do uso do celular como instrumento de conveniência na vida das pessoas. A buscaincessante de diferenciais competitivos exigirá das operadoras grande criatividade no lançamento de serviçose na simplicidade de relacionamento com o cliente. O SIM Card será peça fundamental na oferta destes diferenciais na medida da evolução tecnológica rumoaos processadores mais poderosos e velozes, maior capacidade de memória e linguagens de programação quepermitam o desenvolvimento e implementação de novas funcionalidades em prazos competitivos. Com o aumento da velocidade de transmissão das redes móveis, aplicações voltadas para multimídia, Chat,m-commerce, etc, serão cada vez mais as impulsionadoras da evolução do SIM Card, elemento fundamentalno desenvolvimento de soluções de segurança que viabilizam estes serviços. O USIM – Universal Subscriber Identity Module – o SIM Card utilizado em aparelhos celulares 3G (3ª.Geração), foi projetado com base na experiência de padronização dos SIM Cards GSM e já nascepadronizando o mundo 3G para prover funções básicas de assinantes e administração de rede tais comoescolha de idioma, preferências quando em roaming, segurança e autenticação, além de permitir aosoperadores grande flexibilidade no desenvolvimento de aplicações que de fato criem diferencial competitivo. A simplicidade de atendimento ao cliente é parte dos novos desafios a serem enfrentados pelas operadorasinternacionais, principais interessadas na excelência da prestação de serviço onde quer que esteja seucliente. Referências interessantes www.gsmworld.comwww.gsmworld.com/gsmeurope/index.htmlwww.etsi.orgwww.tiaonline.org Lista resumida de especificações do SIM Card / GSM

GSM 02.09 Especificação Aspectos de Segurança

GSM 02.17 Especificação SIM, Características Funcionais

GSM 02.30/ETS 300 068Especificação Interface Man-machine do aparelho

GSM 03.20 Especificação Funções de Segurança Relativas a Rede

GSM 03.40 Especificação SMS

GSM 03.48 Especificação Funções de Segurança para SMS

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GSM 11.10/ETS 300 020-1 Especificação Conformidade do aparelho

GSM 11.11/ETS 300 045 Especificação da Interface SIM – aparelho

GSM 11.12 Especificação 3V para SIMs

GSM 11.14 Especificação SIM Tool Kit

GSM 11.17 Especificação testes de SIM

GSM 11.40/ETS 300 020-2 Especificação Simulador de Sistemas

Download de especificações As especificações GSM 11.11 (Interface SIM Card/telefone móvel), GSM 11.14 (SIM Application Toolkit),GSM 03.48 (OTA), entre outras, podem ser encontradas no link www.etsi.org/getastandard/home.htm

Definições importantes relacionadas ao SIM Card

ICC-ID Integrated Circuit Chip Identification

ATR Answer To Reset – primeira troca de informações entre SIM e o aparelho

PIN Personal Identification Number

PUK PIN Unblocking Key

KiSubscriber authentication key; the cryptographic key used by the authentication algorithmA3, and cipher key generator A8

ADM keys Administrative Keys

LP Language Preference

IMSI International Mobile Subscriber Identity

TMSI Temporary IMSI

Key Kc Cryptographic key used by the cipher A5

PLMN Public Land Mobile Network

HPLMN Home Public Land Mobile Network

ACM Accumulated Call Meter

SST SIM Service Table

GID 1&2 Group Identifier Level 1&2

PUCT Price per Unit and Currency Table

CBMI Cell Broadcast Message Identifier Selection

SPN Service Provider Name

BCCH Broadcast Control Channels

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ACC Access Control Class

FPLMNForbidden Public Land Mobile Network

LOCI Location Information

AD Administrative Data

ADN Abbreviated Dialling Number

FDN Fixed Dialling Number

SMS Short Message Service

CCP Capability/Configuration Parameter

MSISDN Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network

SMSP Short Message Service Parameters

SMSS Short Message Service Status

LND Last Number Dialled

EXT 1,2&3Extension 1,2&3

Seq-No Sequential Number

Orig.Address Originating Address

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SIM Cards: Teste seu Entendimento

1. Qual é a principal utilização do SIM Card ?

Substituir a identidade do usuário através do smart card.

Identificar o usuário no sistema móvel celular executando as funções de autenticação inerentes àtecnologia GSM.

Aumentar o vínculo do usuário com o aparelho celular.

Efetuar o billing das chamadas através do SIM Card. 2. Assinale a alternativa errada.

O signficado de OTA é Outra tentativa ainda possível para download de aplicações.

O principal conceito do Java no que se refere ao desenvolvimento de aplicações é write once runeverywhere.

As aplicações desenvolvidas para o SIM Card com Micro-Browser são armazenadas em um servidor.

As aplicações SIM Tool Kit são definidas pelas operadoras móveis celulares como fator dediferenciação de seus serviços.

3. Assinale a alternativa correta.

O GSM foi padronizado pelas próprias operadoras móveis.

O roaming internacional no GSM não necessita de acordos comerciais entre as operadoras.

A utilização do SIM Card não agrega segurança para o usuário e operadora móvel.

A chave de senha PUK serve para desbloquear o PIN.

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