Cu接口标准化介绍

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摘要　本文首先对Cu接口的标准化情况进行了介绍，然后对Cu接口的技术要求包括Cu接口的物理、电气、逻辑特性和USIM应用的内容进行了介绍。

关键词　Cu接口　UICC　USIM

1、引言

　　Cu接口是UICC—终端间的接口，是终端和UICC卡进行信息交互的基础，所以有必要对Cu接口进行技术上的规范，以保证各种TD-SCDMA/WCDMA终端与各种UICC均能够正确稳定的交互信息，保证通信安全、正常的进行，从而保障消费者的利益。基于此目的，中国通信标准化协会于2004年底启动了Cu接口的标准化工作。预计的Cu接口系列标准包括：

　　(1)TD-SCDMA/WCDMA UICC-终端(Cu)接口技术规范第一分册：物理、电气和逻辑特性；

　　(2)TD-SCDMA/WCDMAUICC-终端(Cu)接口技术规范第二分册：USIM应用；

　　(3)TD-SCDMA/WCDMA UICC-终端(Cu)接口测试规范第一分册：物理、电气和逻辑特性；

　　(4)TD-SCDMA/WCDMA UICC-终端(Cu)接口测试规范第二分册：USIM应用。

　　这几个标准主要是依据3GPP和ETSI的相关标准而制定，包括ETSITS 102.221，ETSITS 102.230，3GPP TS31.121，3GPPTS31.102。由于目前卡商生产的UICC卡已基本基于R4标准，所以此次Cu接口行标的制定也是基于R4版本。本文主要对Cu接口的技术要求的内容进行介绍。

2、Cu接口的物理、电气和逻辑特性

　　Cu接口技术要求中定义了两种类型的有触点的UICC卡，一种是“ID-1 UICC”，另一种是“Plug-in UICC”。两种卡主要的区别是物理外形大小不同(长和宽不同)，应用在不同的场合。其中常用的是“Plug-in UICC”，我们称之为插入式UICC。规范规定，插入式UICC长25mm(“ID-1 UICC”长85.60mm)，宽15mm(“ID-1 UICC”宽53.97mm)，厚0.78mm。此种有触点的卡共有八个触点，这八个触点是卡与终端进行交互的接口点，各有各的职能，首先看一下八个触点的物理位置。

　　其中C1(VCC：Supply voltage)为电源输入口；C2(RST：Resetsignal)是复位信号的输入点；C3(CLK：Clock signal)是时钟信号输入点；C6(VPP：programming voltage)为编程电压输入点；C7(I/O：Data input/output)是串行数据的输入输出口；C4和C8(RFU：Reserved for future use)为保留触点，用于将来其它的应用。

　　Cu接口技术要求中对Cu接口的每一个触点的电气特性进行了规定，主要有触点的电压、电流、时钟信号、上升时间、下降时间等。

　　初始通信建立程序主要规定了UICC的激活和去激活、供电电压的转化、复位程序以及复位响应的内容、时钟停止模式、比特/字符持续时间、错误的处理。

　　Cu接口的传输层定义了两种传输协议：T=0和T=1。T=0表示基于字符的传输协议；T=1表示基于数据块的传输协议。应用层协议数据交换是由命令一响应对组成。终端应用层经由终端的传输层发送命令，UICC处理该命令并使用UICC和终端的传输层向终端应用层发回一个响应，来完成命令的交互。

　　Cu接口的安全特性部分定义了Cu接口的安全架构、安全环境和PIN，这些保证了UICC卡和卡上的应用能够在授权的保护下安全的进行各种操作。

　　Cu接口技术要求中定义了18种通用的命令来完成各种功能，如对文件记录的操作(读、写、激活、去激活等)、PIN的处理、鉴权、逻辑信道管理等。

3、USIM应用

　　USIM应用包括一系列的文件、数据、协议(但不包括传输协议)和安全机制。Cu接口技术要求对USIM应用的文件结构、应用协议、安全特性、USIM命令进行规定。

　　USIM卡中记录了很多信息，用于身份识别、加密、服务的选择、电话号码的记录、短信息的记录等，因此USIM卡中有一系列的文件，USIM应用规范中对这些文件的结构，字段的内容进行了定义。ADF(Application Dedicated File)是USIM应用的专有文件，它包含了与服务和网络相关的信息。其文件管理模式采用分级目录的结构。

　　USIM应用协议包括USIM管理程序、与USIM安全相关的程序、与签约相关的程序、与USAT相关的程序、与MExE(Mobile Execution Environment)相关的程序。USIM管理程序的执行要基于与USIM安全相关的程序和与签约相关的程序的正常执行。与安全相关的程序是USIM的必选项，而与签约相关的程序只有当相应的服务被USIM支持时才被执行。与MExE相关的程序是可选项。所有程序都是由成对的请求/响应消息完成。

　　USIM管理程序主要包括：初始化、会话的终结(移动终端和USIM卡进行一些状态信息的交互)；文件的读取和更新(如紧急呼叫、语言指示、USIM服务列表等文件的读取和更新)；以及UICC卡是否存在的检测。USIM管理程序主要是完成应用的选择和终止过程。

　　与USIM安全相关的程序包括：根据鉴权算法进行鉴权；获取IMSI；接入控制消息请求；高优先级PLMN的搜寻周期请求；位置信息；加密密钥和完整性保护密钥；禁止的PLMN；LSA(Localised Service Areas)消息；用户身份识别；GSM密钥；GPRS密钥；超帧号的初始值；START(控制密钥的有效时间)的最大值；有接入技术的HPLMN选择的请求；分组交换的位置信息；分组域加密密钥和完整性保护密钥；语音组呼服务；语音广播服务。这一系列的程序保证了USIM的安全，保证了通信的安全。

　　与用户签约相关的程序包括很多内容，如电话号码簿；短消息；计费通知；PLMN选择；小区广播；群组标识；网络参数信息；MMS等三十几项的内容。这些程序主要完成对与用户签约相关的一些文件的操作(读取、更新、删除)。

　　与USAT(USIM Application Toolkit)相关的程序包括：通过SMS-PP(点对点的短消息)进行数据的下载；图像的请求；通过SMS-CB(小区广播的短消息)进行数据的下载；USIM呼叫控制；USIM执行的MO-SMS(短消息发送)的控制。USAT是用于设计客户机/服务器应用环境的，它提供了一种机制允许存在于UICC中的应用与支持该应用所要求的机制的UE进行互操作，USAT为增值服务搭建了一个平台。

　　USIM应用引入了更高的安全机制。就鉴权来讲，不但网络要对USIM卡进行鉴权，USIM卡同时要对网络进行鉴权，USIM应用采用AKA算法(由f1-f5来实现)用于USIM卡、访问位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)间的双向认证及密钥分配。USIM应用还使用了两个PIN来控制用户对USIM卡的使用和访问，通用的PIN用于USIM卡对用户使用的鉴权，PIN2用于有条件的访问文件，专门用于对ADF(USIM)文件的访问控制。USIM应用采用的安全机制还有空中接口数据和信令的加密，其通过加密性算法f8和信令的完整性保护算法f9来实现；USIM卡还可以通过函数c2和c3从3G的参数导出GSM所需要的参数SRES和Kc。

4、结束语

　　UICC卡主要用于用户身份的识别，它关系到用户是否能够安全地接入网络。制订Cu接口的相关标准能够为Cu接口入网检测、仲裁检测、性能测试和认证测试等提供技术依据，也可作为生产厂家、运营部门和维修部门对设备进行质量检验和性能测试的参考标准，同时也为TD-SCDMA/WCDMA移动通信终端和UICC的设计开发、生产和维修等提供技术依据。