NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRONG THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRONG THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM Nội dung của luận văn gồm ba chương: Chương 1: Công nghệ phát triển ứng dụng trên thiết bị di động Chương 2: Kiến trúc và giải pháp trên nền công nghệ SIM Toolkit Chương 3: Phát triển phần mềm trên nền SIM ToolKit và khả năng ứng dụng vào mạng viễn thông Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐÀO VIỆT DŨNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRONG THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐÀO VIỆT DŨNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRONG THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ:23.060.52.704.3898 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS.NGUYỄN QUANG HOAN HÀ NỘI - 2008 LI CM N Tôi muốn gửi lời cám ơn chân thành tới tất cả những ngời đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành quyển luận văn này. Tôi muốn gửi lời cám ơn đặc biệt tới PGS. TS. Nguyn Quang Hoan, ngời đã gợi ý cho tôi hớng nghiên cứu của đề tài, ngời đã đa ra những nhận xét quý giá và trực tiếp hớng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gửi những lời cám ơn chân thành nhất tới gia ỡnh, anh em và bè bạn của tôi, những ngời đã có nhiều động viên, khuyến khích tôi trong cuộc sống cũng nh trong học tập. Hà nội 10 -2008 MỤC LỤC Chương 1 - CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG 1 1.1 Tổng quan về thị trường di động 1 Sự tăng trưởng thuê bao di động trên thế giới 1 Bùng nổ mạng di động tại Việt Nam 4 Nhu cầu sử dụng dịch vụ của các thuê bao di động 5 1.2 Tổng quan về các công nghệ phát triển dịch vụ cho thiết bị di động 6 WAP (Wireless Application Protocol) 7 J2ME (Java 2 Mobile Edition) 7 Mobile AppForge 8 SIM Toolkit 8 1.3 Kết luận chương 1 8 Chương 2 - KIẾN TRÚC VÀ GIẢI PHÁP TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT. 10 2.1 SIM Toolkit 10 Khái niệm về SIM Toolkit 10 Các chức năng của SIM Toolkit 10 Nguyên lý hoạt động của thẻ SIM 11 Kiến trúc SIM Toolkit Framework 13 Các cơ chế của SIM Toolkit 15 Công nghệ OTA và ứng dụng trong SIM Toolkit 18 File dữ liệu GSM 20 Tính bảo mật trong SIM Toolkit 22 Các công cụ lập trình cho SIM 26 2.2 Java Card 27 Định nghĩa 27 Các thành phần của Java Card 28 Mô hình chuyển đổi từ file nguồn Java sang Applet trong SIM 29 Java Card Applet và Java Card Runtime Environment 30 Các hàm chuẩn của Java Card 32 Java Card RMI 34 2.3 SIM Toolkit Applet 35 Định nghĩa 35 Cấu trúc SIM Toolkit Applet 35 2.4 Mô hình phát triển ứng dụng SIM Toolkit 37 Mô hình phát triển ứng dụng 37 Các bước xây dựng phần mềm 39 2.5 Lập trình với các hàm giao diện của SIM Toolkit 42 Tạo và gửi lệnh Proactive Command 42 Các lệnh quản lý sự kiện 42 Đọc nội dung file GSM 43 Nhận và gửi bản tin SMS 43 Mã hoá và giải mã dữ liệu 44 2.6 Kết luận chương 2 44 Chương 3 - PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM TRÊN NỀN SIM TOOLKIT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THỰC TẾ VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM 45 3.1 Đặt bài toán 45 Tính cần thiết của bài toán 45 Phát biểu bài toán 45 Yêu cầu bài toán 46 Chức năng của hệ thống 46 3.2 Phân tích thiết kế hệ thống 46 Mô hình kiến trúc hệ thống 46 Mô hình chức năng 48 Lưu đồ hoạt động của một phiên thực hiện thanh toán cước 49 3.3 Thiết kế giao diện trên điện thoại di động 49 3.4 Xây dựng chương trình thử nghiệm 50 Xây dựng các mô đun ứng dụng và tính bảo mật của ứng dụng trong SIM 50 Các mô đun của ứng dụng trên STK Gateway 52 3.5 Một số giao diện chương trình ứng dụng trên điện thoại 54 Giao diện chính của ứng dụng 54 Giao diện truy vấn thông tin tài khoản 54 Giao diện xem thông tin cước của thuê bao di động 55 Giao diện thanh toán cước thuê bao di động 55 3.6 Triển khai thử nghiệm 56 Công cụ lập trình Developer Suite V3.0 56 3.7 Kết luận chương 3 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 62 Phụ lục A – Danh sách tham số trong lệnh Proactive Command 62 Phụ lục B – Cấu trúc thông tin trong Terminal Profile 64 Phụ lục C – Mã nguồn chương trình 66 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Mô tả AID Application Identifier APDU Application Protocol Data Unit API Application Programming Interface BER-TLV Basic Encoding Rules-Tag Length Value CAP Converted Applet file format CB Cell Broadcast CDMA Code Division Multiple Access CJCK Java Card Compatibility Kit CJDK Java Card Development Kit CLUT Colour Look-Up Table COD Change On Deselect COR Change On Reset DAP Data Authentication Pattern DES Data Encryption Standard DF Dedicated File EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory EF Elementary File ETSI European Telecommunications Standards Institute FID File Identifier OTA Over The Air GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communication IJC Interoperable Java Card CAP-File J2EE Java 2 Enterprise Edition J2ME Java 2 Mobile Edition J2SE Java 2 Standard Edition JC Java Card JCRE Java Card Runtime Environment JCVM Java Card Virtual Machine JDK Java Development Kit i LSA Localised Service Area ME Mobile Equipment MO Mobile Originated MF Master File MMI Man-Machine Interface MS Mobile Station N/A Not Applicable OS Operating System OTA Over The Air PIN Personal Identification Number PoR Proof of Receipt RA Receiving Application RAM Random Access Memory RE Receiving Entity RFM Remote File Management RGB Red Green Blue RMI Remote Method Invocation ROM Read-Only Memory SAT SIM Application Toolkit SE Sending Entity SIM Subscriber Identity Module SIO Shareable Interface Objects SMS Short Message Service SMSC Short Message Service – Center SMS-PP Short Message Service – Point to Point SoLSA Support of Localised Service Area SS Supplementary Service SST SIM Service Table TAR Target Application Reference TDMA Time Division Multiple Access TLV Tag Length Value USSD Unstructured Supplementary Service Data WAP Wireless Application Protocole ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 1 Hình 1. Biểu đồ thuê bao di động so với các thuê báo khác tại các khu vực 1 2 Hình 2. Biểu đồ phát triển di động từ năm 1997-2007 2 Hình 3. Chia sẻ thị trường di động trên thế giới 3 Hình 4. Chia sẻ thị trường di động trên Việt Nam 5 Hình 5. Kiến trúc thẻ SIM trên điện thoại di động 12 Hình 6. Ứng dụng trên thẻ SIM hoạt động khi bật nguồn 12 Hình 7. Giao tiếp giữa thẻ SIM và thiết bị di động 13 Hình 8. Kiến trúc và mô hình hoạt động trên nền SIM Toolkit 13 Hình 9. Kiến trúc của Applet Triggerring 14 Hình 10. Cấu trúc BER-TLV theo chuẩn 3GPP-TS 03.48 15 Hình 11. Kiến trúc hệ thống OTA 19 Hình 12. Cấu trúc file dữ liệu GSM 21 Hình 13. Mô hình bảo mật trong SIM Toolkit 22 Hình 14. Mô hình thuật toán DES 24 Hình 15. Cấu trúc tổng thể của nền Java 27 Hình 16. Kiến trúc tổng quan của Java Card 28 Hình 17. Quá trình biến đổi file Java thành Applet trong Smart Card 29 Hình 18. Đặc tính bảo mật trong Java Card 31 Hình 19. Cấu trúc APDU điều khiển 31 Hình 20. Kiến trúc Java Card RMI 34 Hình 21. Mô hình hệ thống ứng dụng trên nền SIM Toolkit 38 Hình 22. Qui trình xây dựng ứng dụng SIM Toolkit 40 Hình 23. Kiến trúc tổng thể của hệ thống 47 Hình 24. Mô hình chức năng nghiệp vụ 49 Hình 25. Lưu đồ hoạt động của một phiên thực hiện thanh toán cước 49 Hình 26. Giao diện chính của ứng dụng trên di động 54 Hình 27. Giao diện truy vấn thông tin tài khoản ngân hàng 55 Hình 28. Giao diện xem thông tin cước của thuê bao di động 55 Hình 29. Thanh toán cước thuê bao điệnt thoại qua tài khoản ngân hàng 56 Hình 30. Giao diện lập trình mô phỏng Sim Toolkit 57 Hình 31. Giao diện mô phỏng “ Mobile Simulation GSM” 57 Hình 32. Giao diện mô phỏng “Simulation Chain 2G” 58 iii MỞ ĐẦU Một trong những nhu cầu thiết yếu của con người hiện nay là nhu cầu được trao đổi thông tin. Cùng với sự phát triển như vũ bão của các thành tựu khoa học công nghệ nói chung, công nghệ thông tin được xem là một trong những ngành công nghệ mũi nhọn. Nhờ đó, nhu cầu thông tin của con người ngày càng được thoả mãn. Các thiết bị thông tin cố định được thay thế dần bằng các thiết bị cá nhân di động đang trở nên hết sức quen thuộc với cuộc sống hiện đại ngày nay. Đặc biệt điện thoại di động đã trở thành phương tiện thông tin liên lạc tiện lợi không thể thiếu. Hiện nay, số lượng người sử dụng đang tăng nhanh, nhu cầu sử dụng các dịch vụ mới cũng ngày càng tăng. Bởi vậy, thị trường thông tin dành cho các thiết bị di động đầu cuối ngày càng phát triển. Các thiết bị đầu cuối di động như điện thoại cầm tay, máy nhắn tin, truyền hình Internet, PDA đã và đang trở nên rất phổ biến. Với sự phát triển các thiết bị di động, các công nghệ sử dụng để xây dựng các ứng dụng trên các thiết bị này cũng thay đổi theo từng ngày. Các ứng dụng được xây dựng cho các thiết bị di động đầu cuối dựa vào bộ công cụ phát triển trên thiết bị đó. Các bộ công cụ thì có nhiều nhưng có thể chia ra làm hai dòng công nghệ chính là các công nghệ của Microsoft và công nghệ sử dụng các phiên bản Java của Sun Microsystems. Với khả năng lập trình mạnh và phổ biến của ngôn ngữ Java, việc xây dựng, phát triển các ứng dụng đang trở nên đơn giản hơn nhiều. Đề tài “Nghiên cứu phát triển các dịch vụ trong thiết bị di động trên nền công nghệ Sim Toolkit và khả năng ứng dụng vào mạng viễn thông Việt Nam” nhằm nghiên cứu về công nghệ lập trình ứng dụng cho thẻ SIM của điện thoại di động phase 2 + . Đây là một công nghệ còn khá mới mẻ tại Việt Nam, là công cụ dành cho các nhà khai thác mạng di động (Network Operator). Công nghệ này cho phép các nhà khai thác mạng di động phát triển và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng, các ứng dụng thương mại điện tử cho các thuê bao của họ một cách mềm dẻo và hiệu quả. Với mục tiêu phát triển các dịch vụ cho thiết bị di động, đề tài tập trung nghiên cứu các đặc tính của công nghệ SIM Toolkit trên nền Java. Từ đó, đề tài đưa ra các khuyến nghị áp dụng cho các nhà quản lý và khai thác mạng di động ở Việt Nam để tăng lợi nhuận từ việc gia tăng các dịch vụ trên mạng viễn thông. Nội dung của luận văn gồm ba chương: Chương 1: Công nghệ phát triển ứng dụng trên thiết bị di động Chương 2: Kiến trúc và giải pháp trên nền công nghệ SIM Toolkit Chương 3: Phát triển phần mềm trên nền SIM ToolKit và khả năng ứng dụng vào mạng viễn thông Việt Nam iv Chương 1 - CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan về thị trường di động Sự tăng trưởng thuê bao di động trên thế giới Trong những năm trở lại đây, thị trường các thiết bị di động đầu cuối phát triển rất mạnh mẽ, đã tạo ra một bước ngoặt lớn trong lĩnh vực thông tin di động và truyền thông. Hiện nay, có thể liệt kê ra có rất nhiều hãng cung cấp các thiết bị di động đầu cuối nổi tiếng như điện thoại di động Nokia, Motorola, Samsung, Alcatel, Fujitsu, Mitsubishi, Siemens, Sony Ericssion và các hãng máy tính cầm tay như: Palm, Pocket PC. Theo kết quả thống kê hiệp hội GSM: thuê bao điện thoại di động trên toàn thế giới đã đạt con số 3,3tỷ (trong đó 2.571.563.279 người đang sử dụng công nghệ di động GSM và CDMA có 4.214 triệu ) tương đương với 1/2 dân số thế giới (6.634.294.193 ) vào ngày 29/11/2007 – sau 26 năm ngày mạng di động đầu tiên trên thế giới được thiết lập. Trong năm 2007, cả thế giới đã tiêu thụ được 1,144 tỷ điện thoại, tăng 12,4% so với năm 2006 Hình 1. Biểu đồ thuê bao di động so với các thuê báo khác tại các khu vực 1 [...]... trên mạng di động 1.2 Tổng quan về các công nghệ phát triển dịch vụ cho thiết bị di động Cùng với sự phát triển của các loại thiết bị di động, các công nghệ áp dụng để tạo lập ứng dụng trên mạng di động phát triển rất nhanh chóng, Nhờ đó, đã tạo ra môi trường thuận lợi trong việc phát triển ứng dụng một cách đa dạng và phong phú Tuy ra đời muộn so với hệ thống thông tin hữu tuyến nhưng tốc độ phát triển. .. và thiết bị di động Kiến trúc SIM Toolkit Framework Hình 8 Kiến trúc và mô hình hoạt động trên nền SIM Toolkit Để các ứng dụng có thể hoạt động được trong SIM cần có một hệ nền SIM Java Card hay còn gọi là SIM Toolkit Framework Nhờ hệ nền này, các ứng dụng trên SIM mới có thể trao đổi dữ liệu và điều khiển các Handset Nền SIM Toolkit 14 cho phép các nhà phát triển xây dựng các Applet (các ứng dụng trong. .. tử trên thiết bị di động Từ kết quả đạt được đưa ra các khuyến nghị áp dụng cho các nhà quản lý và khai thác mạng di động ở Việt Nam để tăng lợi nhuận trong việc gia tăng các dịch vụ trên mạng viễn thông 10 Chương 2 - KIẾN TRÚC VÀ GIẢI PHÁP TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT 2.1 SIM Toolkit Khái niệm về SIM Toolkit Với xu hướng tích hợp các dịch vụ, một chiếc điện thoại di động không chỉ sử dụng thông tin... nhận Ứng dụng nhận Luồng thông tin BANK - User Ứng dụng tại Ngân Hàng User - BANK Ứng dụng trên SIM Hình 13 SMS C SIM Ứng dụng trên SIM SMS C Ứng dụng tại Ngân Hàng SMS SIM Mô hình bảo mật trong SIM Toolkit Trong sơ đồ trên ta định nghĩa các thành phần: Ứng dụng gửi - Sending Application: Là ứng dụng nằm trong SIM, hay trên một Server mạng Có chức năng tạo các bản tin dữ liệu hay lệnh để gửi cho ứng dụng. .. tăng trong mạng GSM và đáp ứng được các điều kiện cần thiết trên là công nghệ SIM Toolkit Công nghệ này đã được chuẩn hoá quốc tế trong GSM 11.14 Việc áp dụng công nghệ SIM Toolkit cho phép các nhà quản trị mạng di động có 4 thể cung cấp cho các thuê bao của mình một loạt các ứng dụng đa dạng, phong phú và mềm dẻo Vào năm 1999, có khoảng 20% nhà quản trị mạng di động (Network Operator) GSM sử dụng công. .. trong SIM được gọi là các Applet) trên SIM Các Applet này có thể được nạp vào SIM từ xa bởi nhà cung cấp dịch vụ bằng cách sử dụng cơ chế “Data download to SIM của SIM Toolkit Sau khi nạp các Applet vào bộ nhớ của SIM và chạy nhờ các lớp thư viện API (sim. acccess và sim. toolkit) , SIM Toolkit Framework có thể thực hiện hai nhiệm vụ chính là cài đặt và gỡ bỏ các ứng dụng Applet Các thành phần chính của SIM. .. trên mạng di động 1.1.1.1 Dịch vụ giá trị gia tăng Các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng di động đang được phát triển mạnh như các dịch vụ cho phép người sử dụng điện thoại di động tải các ứng dụng như Ringtones, Logo, hoặc các dịch vụ tra cứu thông tin như thông tin ngân hàng, thời tiết, chương trình vô tuyến Đặc điểm của loại hình dịch vụ này hoạt động theo mô hình Client/Server Các dịch vụ này có... công nghệ SIM Toolkit sử dụng nền này để phân phối các dịch vụ giá trị gia tăng của họ, và vào cuối năm 2000 con số này đã là 50% Theo thống kê của tổ chức SIMAlliance vào cuối năm 2005, xấp xỉ 90% tất cả các Handset GSM đã tương thích với chuẩn phase 2+ Đây chính là cơ hội rất lớn cho phép phát triển các dịch vụ dựa trên công nghệ này Bùng nổ mạng di động tại Việt Nam Thị trường thông tin di động trong. .. sử dụng nhập thông tin từ thiết bị di động 1.1.1.2 Dịch vụ thương mại điện tử Các dịch vụ thương mại điện tử qua thiết bị di động hiện nay gặp một khó khăn lớn như sự hạn chế về vấn đề bảo mật Với thế mạnh của mình, ứng dụng SIM Toolkit đã khắc phục được hạn chế này Song song với công nghệ WAP, công nghệ SIM Toolkit được đánh giá là có tiềm năng lớn trong việc phát triển dịch vụ thương mại điện tử trên. .. hợp nhiều chức năng khác như: nhắn tin, tra cứu thông tin, tải dữ liệu trên mạng, truy cập mạng Internet Các dịch vụ trên được xây dựng dựa trên việc tích hợp các công nghệ khác nhau như: SMS, WAP, J2ME, SIM Toolkit [3] SIM Toolkit bao gồm một tập các lệnh và thủ tục hỗ trợ các ứng dụng trên thẻ SIM, cho phép tương tác và điều khiển bất kỳ thiết bị di động nào hỗ trợ các đặc tính đó Các đặc tính chính . CHÍNH VIỄN THÔNG ĐÀO VIỆT DŨNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRONG THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH : KỸ. 3: Phát triển phần mềm trên nền SIM ToolKit và khả năng ứng dụng vào mạng viễn thông Việt Nam iv Chương 1 - CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan về thị trường di. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐÀO VIỆT DŨNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRONG THIẾT BỊ DI ĐỘNG TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT