Удивить микрокомпьютером сегодня кого-нибудь уже непросто - они окружают людей повсеместно. И это уже не только разнообразные "наладонники" - PDA или калькуляторы, но и многочисленные микроконтроллеры средств автоматики, вовсю проникающие уже и в обычную бытовую технику. Но все эти устройства, выпускаемые большим числом фирм, имеют разную архитектуру и параметры. А вот наиболее распространенной моделью является изделие, большинство из пользователей которых даже и не подозревают, что это микрокомпьютер. Находится он в SIM-картах, используемых в сотовых телефонах стандарта GSM, а число владельцев таких телефонов на нашей планете уже приближается к миллиарду человек!

Возникновение SIM-карт

SIM-карты являются неотъемлемыми частями сотовых телефонов GSM, однако телефоны многих других стандартов вполне обходятся без них. Зачем же они потребовались?

Для того чтобы мобильный телефон мог обслуживаться в какой-либо сотовой сети, он должен быть для нее "своим" и иметь индивидуальное "имя", по которому сеть будет к нему обращаться. "Своим" в сотовой сети телефон становился путем "прописки" - регистрации его "имени" в абонентской базе системы. А вот в качестве "имен" телефонов, начиная с самых первых систем сотовой связи, служили специальные индексы, в качестве которых, обычно, использовались уникальные заводские номера аппаратов и их электронные аналоги - Electronic Serial Number (ESN). Именно этот номер мобильный телефон автоматически и сообщал сотовой сети при обращении к ней для выполнения звонка. Аналогично и вызов на телефон со стороны сети передавался по его ESN. Но вот здесь и возникли проблемы.

Все было предельно просто, когда, например, компания Ericsson создавала первую сотовую сеть стандарта NMT-450 в Саудовской Аравии. Она поставляла все оборудование - от коммутатора сотовой сети до мобильных телефонов, номера которых, естественно, могли задаваться в любой удобной форме и, кроме того, - были известны еще при производстве. Поэтому все операции по их "прописке" в сети могли быть выполнены даже прямо на заводе. Но дальше ситуация усложнилась. Число производителей сотовых телефонов стало непрерывно расти, и у всех из них использовались свои собственные буквенно-цифровые системы обозначения заводских номеров аппаратов. Такой разнобой исключал возможность их простой и единообразной записи в базе. Кроме этого, для предотвращения ошибок при регистрации номеров телефонов, целесообразно максимальное исключение из этого процесса людей, а также устранение всех видов помех, что лучше всего достигается при непосредственном подключении телефона к оборудованию сети. Другими словами, для "прописки" телефона его всегда надо было привозить к сотовому оператору. Честно говоря, проблема с различием в системах обозначений заводских номеров телефонов разных производителей для современного оборудования не очень существенна и при большом желании могла бы быть решена путем записи в телефоны каких-либо других номеров, обеспечивающих их однозначную регистрацию в абонентской базе сотовой сети. Но это не исключало необходимость непосредственного "контактирования" телефона с оборудованием сети при его прописке. Таким образом, при любой замене телефона абоненту обязательно надо было ехать с ним в отдел обслуживания сотовой компании.

Впервые задача устранения этого требования была поставлена в начале 90-х годов двадцатого века перед разработчиками только еще создававшегося тогда нового "общеевропейского" цифрового стандарта сотовой связи - GSM. Вот именно ими и было предложено разделить функции идентификации оборудования и абонентов.

Для идентификации телефонов в стандарте GSM используется специальный 15-значный уникальный номер Международного Идентификатора Мобильного Оборудования - International Mobile Equipment Identifier (IMEI), присваиваемый каждому аппарату при производстве (он также пишется на упаковочной коробке и на самом телефоне - под аккумулятором) и сообщаемый им сотовой сети при начале обмена.

Параметры же абонента были вынесены в специальный сменный модуль - Subscriber Identity Module (SIM), вставляемый в телефон.

По замыслу разработчиков стандарта GSM, код оборудования IMEI используется лишь для проверки "легальности" телефонов - сотовая сеть отказывает в обслуживании "незаконным" (например, украденным) аппаратам, чьи номера значатся в специальном "стоп листе" (если быть более точным, то существуют даже три списка - "черный", "серый" и "белый", но сути дела это не меняет). Так как обмен номерами всех "подозрительных" телефонов может производиться непосредственно между сотовыми сетями, то для разрешения обслуживания легальных телефонов нет необходимости в какой-либо их регистрации в сети, и абонент может самостоятельно менять телефоны по своему усмотрению. Кроме этого, надо отметить, что и сама проверка кода IMEI в сетях GSM не является обязательной и поддерживается далеко не всеми компаниями. Именно в результате этого обстоятельства в мире и существует подпольный рынок торговли ворованными телефонами GSM. Однако именно размах такой торговли привел к возникновению определенных сдвигов в данном направлении и, возможно, вскоре обмен кодами IMEI "потерянных" сотовых телефонов между сетями будет полностью отлажен, и проверки легальности телефонов станут выполняться повсеместно.

Ну а что касается SIM-карт, то они содержат все данные, необходимые для однозначной идентификации самого абонента. При этом SIM-карты могут программироваться заранее, а потом, продаваться в виде полностью готового товара в любой торговой точке. Купивший ее пользователь может самостоятельно, как вставить ее в свой сотовый телефон, так и переставить в любой другой. Во всех этих случаях его визит в сотовую компанию для проведения каких-либо технических манипуляций с телефоном или SIM-картой - совершенно не нужен.

Перспективы развития SIM-карт

Первоначально SIM-карты выпускались "большого" формата - в размерах стандартной пластиковой карточки. Делалось это с целью обеспечить возможность универсального использования SIM-карт, как в сотовых телефонах, так и в обычных стационарных таксофонах, что и было реализовано в некоторых европейских странах. Однако жизнь показала нецелесообразность такой универсальности SIM-карт, тем более что само развитие сотовой связи в некоторых местах стало приводить даже к отмиранию таксофонных сетей. По этой причине во всех современных моделях сотовых телефонов используются SIM-карты только "мини-формата".

Среди других систем, карты, подобные SIM-картам стандарта GSM, используются в телефонах мобильной спутниковой связи ("Инмарсат мини-М", "Иридиум", "Глобалстар" "Турайя") и в терминалах сетей высокоскоростного беспроводного доступа по технологии Wi-Fi. Разработки аналогичных карт имеются и для стандартов cdmaOne (IS-95) и CDMA2000 - R-UIM-карты (Removable User Identity Module - съемный модуль идентификации пользователя). И это не удивительно - идея выделения всех персональных настроек и данных абонента из сотового телефона на отдельную сменную карту с микрокомпьютером уже уверенно доказала свою целесообразность. Скорее всего, универсальные карты, наподобие современных SIM, в будущем станут принадлежностью самых разных мобильных устройств связи, и не только.
В принципе, SIM-карта могла бы быть сделана предельно простой и содержать только идентификационный номер абонента. Но ее создатели пошли другим путем и сразу реализовали в ней функции, связанные не только с идентификацией абонента, но и с проверкой подлинности карты (аутентификацией) и шифрацией переговоров. Другими словами, весь комплект функций, выполняемых в других стандартах непосредственно телефоном, в GSM поделен между самим аппаратом и SIM-картой. Все чисто "связные" операции (прием и передача сигналов, их модуляция и детектирование, воспроизведение звуков и отображение символов на дисплее и т. п.) выполняются в телефоне, а все, что касается персональных данных - реализуется в SIM-карте. В результате такого подхода совершенно исправный телефон GSM самостоятельно (без SIM-карты) обеспечивает возможность выполнения только лишь звонков "SOS" (обычно по международному коду 112) в аварийные службы: полиция, пожарные, медицинская помощь и т. п. - это требование было изначально заложено в стандарт. С другой стороны, необходимость выполнения в SIM-карте операций по обработке информации привела к реализации ее по принципу специализированного вычислителя, работающего под управлением своей операционной системы и содержащего все основные элементы микро-ЭВМ: 8-разрядный процессор, узлы ввода и вывода информации, а также постоянную (ROM), оперативную (RAM) и перепрограммируемую (EEPROM) память. Именно в энергонезависимой, но изменяемой памяти EEPROM (в современных SIM-картах она имеет емкость до 64 кбайт), и размещается вся прикладная информация - как пользовательская, так и служебная.

По своей вычислительной мощности SIM-карты вполне сопоставимы с первыми персональными компьютерами восьмидесятых годов прошлого века и достижения современной микроэлектроники позволяют постоянно увеличивать их возможности. В результате этого, в SIM-картах стали реализовываться и многие другие функции: записные книжки, емкостью до 100 и более телефонных номеров с именами, списки последних сделанных и принятых вызовов и т. п.

Поистине революционные изменения в любом телефоне, поддерживающем фазу развития стандарта GSM 2+ (сюда попадают практически все модели, выпуска после 1998 г.) совершает созданная несколько лет тому назад технология SIM Application Toolkit (STK). Она базируется на широком использовании для обмена информацией SMS-сообщений и представляет собой специальные программные приложения, записываемые на SIM-карте в виде наборов исполняемых процедур и команд. Под управлением таких программ телефон становится способен автоматически выполнять различные последовательности действий. Это может быть звонок по определенному номеру, отправка короткого сообщения по определенному номеру и с определенным содержанием, отправка электронной почты или факса и т. п. Все эти процедуры, естественно, могут выполняться и вручную, но автоматизация процесса существенно упрощает и ускоряет пользование такими услугами. В их число могут входить: доступ к информационно-справочным службам (прогноз погоды, курс обмена валют, последние новости, обстановка на дорогах и т. п.), управление подключением и отключением используемых услуг сотовой сети, доступ в Интернет, оплата различных услуг с мобильного телефона, игры и т. д.

С позиций пользователя, новая технология проявляется в том, что на дисплее телефона с установленной STK-картой, помимо стандартного для данного аппарата набора пунктов меню, появляется еще один пункт - SIM-меню (или SIM Service), содержащий перечень дополнительных возможностей. Их набор определяется оператором мобильной сети GSM и может изменяться (даже оперативно!) без необходимости замены телефона или SIM-карты. Процесс пользования такими услугами проходит приблизительно в следующем порядке. В зависимости от выбираемых абонентом видов дополнительного сервиса с помощью SIM-карты, поддерживающей технологию STK, автоматически формируются и отправляются соответствующие SMS-запросы. Вся необходимая информация о результатах проведенных операций возвращается на телефон абонента также в виде SMS. STK-карты, емкостью 32-64 кбит, например, оснащаются даже специальным SIM-браузером, обеспечивающим доступ в Интернет с мобильного телефона без необходимости устанавливать дорогостоящее диал-ап соединение. Информация при этом также передается посредством SMS, что позволяет просматривать не только WAP-страницы, но и не очень сложные страницы HTML. В нашей стране телефоны с STK-картами могут использоваться уже в ряде сотовых сетей ("Би Лайн", "МегаФон", "Мобильные ТелеСистемы", "Сибирские Сотовые Системы-900").

Другими словами, современная SIM-карта - это многофункциональное и высокотехнологичное устройство, но проблемы могут быть и с ней.

SIM - аббревиатура, раскрываемая как Subscriber Identity Module, модуль идентификации абонента. Вот уже два десятилетия этот миниатюрный чип служит своеобразным паспортом для пользователей цифровой сотовой связи. Он хранит все сведения, необходимые для идентификации абонента в сети, а одновременно и некоторые полезные данные вроде телефонной книги и настроек мобильного устройства. Но SIM-карта — не просто чип памяти. На самом деле это самостоятельный компьютер со своим микропроцессором, операционной системой и прочими атрибутами. Эдакое электронное чудо, умещающееся на мизинце.

Однако понятия «слишком маленький» для конструкторов электроники не существует, миниатюризация техники — процесс непрерывный и бесконечный. С момента появления на рынке в 1991 году, SIM-карта тоже пережила несколько этапов последовательного уменьшения. Размеры её первой версии были идентичны обычной «кредитке». Вторая версия, мини-SIM, лишилась бесполезного пластика по краям, усохнув до размеров ногтя. Третья, микро-SIM, стала ещё почти вдвое короче (15x12x0.76 мм).

Но и эти габариты кажутся сегодня роскошью. Внутренняя компоновка электронных устройств настолько плотная, что у инженеров, пытающихся втиснуть в тот же корпус новый функционал, вариантов всего два: либо уменьшить уже существующие детали, либо что-то выкинуть. Так родилась идея «нано-SIM».

SIM, мини-SIM и микро-SIM. Размеры нано-SIM ещё не утверждены, но ожидается, что новый чип будет вдвое меньше микро-варианта.

Apple, первой задумавшаяся об очередном уменьшении габаритов SIM, предложила минимизировать чип до предела (12.3х8.8 мм), но оставить электронную начинку без изменений. Преимущество такого варианта — в совместимости со старыми мобильными устройствами, понимающими только микро-SIM или мини-SIM: нано-версию чипа можно будет вставить в них, воспользовавшись простейшим адаптером.

Но в Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) поступило и альтернативное предложение — от Nokia. Финский вариант нано-SIM отличает необычная форма. «Симку» Nokia можно вставлять и извлекать из мобильного устройства нажатием пальца (так же, как в её телефонах сегодня загружаются карточки микро-SD). Эта и некоторые другие особенности делают вариант Nokia несовместимым с ранее выпущенными мобильными устройствами.

Вообще-то ETSI может утвердить оба варианта, но это непрактично, а потому ожидается, что один из них отклонят. И по мере того, как близится день голосования, вокруг нано-SIM разгорелись нешуточные страсти. Вариант Apple поддержали сотни операторов. За Nokia вступились Research In Motion и Motorola Mobility (фактически Google). Полемика, носившая изначально чисто технический характер (у «симки» Apple неудачные размеры, так что неосторожный пользователь может попытаться засунуть её в гнездо для микро-SIM и сломать; «симка» Nokia потребует значительных конструктивных изменений), быстро переросла в подковёрную борьбу, обещания и угрозы.

Apple развернула широкую лоббистскую кампанию среди операторов, зарегистрировала в ETSI несколько своих европейских подразделений, чтобы таким образом получить больший вес в процедуре голосования, и пообещала бесплатно предоставить лицензии на все патенты, связанные с её конструкцией нано-SIM. В ответ Nokia публично усомнилась в правомерности махинаций Apple с голосами, сказала, что ей неизвестно о каких-либо значимых патентах, которые Apple обещает раздавать нахаляву, и заявила, что откажется предоставлять лицензию уже на свои связанные с SIM-патенты (полсотни штук), если члены ETSI проголосуют в пользу американского предложения.

Продавая Айфоны и Айпады, Apple вынуждена сотрудничать с операторами сотовой связи, которые собственно и предоставляют SIM-карты. А вообразите, как здорово было бы... обойтись вовсе без SIM-карт! Купив Айфон в магазине Apple, клиент отправляется в Apple App Store, выбирает один или несколько понравившихся тарифных планов от нескольких операторов (в точности так же, как выбирает мобильные приложения), «скачивает» их на смартфон, и — вуаля — может использовать их все одновременно, или только самый дешёвый в данное время суток, самый дешёвый в данном географическом районе, и так далее.

Но постойте, воскликнете вы. Как такое возможно — скачать тариф на телефон? Да очень просто, если вместо обычной SIM-карты, принадлежащей отдельно взятому оператору, в вашем телефоне будет стоять так называемая универсальная, встроенная, перепрограммируемая SIM-карта, к примеру, от Apple.

Вспомните, ведь «симка» - компьютер, хранящий набор цифр (ваш идентификатор в данной сети). Почему нельзя менять этот набор по вашему желанию? Скачать новый или выбрать из уже скачанных самый выгодный в данный момент и данном месте? И тогда, чтобы переключиться с тарифа на тариф, с одного оператора на другого, уже не нужно будет переставлять «симки»: вся необходимая информация будет лежать в памяти смартфона, в перепрограммируемой SIM-карте.

Конечно в этом светлом будущем операторам придётся плясать под дудку Apple (отчислять проценты за размещения тарифа в App Store, думать о конкуренции, которая обострится невиданно — ведь сменить оператора можно будет нажатием клавиши, и т.д.). Вот почему попытка Стива Джобса установить в iPhone 4 встроенную SIM наткнулась на ожесточённое сопротивление: Vodafone, France Telecom, Telefonica и другие гиганты мобильной связи два года назад вынудили Apple повременить с этой идеей. Но не отказаться, как мы видим сейчас.

Считается, что упорство, с которым Apple отстаивает свой вариант нано-SIM, имеет непосредственное отношение к идее перепрограммируемой SIM-карты. Сегодня, владея патентами на нано-SIM, Apple определяет формат. Завтра, оттолкнувшись от достигнутого, сможет продавить и свой вариант перепрограммируемой «симки», на который у неё тоже уже оформлен патент.

Как бы ни развивались события дальше, отказ от SIM-карты в классической пластиковой форме неминуем: слишком много этот шаг обещает и для абонентов, и для техники (облегчается роуминг, поддержка сотовой связи разнообразными мобильными устройствами помимо смартфонов и планшеток, и т.п.). И совсем не удивительно, что те же самые имена, которые фигурировали в списке оппонентов Apple два года назад (Vodafone и прочая), год назад засветились в собственном проекте по разработке перепрограммируемой SIM. Операторы, очевидно, надеются придумать свой вариант карты и сохранить некоторую степень контроля над ситуацией.