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CDMA行业标准
来源：21IC 作者：youself 发布时间：2007-02-28 05:19:43 评论(0条)
《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网用户识别模块（UIM）技术要求》是2001年11月1日公布并实施的，该标准的编号为YD/T1168-2001。它详细介绍了CDMA手机机卡分离技术的概念和起源、UIM卡的技术实现、UIM卡的应用工具箱（UIM
　　Application Toolkit）以及CDMA网络中机卡分离技术的实施情况。
　　一、该标准的产生背景
　　随着GSM技术在移动通信市场上的成功，用户对通过SIM插入不同手机，可以更换使用不同手机的作法已经习以为常。然而在北美的移动通信标准体系中，无论是模拟的还是CDMA移动台都是机卡一体的，即CDMA移动台是没有卡的，用户参数和数据直接写在手机的存储区。中国联通公司于1999年首先提出了在CDMA系统中引入智能IC卡的概念，即所谓的机卡分离技术。通过机卡分离技术，将与用户相关的信息、鉴权算法及与安全相关的信息保留在智能卡上，这个卡叫做R-UIM（Removable User Identity Module），也叫做UIM卡。

　　机卡分离技术的实现不但使用户能够更加灵活方便地更换CDMA手机，而且能够使用户在不同制式的网络中自由漫游的愿望能得以实现（比如使用CDMA/GSM双模卡的用户，可以通过更换不同制式的手机或使用双模手机，在CDMA和GSM网络中漫游）。在这个概念的基础上，CDG、TIA、3GPP2等国际标准化组织，以及我国的CWTS也正在积极地开展研究工作，于1999年已经开始着手对用户标识模块（UIM）以及UIM-ME的接口规范进行制订。

　　二、该标准的主要技术简介

　　该标准的主要技术是机卡分离技术。UIM卡在CDMA系统中所起的作用与GSM系统中的SIM卡所起的作用极其相似，是一种安全机制。用户的签约数据、网络参数（如工作的载频信息）、鉴权算法以及鉴权过程中使用的密钥都保存在UIM中，使用户可以安全、方便地使用CDMA网络提供的各种服务，可以避免由于个别用户盗用号码而带来的经济损失。

　　由于机卡分离技术是新提出的一个概念，在实现的过程中要考虑与已经存在的CDMA网络的兼容性问题，因此在实现的过程中有几个基本的原则要保证。

　　首先，在实现机卡分离后，应该保证作为一个整体的CDMA终端（CDMA手机+UIM卡）在功能、性能上不会受到任何影响。

　　其次，要考虑到目前世界上已经有多个运营商的CDMA网络投入商用，为了今后顺利开展国际漫游业务和在世界范围内推广机卡分离技术，应尽可能避免修改现有的空中接口标准（如IS-95A），从而使支持机卡分离的手机能够与现有CDMA网络兼容。
　　第三，考虑到今后随着技术的发展和用户对漫游要求的不断提高，应能够使UIM卡可以在正确写入GSM相关参数和数据后可以作为SIM卡在GSM手机中使用，因此UIM卡应和SIM卡保持最大限度上的兼容性。

　　正是出于以上考虑，在UIM规范制订的过程中，充分利用了SIM卡发展到今天已经具有的物理特性、电气特性和逻辑特性等。在一定程度上可以说UIM卡和SIM卡是一样的。可以看成是在SIM卡中增加与CDMA操作有关的参数、命令、鉴权算法而成，当然对于只支持CDMA一种系统操作的UIM卡，可以不包含与GSM相关的内容。正是这种思想，使用户不仅仅能够方便地选择和更换自己喜爱的手机，更重要的是使用户在不同制式的移动网络间的自由漫游能够成为现实。

　　下面就对R-UIM卡的技术实现做一下介绍。

　　（一）UIM卡的物理和电气特性
　　UIM卡采用标准的接触式IC卡（符合ISO/IEC 7816接触式集成电路IC卡的规定）。

　　其物理接口特性包括卡的物理尺寸、各触点的尺寸和位置、触点压力、静电保护等。电气接口主要包括各触点电信号特性（包括电流、电压等参数指标）和传输协议等，所有这些内容的具体要求与GSM的SIM卡的要求是完全一致的。

　　（二）逻辑接口

　　逻辑接口包括文件标识（ID）、专用文件（DF）、基本文件（EF包括透明文件、线性固定文件、循环文件）的文件结构和不同结构文件的特性，以及选择文件的方法，这部分与GSM的SIM卡也没有什么差别，同样可以直接参照SIM卡相关的要求。所不同的是在GSM的SIM卡定义逻辑结构的基础上，增加了一个新的目录文件DFCDMA，文件ID为7F25。所有与CDMA操作有关的用户信息和参数均保存在该目录下，以保证CDMA操作的正常进行。对于CDMA手机来说，在插入UIM卡并开机后，手机应该自动搜索卡上DFCDMA下的数据和信息。

　　例如，EFPRL就是DFCDMA下的一个非常重要的数据文件，在这个文件中按照一定的顺序可以写入运营商的网络参数、网络的系统标识（SID）和网络标识（NID）等，而且不仅可以写入本运营商的网络参数，还可以写入与本运营商签署国际漫游协议的其它运营商的网络参数。这样，在移动台开机后，通过读该文件中写入的参数信息搜索CDMA网络，并正确捕获提供服务的CDMA网络。如果用户漫游到了签署漫游协议的运营商的CDMA网络中后，移动台就能够根据这个文件中预先写好的参数信息，自动捕获到漫游地的CDMA网络。
　　（三）功能描述
　　在功能方面，规定了UIM-ME接口上传递的所有命令，UIM-ME接口支持所有原SIM-ME接口上的命令和响应。原SIM-ME接口上的命令和响应、命令代码，命令的映射原理可直接参照GSM11.11中相关章节的定义。除了原有SIM卡的所有命令外（不包括RUN
　　GSM ALGORITHM命令），在UIM-ME接口上增加了基于ANSI-41的与安全有关的命令和ESN管理命令。
　　为了保证CDMA终端操作的安全性和支持CDMA的空中下载（OTA）操作，不但定义了基于ANSI-41与安全相关的命令，还定义了基于IS-683A的OTASP/OTAPA的命令和响应。鉴于OTA功能在联通公司的CDMA网络中没有要求，因此在实现UIM卡时可以作为可选功能而不再强制要求。
　　所有这些新定义的命令和响应均支持T=0的协议。
　　（四）安全特性
　　安全特性主要包括鉴权和密钥生成过程、加密算法处理过程以及文件的访问条件。文件的访问条件与SIM卡的文件访问条件一样，不再赘述。下面主要介绍一下鉴权、更新SSD的过程。在所有这些过程中使用的参数UIMID或ESN、IMSI-M或IMSI-T均在UIM卡插入手机时确定。
　　1.鉴权过程
　　鉴权是通过移动终端与基站交换信息，以确认移动终端合法身份的过程。
　　为了使UIM卡真正做到可以不依赖于一部特定的手机，可随意插入任何手机上使用，
　　给每个UIM卡定义了一个ID号，即UIMID，其长度为32个bit，与移动台的ESN长度一致。在机卡分离的手机中使用UIMID，代替原来的ESN进行相关操作，将可以避免因为机卡分离而引起空中接口的修改。在3GPP2关于UIMID的分配原则中，规定UIMID由UIM卡的制造商申请。

　　图1为鉴权过程的示意图。在CDMA系统中的用户鉴权采用的是CAVE算法，鉴权过程通过Run CAVE操作执行。

　　CAVE算法的输入参数有RAND (对于统一查询)或RANDU
　　(对于单一查询)、UIMID或手机的ESN、SSD、IMSI。经过在UIM中进行CAVE运算，生成鉴权响应参数AUTHR或AUTHU。UIM卡将鉴权响应参数经手机发给网络，由网络端与自己计算得出的AUTHR或AUTHU进行比较，从而判别鉴权是否成功。

　　2.更新SSD过程
　　图2为更新SSD操作的示意图。更新SSD的过程分三步进行，首先，用户的手机存储从网络侧发来的RANDSSD参数，并产生一个随机数RANDSeed 。手机将RANDSeed参数传递给R-UIM卡，开始基站查询操（Base Station Challenge function）。R-UIM卡根据收到的RANDSeed参数产生一个RANDBS参数用于计算AUTHBS，同时将RANDBS经手机发回网络侧。

　　接下来，手机通过向R-UIM卡发送命令执行更新SSD过程，该命令含有RANDSSD参数。R-UIM算出一个SSD值和AUTHBS值。

　　在网络侧，用与发给手机相同的RANDSSD参数计算出一个新的SSD值。在网络从手机收到RANDBS参数后，与新的SSD一起算出AUTHBS，并将这个AUTHBS发给手机。手机将收到的AUTHBS作为Confirm SSD命令的参数发给R-UIM卡。在R-UIM卡中比较从网络侧收到的AUTHBS和它自己算出的AUTHBS值，如果两个值相同，则SSD更新过程成功，SSD存入R-UIM卡的半永久内存，并用于后面所有的鉴权计算。如果两个AUTHBS值不同，R-UIM就放弃新的SSD值仍保留当前的值。
　　3.管理呼叫历史记录参数
　　呼叫历史记录参数CALL
　　COUNT，也是一个CDMA系统中的一种安全机制，它记录了移动台接入网络的次数。在移动台接入网络的时候，R-UIM卡将CALL COUNT的值发给网络，如果这个值与网络预期的值相同，网络就准予该移动台的接入。在呼叫进行中可以由网络的命令增加CALL COUNT的值。
　　如果网络收到的CALL COUNT的值与网络预期的值不符，则该R-UIM有被复制的可能性，网络会拒绝该移动台的接入企图。

　　4.UIM的应用工具箱（UTK）

　　在定义了UIM卡的基本功能和性能要求的基础上，为了实现更多的增值业务，定义了UIM应用工具箱。所谓应用工具箱（Application Toolkit）就是在UIM卡上提供一个平台，以支持基于短消息作为承载的增值业务。为了支持UTK，在UIM-ME接口上又定义了一套命令。仍然使用T=0的协议，采用基于菜单驱动的操作方式。用户可以通过移动台屏幕上的菜单选择相关的服务，如订制新闻、天气预报等信息服务，以及手机银行和手机炒股等移动商务服务。有了UTK，运营商可以非常方便、快速地提供各种各样的服务。

　　三、机卡分离技术的实施和进展情况

　　在标准方面，UIM卡的相关标准已在CWTS（中国无线通信标准研究组）讨论通过。联通公司UIM卡和UTK的企业标准也已经于2001年8月发布实施。
　　机卡分离手机和UIM卡已经随着联通公司CDMA网络的建设而进入商用阶段，在联通公司IS－95A

　　CDMA网络中的新增用户，将全部采用机卡分离的手机。到目前为止，已经有十几个终端设备供应商，陆续向市场推出几十款支持机卡分离的手机，并不断有更新的机型进入市场。除了手机之外，UIM卡的出现进一步拓宽了智能卡的市场，许多智能卡的厂商都看准了这个巨大的市场，纷纷推出UIM卡产品。在智能卡市场上也将会展开一场激烈的角逐。

　　随着CDMA网络的不断成熟，各种增值业务也纷纷进入实验和商用阶段。目前基于UTK的业务已经推出了联通在信息类业务以及天气预报、航班信息、移动QQ、笑话订制等服务。
　　四、机卡分离技术的前景

　　机卡分离技术的实现不仅为用户选择、更换自己喜欢的手机提供了更大的灵活性，也减少了运营商在经营过程中购买手机所占用的大量资金，降低了运营商的经营风险。国外的CDMA运营商也看到了机卡分离带来的好处，有的运营商已经开始实施了机卡分离的准备工作。

　　除此之外，新的技术使得国内的企业与国外的企业差距进一步缩小，国内的企业获得了进入CDMA市场的绝好机会。随着标准的发展和终端产品的不断推陈出新，可以预见不久的将来在CDMA网络里，将会有越来越多的用户使用支持机卡分离的CDMA手机享受通信的乐趣。
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