關(guān)于USIM卡的全面測試綜述

文章出處：http://xianjuhong.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2012年02月21日

    近年來移動通信的飛速發(fā)展，特別是第三代移動通信技術(shù)的逐漸成熟備受世人關(guān)注。隨著3G技術(shù)在世界范圍內(nèi)越來越多的國家實(shí)現(xiàn)商用，其業(yè)務(wù)方面的魅力正逐漸顯現(xiàn)。就WCDMA和TD-SCDMA接入技術(shù)而言，二者均繼承了GSM機(jī)卡分離的技術(shù)特點(diǎn)，這就意味著作為移動通信網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的UE（User Equipment）是ME設(shè)備（Mobile Equipment）與USIM卡的綜合體，其邏輯結(jié)構(gòu)見圖1。為了保證UE與網(wǎng)絡(luò)間的正常通信及業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，通過對ME與USIM卡間的Cu接口進(jìn)行全面的測試驗(yàn)證能夠保證二者作為一個整體協(xié)同工作。

圖1　移動終端/用戶設(shè)備的邏輯結(jié)構(gòu)

    USIM是通用用戶身份識別模塊（Universal Subsciber Identity Module）的簡稱，其物理實(shí)體為通用集成電路卡（Universal Integrated Circuit Card），即UICC，而USIM實(shí)際上是建立在UICC上的一種主要用于終端用戶身份識別的應(yīng)用。UICC卡分為ID-1 UICC和Plug-in UICC兩類，其區(qū)別主要在于物理外形尺寸及應(yīng)用環(huán)境。目前一般3G終端中使用的是后者——插入式UICC，它實(shí)現(xiàn)了平臺和應(yīng)用的分離。USIM應(yīng)用只是UICC平臺上的第一個應(yīng)用，而像電子簽名一類的非電信應(yīng)用或電信增值應(yīng)用，均可以建立在此平臺之上。除此之外，由于USIM卡中存儲著用于用戶身份驗(yàn)證、鑒權(quán)加密以及系統(tǒng)登錄的重要信息，因此USIM在安全機(jī)制，鑒權(quán)方式等方面也有了進(jìn)一步的加強(qiáng)和完善。隨著USIM功能的不斷增強(qiáng)，針對USIM以及Cu接口的測試也變得日益重要和復(fù)雜，這方面的相關(guān)測試主要包括：USIM/ME接口一致性測試；（Cu）接口USAT測試以及USIM一致性測試。

    USIM/ME接口一致性測試（一級標(biāo)題）

    USIM/ME接口一致性測試的主要目的是保證終端與USIM間的信息交互符合相關(guān)測試規(guī)范的要求，通過觀察Cu接口的信令交互過程及針對各種電氣指標(biāo)的測試，驗(yàn)證終端與USIM卡協(xié)同工作的能力。USIM/ME接口一致性測試所依據(jù)的規(guī)范分為兩部分，分別是3GPP的TS31.121針對USIM/ME接口應(yīng)用特性方面的一致性測試和ETSI的TS 102 230針對終端與USIM在電氣、邏輯特性等方面的一致性測試。

    USIM/ME接口一致性測試是通過對USIM的模擬，驗(yàn)證終端在與USIM配合工作時，其行為是否和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的相一致，這部分測試關(guān)系到終端能否在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中正常工作，因此是運(yùn)營商和手機(jī)廠家都非常關(guān)注的一項(xiàng)測試。以歐洲權(quán)威的認(rèn)證機(jī)構(gòu)GCF（Global Certification Forum）為例，目前GCF通過對測試項(xiàng)目重要程度的判斷，將其要求的所有測試項(xiàng)目分為7個級別（Batch），其中USIM/ME接口一致性測試與射頻一致性測試及部分協(xié)議一致性測試一起被列入了第一優(yōu)先級，也就說WCDMA或TD-SCDMA終端若想得到歐洲各大運(yùn)營商的認(rèn)可，順利進(jìn)入歐洲市場就必須通過USIM/ME接口一致性測試，其重要程度可見一斑。

    1.USIM/ME接口一致性測試：應(yīng)用特性方面

    對于USIM/ME接口應(yīng)用特性方面的一致性測試的主要測試內(nèi)容包括：

    * 簽約相關(guān)過程測試：主要針對IMSI/TMSI的處理過程及接入控制的處理過程進(jìn)行測試。
    * 安全相關(guān)過程測試：主要針對終端在PIN的處理、FDN的處理、BDN的處理以及AoC的處理等方面的信令流程進(jìn)行測試。
    * 簽約無關(guān)過程測試：包括電話本處理過程、短消息處理報告等。

    USIM/ME接口應(yīng)用特性方面的一致性測試所需測試儀表的功能要求是對USIM應(yīng)用進(jìn)行模擬并能夠?qū)u接口的消息流程進(jìn)行實(shí)時的跟蹤和顯示，同時利用Uu接口的測試儀表進(jìn)行輔助的監(jiān)測，測試環(huán)境如圖2所示。

 圖2　Cu接口測試環(huán)境（一）

    USIM卡模擬器提供各測試項(xiàng)所需的USIM卡中的測試數(shù)據(jù)文件，模擬USIM卡各種正常和異常的操作過程、信號或數(shù)據(jù)輸出。終端直接對USIM模擬器進(jìn)行操作，USIM卡模擬器監(jiān)視Cu接口的信號和數(shù)據(jù)流，終端對USIM卡的數(shù)據(jù)讀寫操作結(jié)果可以通過USIM卡模擬器來確認(rèn)。

    對于不要求USIM卡進(jìn)行異常操作的測試用例，還可以采用真實(shí)的USIM卡進(jìn)行測試。測試系統(tǒng)配置如圖3，包含的測試設(shè)備包括：USIM卡、USIM卡讀寫器、Cu接口監(jiān)視器、終端以及系統(tǒng)模擬器。終端直接對真實(shí)的USIM進(jìn)行操作，在操作過程中，通過Cu接口監(jiān)視器監(jiān)視Cu接口的信號和數(shù)據(jù)流，終端對USIM卡中數(shù)據(jù)的讀寫操作結(jié)果通過USIM卡讀寫器讀取USIM卡中的文件來驗(yàn)證。各測試項(xiàng)所需的USIM卡中的測試數(shù)據(jù)可以通過USIM卡讀寫器寫入到USIM卡中。

 圖3　Cu接口測試環(huán)境（二）

    2.USIM/ME接口一致性測試：電氣、邏輯特性方面

    對于USIM/ME接口電氣、邏輯特性方面的一致性測試的主要測試內(nèi)容包括：

    * UICC-終端接口的電氣特性測試；
    * 初始通信測試；
    * 傳輸協(xié)議測試；
    * 獨(dú)立于應(yīng)用的程序等。

    對于電氣和邏輯特性的Cu接口一致性測試不需要系統(tǒng)模擬器的配合，其他測試設(shè)備與應(yīng)用特性測試基本一致。

    UICC-終端（Cu）接口USAT測試

    USAT（USIM應(yīng)用工具箱）是USIM Application Toolkit的縮寫，這部分測試主要關(guān)注UICC-終端（Cu）接口的USAT應(yīng)用特性，其目的是為了保證終端與USIM的互操作性。

    在不支持USAT的傳輸協(xié)議中，終端總是處于控制地位，發(fā)送指令給UICC，UICC則不能發(fā)送指令給終端，這限制了引入UICC的新特性。為了解決此類問題，在Cu接口的協(xié)議棧中引入USAT協(xié)議層，USAT層在傳輸層提供的服務(wù)基礎(chǔ)之上提供了一種服務(wù)機(jī)制，允許UICC應(yīng)用與支持這種機(jī)制的終端進(jìn)行交互和操作，使得UICC可以主動要求終端執(zhí)行某個操作。支持USAT的Cu接口的協(xié)議棧如圖4所示。

圖4　支持USAT功能的Cu接口協(xié)議棧

    USAT通過一組指令（TERMINAL PROFILE、FETCH、主動式指令、ENVELOPE、TERMINAL RE-SPONSE、狀態(tài)字SW1 SW2“91 XX”或“93 00”）實(shí)現(xiàn)這種服務(wù)機(jī)制。支持USAT功能的UICC應(yīng)支持上述指令。

    對于終端來說USAT為可選功能，支持USAT功能的終端和UICC在Cu接口上的過程包括：終端的PROFILE下載過程；主動式UICC會話過程；Envelope命令過程以及主動輪詢過程。

    UICC-終端（Cu）接口USAT測試的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是3GPP TS 31.111（ETSI TS 131 111），國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也正在進(jìn)行中。根據(jù)測試項(xiàng)目以及測試數(shù)據(jù)跟蹤采集的要求，本部分測試所需要的儀表與USIM/ME接口一致性測試基本一致。主要的測試內(nèi)容包括：

    * Profile下載的處理
    * 主動式指令測試
    * ENVELOPE指令測試

    UICC-終端（Cu）接口USAT測試雖然目前還未被GCF列為正式的準(zhǔn)入測試項(xiàng)目，但隨著3G業(yè)務(wù)與應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，USAT的應(yīng)用勢必日益廣泛?？梢哉fUSAT的應(yīng)用為電信增值業(yè)務(wù)搭建了一個廣闊的平臺。

    USIM一致性測試

    USIM一致性測試主要是對USIM卡的物理特性及應(yīng)用特性所進(jìn)行的測試，其目的是驗(yàn)證USIM卡的基本特性是否與規(guī)范的要求一致，以保證USIM卡的適用性和可靠性，應(yīng)該說這部分測試是專門針對USIM卡的基本測試。

    關(guān)于USIM的物理、電氣特性的技術(shù)要求依據(jù)規(guī)范ETSI TS102.221，關(guān)于應(yīng)用特性的技術(shù)要求依據(jù)規(guī)范3GPP 31.102。USIM一致性測試所依據(jù)的測試規(guī)范是3GPP TS31.122，所需測試設(shè)備主要包括：ME模擬器；觸電壓力測試設(shè)備；溫度可控設(shè)備；溫度測量設(shè)備；電壓測量設(shè)備等等。主要測試內(nèi)容如下：

    * 物理特性測試
    * 電氣特性測試
    * 初始通信建立流程測試
    * 傳輸協(xié)議測試
    * 應(yīng)用及文件格式測試
    * 安全特性測試
    * USIM指令測試
    * UICC特性測試

    目前，USIM一致性測試并沒有被國際上比較權(quán)威的認(rèn)證組織列為必測項(xiàng)目，這一方面是由于USIM/ME接口一致性測試已經(jīng)全面驗(yàn)證了終端與標(biāo)準(zhǔn)USIM模擬器的配合情況，進(jìn)而保證了終端與網(wǎng)絡(luò)的良好互通；另一方面，從測試性質(zhì)來說，本部分測試更適合用做USIM提供商的內(nèi)部測試。

    小結(jié)

    本文就USIM相關(guān)的測試內(nèi)容、測試依據(jù)規(guī)范以及測試所需儀表進(jìn)行了相應(yīng)介紹。在以業(yè)務(wù)和應(yīng)用為主旋律的3G時代，基于USIM卡的應(yīng)用將會更加廣泛，通過對USIM進(jìn)行全面測試可以提高和加強(qiáng)卡與終端的一致性，為3G豐富多彩的業(yè)務(wù)提供可靠的保證。