Cu接口標準化介紹

摘要　本文首先對Cu接口的標準化情況進行了介紹，然后對Cu接口的技術(shù)要求包括Cu接口的物理、電氣、邏輯特性和USIM應(yīng)用的內(nèi)容進行了介紹。

關(guān)鍵詞　Cu接口　UICC　USIM

1、引言

　　Cu接口是UICC—終端間的接口，是終端和UICC卡進行信息交互的基礎(chǔ)，所以有必要對Cu接口進行技術(shù)上的規(guī)范，以保證各種TD-SCDMA/WCDMA終端與各種UICC均能夠正確穩(wěn)定的交互信息，保證通信安全、正常的進行，從而保障消費者的利益。基于此目的，中國通信標準化協(xié)會于2004年底啟動了Cu接口的標準化工作。預(yù)計的Cu接口系列標準包括：

　　(1)TD-SCDMA/WCDMA UICC-終端(Cu)接口技術(shù)規(guī)范第一分冊：物理、電氣和邏輯特性；

　　(2)TD-SCDMA/WCDMAUICC-終端(Cu)接口技術(shù)規(guī)范第二分冊：USIM應(yīng)用；

　　(3)TD-SCDMA/WCDMA UICC-終端(Cu)接口測試規(guī)范第一分冊：物理、電氣和邏輯特性；

　　(4)TD-SCDMA/WCDMA UICC-終端(Cu)接口測試規(guī)范第二分冊：USIM應(yīng)用。

　　這幾個標準主要是依據(jù)3GPP和ETSI的相關(guān)標準而制定，包括ETSITS 102.221，ETSITS 102.230，3GPP TS31.121，3GPPTS31.102。由于目前卡商生產(chǎn)的UICC卡已基本基于R4標準，所以此次Cu接口行標的制定也是基于R4版本。本文主要對Cu接口的技術(shù)要求的內(nèi)容進行介紹。

2、Cu接口的物理、電氣和邏輯特性

　　Cu接口技術(shù)要求中定義了兩種類型的有觸點的UICC卡，一種是“ID-1 UICC”，另一種是“Plug-in UICC”。兩種卡主要的區(qū)別是物理外形大小不同(長和寬不同)，應(yīng)用在不同的場合。其中常用的是“Plug-in UICC”，我們稱之為插入式UICC。規(guī)范規(guī)定，插入式UICC長25mm(“ID-1 UICC”長85.60mm)，寬15mm(“ID-1 UICC”寬53.97mm)，厚0.78mm。此種有觸點的卡共有八個觸點，這八個觸點是卡與終端進行交互的接口點，各有各的職能，首先看一下八個觸點的物理位置。

　　其中C1(VCC：Supply voltage)為電源輸入口；C2(RST：Resetsignal)是復(fù)位信號的輸入點；C3(CLK：Clock signal)是時鐘信號輸入點；C6(VPP：programming voltage)為編程電壓輸入點；C7(I/O：Data input/output)是串行數(shù)據(jù)的輸入輸出口；C4和C8(RFU：Reserved for future use)為保留觸點，用于將來其它的應(yīng)用。

　　Cu接口技術(shù)要求中對Cu接口的每一個觸點的電氣特性進行了規(guī)定，主要有觸點的電壓、電流、時鐘信號、上升時間、下降時間等。

　　初始通信建立程序主要規(guī)定了UICC的激活和去激活、供電電壓的轉(zhuǎn)化、復(fù)位程序以及復(fù)位響應(yīng)的內(nèi)容、時鐘停止模式、比特/字符持續(xù)時間、錯誤的處理。

　　Cu接口的傳輸層定義了兩種傳輸協(xié)議：T=0和T=1。T=0表示基于字符的傳輸協(xié)議；T=1表示基于數(shù)據(jù)塊的傳輸協(xié)議。應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)交換是由命令一響應(yīng)對組成。終端應(yīng)用層經(jīng)由終端的傳輸層發(fā)送命令，UICC處理該命令并使用UICC和終端的傳輸層向終端應(yīng)用層發(fā)回一個響應(yīng)，來完成命令的交互。

　　Cu接口的安全特性部分定義了Cu接口的安全架構(gòu)、安全環(huán)境和PIN，這些保證了UICC卡和卡上的應(yīng)用能夠在授權(quán)的保護下安全的進行各種操作。

　　Cu接口技術(shù)要求中定義了18種通用的命令來完成各種功能，如對文件記錄的操作(讀、寫、激活、去激活等)、PIN的處理、鑒權(quán)、邏輯信道管理等。

3、USIM應(yīng)用

　　USIM應(yīng)用包括一系列的文件、數(shù)據(jù)、協(xié)議(但不包括傳輸協(xié)議)和安全機制。Cu接口技術(shù)要求對USIM應(yīng)用的文件結(jié)構(gòu)、應(yīng)用協(xié)議、安全特性、USIM命令進行規(guī)定。

　　USIM卡中記錄了很多信息，用于身份識別、加密、服務(wù)的選擇、電話號碼的記錄、短信息的記錄等，因此USIM卡中有一系列的文件，USIM應(yīng)用規(guī)范中對這些文件的結(jié)構(gòu)，字段的內(nèi)容進行了定義。ADF(Application Dedicated File)是USIM應(yīng)用的專有文件，它包含了與服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的信息。其文件管理模式采用分級目錄的結(jié)構(gòu)。

　　USIM應(yīng)用協(xié)議包括USIM管理程序、與USIM安全相關(guān)的程序、與簽約相關(guān)的程序、與USAT相關(guān)的程序、與MExE(Mobile Execution Environment)相關(guān)的程序。USIM管理程序的執(zhí)行要基于與USIM安全相關(guān)的程序和與簽約相關(guān)的程序的正常執(zhí)行。與安全相關(guān)的程序是USIM的必選項，而與簽約相關(guān)的程序只有當相應(yīng)的服務(wù)被USIM支持時才被執(zhí)行。與MExE相關(guān)的程序是可選項。所有程序都是由成對的請求/響應(yīng)消息完成。

　　USIM管理程序主要包括：初始化、會話的終結(jié)(移動終端和USIM卡進行一些狀態(tài)信息的交互)；文件的讀取和更新(如緊急呼叫、語言指示、USIM服務(wù)列表等文件的讀取和更新)；以及UICC卡是否存在的檢測。USIM管理程序主要是完成應(yīng)用的選擇和終止過程。

　　與USIM安全相關(guān)的程序包括：根據(jù)鑒權(quán)算法進行鑒權(quán)；獲取IMSI；接入控制消息請求；高優(yōu)先級PLMN的搜尋周期請求；位置信息；加密密鑰和完整性保護密鑰；禁止的PLMN；LSA(Localised Service Areas)消息；用戶身份識別；GSM密鑰；GPRS密鑰；超幀號的初始值；START(控制密鑰的有效時間)的最大值；有接入技術(shù)的HPLMN選擇的請求；分組交換的位置信息；分組域加密密鑰和完整性保護密鑰；語音組呼服務(wù)；語音廣播服務(wù)。這一系列的程序保證了USIM的安全，保證了通信的安全。

　　與用戶簽約相關(guān)的程序包括很多內(nèi)容，如電話號碼簿；短消息；計費通知；PLMN選擇；小區(qū)廣播；群組標識；網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息；MMS等三十幾項的內(nèi)容。這些程序主要完成對與用戶簽約相關(guān)的一些文件的操作(讀取、更新、刪除)。

　　與USAT(USIM Application Toolkit)相關(guān)的程序包括：通過SMS-PP(點對點的短消息)進行數(shù)據(jù)的下載；圖像的請求；通過SMS-CB(小區(qū)廣播的短消息)進行數(shù)據(jù)的下載；USIM呼叫控制；USIM執(zhí)行的MO-SMS(短消息發(fā)送)的控制。USAT是用于設(shè)計客戶機/服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境的，它提供了一種機制允許存在于UICC中的應(yīng)用與支持該應(yīng)用所要求的機制的UE進行互操作，USAT為增值服務(wù)搭建了一個平臺。

　　USIM應(yīng)用引入了更高的安全機制。就鑒權(quán)來講，不但網(wǎng)絡(luò)要對USIM卡進行鑒權(quán)，USIM卡同時要對網(wǎng)絡(luò)進行鑒權(quán)，USIM應(yīng)用采用AKA算法(由f1-f5來實現(xiàn))用于USIM卡、訪問位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)間的雙向認證及密鑰分配。USIM應(yīng)用還使用了兩個PIN來控制用戶對USIM卡的使用和訪問，通用的PIN用于USIM卡對用戶使用的鑒權(quán)，PIN2用于有條件的訪問文件，專門用于對ADF(USIM)文件的訪問控制。USIM應(yīng)用采用的安全機制還有空中接口數(shù)據(jù)和信令的加密，其通過加密性算法f8和信令的完整性保護算法f9來實現(xiàn)；USIM卡還可以通過函數(shù)c2和c3從3G的參數(shù)導(dǎo)出GSM所需要的參數(shù)SRES和Kc。

4、結(jié)束語

　　UICC卡主要用于用戶身份的識別，它關(guān)系到用戶是否能夠安全地接入網(wǎng)絡(luò)。制訂Cu接口的相關(guān)標準能夠為Cu接口入網(wǎng)檢測、仲裁檢測、性能測試和認證測試等提供技術(shù)依據(jù)，也可作為生產(chǎn)廠家、運營部門和維修部門對設(shè)備進行質(zhì)量檢驗和性能測試的參考標準，同時也為TD-SCDMA/WCDMA移動通信終端和UICC的設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)和維修等提供技術(shù)依據(jù)。