USIM:网络组成构件-中文百科频道

基本简介

随着现有的GSM网络向3G演变，通信营运商开始把眼光瞄准在UMTS技术上，该技术可以作为GSM网络的另一种高速数据业务载体，它将成为第二代到第三代移动通信SIM卡良好过渡的技术依托，既支持GSM网络下的服务，同时也可用于3代网络下实现手机漫游和各种服务，例如，实现对诸如高速Internet接入、会议电视和CD质量级声音之类的新服务。

UMTS的全称为UniversalMobileTelecommunicationSystem------通用无线通信系统，该技术早在1991年就被提出来作为研究方向，UMTS除支持现有的一些固定和移动业务外，还提供全新的交互式多媒体业务。UMTS使用ITU分配的、用于陆地和卫星无线通信的频带。它可通过移动或固定、公用或专用网络接入，与GSM和IP兼容。

UMTS优势

1)、使用要求不高

UMTS业务建立在标准的业务能力上，对于所有用户和无线环境都是一样的。即使用户从本地网络漫游到其它UMTS网络，也会感觉自己好像还在本地网络中。这就是虚拟本地环境（VHE），即不管用户位于何时何地，或以何种方式接入，VHE都将保证业务提供者整个环境的传输（包括用户的虚拟工作环境）。

2)、接入速度迅速

UMTS可支持高达2Mb／s的数据速率，与IP结合将更好地支持交互式多媒体业务和其它宽带应用（如可视电话和会议电视等）。实际上，只要有足够的带宽，UMTS可支持更高的速率。例如，在UMTS发展的高级阶段，采用LAN（微波或红外）技术，可使系统速率高达155Mb／s。

3)、应用范围广泛

在UMTS的实际实现中，有些用户可能不会在任何时候都获得最高的数据传输速率。从无线传输的物理限制和网络运营的经济性方面考虑，在那些偏僻及人口稠密地区，系统只能支持低速数据业务。因此，UMTS服务要适应不同的数据速率和不同的服务质量（QoS）。在UMTS发展初期，通信量主要来自诸如机场、火车站等地方。然而，用户希望UMTS的覆盖范围足够大。为此，专家正致力于研究UMTS在不同网络间的漫游技术。这些网络包括由同一运营者管理的GSM系统，或其它有漫游协定的网络。

4)、移动灵活性强

UMTS作为全球性系统，包括陆地和卫星组件。它可通过第二代移动通信系统进行操作，其多制式终端将会扩展UMTS业务的使用范围。将来，还可能出现更多的使用这些（或其它）标准的网络，目标是通过不同网络间的漫游，实现真正的个人通信。这就意味着用户能够从一个专用网络漫游到微蜂窝公用网络，然后再到广域蜂窝网络，最后到卫星移动网络，而其间中断极少。

5)、较强的实时传输率

大多数蜂窝系统都采用电路交换技术进行无线数据传输。UMTS则将电路交换和包交换结合起来，给用户带来的好处有：任何时候都存在与网络的虚拟连接；多种计费方式（如按比特计费和包月制等）；不对称的上下行带宽。此外只有UMTS才能提供真正的多媒体业务，尤其是视频业务。然而GSM也可以提供大多数业务，只是没有那么好的性能而已。。

需求分析

•USIM主要使命是作为安全手段，鉴别并授权用户进入网络。

•USIM作为鉴权手段，必须与有关技术委员会的最新规范兼容。

•USIM必须具有较强面向服务的特点。

•USIM作为一个服务平台，必须整合系统带宽提供的强有力特性，以更安全快速的实现服务。

•USIM必须具备从2G平滑过度到3G的能力。USIM能自如的在GSM和UMTS网络中实现漫游。

基本概念

存储容量

一般USIM卡的IC芯片中，有128KB的存储容量，可供储存以下信息：

(1)500组电话号码及其对应的姓名文字。

(2) 50组短信息(Short Message)。

(3) 5组以上最近拨出的号码。

(4) 4位USIM卡密码(PIN)。

市面上的USIM卡芯片有128K,512K,1M多种，以及能提供多媒体业务，非接触业务的专业USIM卡，容量可以达到M兆级。

密码

PIN码是指USIM卡的密码，存在于USIM卡中，其出厂值为1234或0000。激活PIN码后，每次开机要输入PIN码才能登录网络。PUK码是用来解PIN码的万能钥匙，共8位。用户是不知道PUK码的，只有到营业厅由工作人员操作。当PIN码输错3次后，USIM卡会自动上锁，此时只有通过输入PUK才能解锁。PUK码共有10次输入机会。所以此时，用户千万不要自行去碰PUK密码,输错10次后，USIM卡会自动启动自毁程序，使USIM卡失效。此时，只有重新到营业厅换卡。其实，只要小心使用，PIN密码只会保护你的安全。

原理

USIM卡是带有微处理器的芯片，内有5个模块，每个模块对应一个功能：

CPU(32位)、程序存储器ROM、工作存储器RAM、数据存储器EEPROM和串行通信单元，这5个模块集成在一块集成电路中。

USIM卡在与手机连接时，最少需要5个连接线：

*电源(Vcc) *时钟(CLK) *数据I/O口(Data) *复位(RST) *接地端(GND)。

外观类型

刚入网时得到的USIM卡是镶嵌一张大卡上的，手机普遍使用标准卡（也逐渐出现了小卡），把小卡从大卡上取下来塞进手机的USIM卡插槽即可使用。USIM 卡有大小之分，原卡（即刚到手时）的尺寸为 54mm×85mm （银行卡标准尺寸），标准卡的尺寸为 25mm×15mm ，小USIM卡（Micro USIM卡）是12x15mm。USIM卡在GSM/WCDMA系统中的应用，使卡和手机分离，USIM卡唯一标识一个客户。一张USIM卡可以插入任何一部GSM/WCDMA手机中使用，而使用手机所产生的通信费则自己记录在该USIM卡所唯一标识的客户帐上。

原卡

比标准卡多了一个架子。原卡大多数仅是作为卡架使用，但部分临时卡或非实名认证卡上会留有客户号码PUK码和PIN码。购买后需客户留存。

标准卡

大多数手机使用的USIM版本。

Micro USIM卡

Micro USIM卡，也叫做3FF USIM卡即第三类规格USIM，尺寸为12x15mm，比我们手机中使用的第二类USIM卡规格15x25mm小了52%，其实小卡就是标准卡上带有芯片的那一块， “标准小两用卡 ” 上面真正起作用的就是它上面的那张 “ 小卡 ” ， “ 小卡 ” 可以从两用卡中取下。目前国内流行样式是 “ 标准卡 ” ，小卡也可以换成 “ 标准卡 ” （有个卡托即可）。现在苹果公司生产的产品（iPhone 4S、iPhone4。）（iPad、iPad2. 3G版本）都是使用Micro USIM卡。

Nano USIM卡

Nano USIM卡是4FF标准的USIM卡，这种Nano USIM卡比Micro USIM卡小三分之一，比起普通USIM卡则小了60%。

内部结构

USIM卡是一个装有微处理器的芯片卡，它的内部有5个模块，并且每个模块都对应一个功能：微处理器CPU（8位）、程序存储器ROM（3～8kbit）、工作存储器RAM（6～16kbit）数据存储器EEPROM（128～256kbit）和串行通信单元。这5个模块被胶封在USIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同。这5个模块必须集成在一块集成电路中，否则其安全性会受到威胁，因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用USIM卡的重要线索。

USIM卡的供电为5V与3V兼容。USIM卡插入手机后，电源端口提供电源给USIM卡内各模块。

检测USIM卡存在与否的信号只在开机瞬时产生，当开机检测不到USIM卡存在时，将提示“插入USIM卡”；如果检测USIM卡已存在，但机卡之间的通信不能实现，会显示“检查USIM卡”；当USIM卡对开机检测信号没有响应时，手机也会提示“插入USIM卡”；当USIM卡在开机使用过程中掉出、由于松动接触不良或使用报废卡时，手机会提示“USIM卡错误”。

USIM卡的存储容量有64KB、128K甚至1MB等。多为16KB和32KB，USIM卡能够储存多少电话号码和短信取决于卡内数据存储器EEPROM的容量（有2KB、3KB、8KB容量）。

技术规格

•EEPROM64KB以上

•JAVA标准支持SUNJava2.2规范

•密码算法支持RSA等算法

•开发环境完整的开发环境

•专有算法支持

安全体系：

•安全体系体现在以下五个层面。

•网络访问安全

•网络安全

•用户安全

•应用安全

•可视化配置安全

特性

•防火墙：不同应用存储在不同的区域中，且有不同密钥控制。

•支持大电话薄：可储存海量电话号码，且每个电话号码可附加别名、其它相关电话号码（如家庭电话，办公电话，传真，手机等）、email地址等信息。支持GSM与UMTS互联互通符合的3G标准：

•ETSITS102.221UICC-Terminalinterface;

•Physicalandlogicalcharacteristics.

•3GPPTS21.111USIMandICcardrequirements.

•3GPPTS31.102CharacteristicsoftheUSIMApplication.

•3GPPTS33.1023GSecurity;SecurityArchitecture

SIM卡作为移动电话身份认证的核心，其首要功能主要功能是网络鉴别，运营商可以通过SIM卡来寻找网络和确认计费。雅斯拓的一位技术人员对记者说，在技术上，SIM卡的技术和网络技术没有必然的联系，当然，SIM卡本身也会发展，其功能将被拓展，比如目前SIM卡的其他功能还包括：电话薄存储、消息存储、激活不同的服务、呼叫限制、STK应用执行，随着卡的容量越来越大，将来SIM卡的功能也逐渐增强。

安全体系

安全体系体现在以下五个层面。

网络访问安全。

网络安全。

用户安全。

应用安全。

可视化配置安全。

符合标准

ETSI TS 102.221 UICC-Terminal interface; · Physical and logical characteristics.

3GPP TS 21.111 USIM and IC card requirements.

3GPP TS 31.102 Characteristics of the USIM Application.

3GPP TS 33.102 3G Security; Security Architecture

SIM卡作为移动电话身份认证的核心，其首要功能主要功能是网络鉴别，运营商可以通过SIM卡来寻找网络和确认计费。雅斯拓的一位技术人员对记者说，在技术上，SIM卡的技术和网络技术没有必然的联系，当然，SIM卡本身也会发展，其功能将被拓展，比如目前SIM卡的其他功能还包括：电话簿存储、消息存储、激活不同的服务、呼叫限制、STK应用执行，随着卡的容量越来越大，将来SIM卡的功能也逐渐增强。

SIM卡(Subscriber Identity Module) ，即用户识别卡，是全球通数字移动电话的一张个人资料卡。它采用A 级加密方法制作，存储着用户的数据、鉴权方法及密钥，可供GSM系统对用户身份进行鉴别。同时，用户通过它完成与系统的连接和信息的交换。

移动电话只有装上SIM卡才能使用。“SIM卡”有大小之分，功能完全相同，分别适用于不同类型的GSM移动电话。SIM卡可以插入任何一部符合GSM规范的移动电话中，而通话费则自动计入持卡用户的帐单上，与移动电话无关。

SIM卡的使用，有效的防止了盗用、并机和通话被窃听，使用户的正常通信得到了可靠的保障。

为了保证移动电话丢失后不被盗用，每张SIM卡都可设置一组个人密码（PIN码）来对SIM卡上锁，它是由用户自己设定的。只有正确输入密码后，手机才会进入正常的使用状态。连续三次输入错误的个人密码，手机即会将SIM卡锁住。发生这种情况，立即关机并携机及SIM卡到无线局营业厅解锁。如果此时继续操作，将引起SIM卡的自动封毁，造成不必要的损失。

发展经历

USIM卡就是第三代手机卡

USIM: Universal Subscriber Identity Module（全球用户识别卡）

全球用户身份模块(USIM)，也叫做升级 SIM ，是在 UMTS 3G 网络的一个构件。

很多人认为在3G时代，绝大部分应用只能由手机实现，卡片上的有限资源只需实现认证功能就可以了。的确，3G的应用十分复杂，大部分的应用都不能通过STK卡来单独完成。但USIM卡并不是只能做单纯的认证功能，事实证明它正在逐步向移动商务平台、乃至最后的多应用平台过渡，在手机上实现电子钱包、电子信用卡、电子票据等其它应用已不再是难事。这一特点使USIM卡成为了不同行业跨领域合作、相互渗透经营的媒介，如银行可以参与电信的经营，反之亦然。

除能够支持多应用之外，USIM卡还在安全性方面对算法进行了升级，并增加了卡对网络的认证功能，这种双向认证可以有效防止黑客对卡片的攻击。同时，USIM卡的电话簿功能更为强大，最多可存入500个电话号码，并且针对每个电话，用户还可以选择是否录入其它信息，如电子邮件、别名、其它号码等。

尽管步履蹒跚，但3G还是向我们一步步走来。高额的3G牌照费用也许是许多运营商徘徊不前的原因之一，更重要的是它们对3G应用持以观望的态度。而且实现基于USIM卡上的多应用还有很多问题亟待解决，如相关的规范不够完善，缺乏支持这种多应用的手机，更重要的是运营商和相关的企业或政府机构的多方协调会加大这种应用的难度。无论怎样，第三代移动通信卡片在这方面已经做好了技术准备，相信基于USIM卡的多应用也终会在3G时代得到广泛使用。