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A. 請問吸煙對孩子影響有那些
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保護兒童免遭二手煙危害
前 言
2008年2月4日,UICC發行了《保護兒童免遭二手煙危害》的宣傳冊。
3年前,UICC發起了世界癌症宣傳運動,旨在喚醒公眾的抗癌意識。然而在很多國家,這項活動的影響力仍然不及其他衛生宣傳活動。
2007年世界癌症日是該活動的第二階段,其主要目的是保護兒童健康以及預防癌症。「今日的兒童,明日的世界」活動的目的在於向家長、醫護人員以及決策制定者傳達以下信息:
1、為兒童營造無煙環境
2、鼓勵以健康飲食和體育鍛煉為基礎的能量均衡的營養方式
3、了解針對引起肝癌和宮頸癌病毒的疫苗
4、教育兒童避免過度暴露於紫外線照射
2008年世界癌症日上,UICC以「我愛我的無煙童年」為主題,強調了上述四條信息中的第1條,目的是為了讓兒童在無煙環境中成長。目前,全世界有7億兒童(占所有兒童的一半)呼吸著煙草污染的空氣。
我們要傳達的信息十分明確:「被動吸煙有害健康。二手煙沒有所謂的安全范圍,請為我們的孩子營造無煙的童年。」這份報告向您揭示了其中的原委。
UICC是一個致力於全球抗癌事業的非政府組織,這本由UICC出版的報告可為全世界抗癌組織、控煙組織、醫護工作者、社區負責人、政治決策者提供指南,協助他們為今日的兒童、明日的成人的健康做出貢獻。
UICC感謝那些為此報告的撰寫做出貢獻的專家作者,感謝美國抗癌協會、約翰霍普金斯公共衛生學院的專業指導,感謝布隆伯格慈善基金提供資金。同樣感謝疾病防控中心、葛蘭素史克、MDS、默克、輝瑞及輝瑞基金的慷慨支持,是他們的貢獻使「今日的兒童,明日的世界」活動得以成功開展。
在世界衛生組織《煙草控制框架公約》(fctc)中提到,「暴露於二手煙會導致死亡、疾病以及殘疾」,UICC及其會員組織應在各國宣傳這一信息,促進相應行動的產生。
承認該公約的國家需要立法禁止在工作地點及公共場所吸煙,避免其公民遭受二手煙的侵害。但是立法並不能保證兒童在任何場合都能完全遠離二手煙,尤其在自己的家中。要保證兒童生活在無煙的環境中,就要依靠家長和其他成人的共同努力。這份報告詳細列出了我們應該為孩子所做的事情。保證孩子遠離煙草污染需要我們所有的人攜手行動起來。
介紹
二手煙對非吸煙人群造成危害(如導致早產兒死亡)這一科學共識促使許多國家禁止在公共場合和工作地點吸煙,從而保護非吸煙人群的健康。世界衛生組織的的全球《煙草控制框架公約》第8條倡議各國通過立法保護非吸煙者免受煙草的危害,並要求認可該公約的國家(目前為151個)在公共場所實施禁止吸煙的法令。條文要具體規定禁止在室內工作地點、公共交通工具及室內公共場所吸煙。
這些規章措施旨在使人們避免暴露於二手煙。然而在家或車中等一些重要的地方,孩子們與吸煙的父母及其他的成年人在一起,便無法避免二手煙的侵害。因此,像《煙草控制框架公約》這樣的煙草控制條款推出雖然很必要,但也無法充分保護非吸煙者。倘若全世界有一半的孩子(大約7億兒童)遭受二手煙的侵害,那我們就必須行動起來,採取有效的措施。很多確鑿的證據顯示二手煙直接威脅著身體健康。二手煙會引起過早死亡,而且還會使不吸煙的兒童和成人患病。兒童、嬰兒和胎兒最容易受二手煙的影響。因為兒童呼吸更快,身體各方面的活動比成年人更旺盛,他們會從煙草煙霧中吸入比成人更多的有害物質。同時兒童不能很好的將二手煙中的有害成分代謝並排泄出去,這些成分會長時間留在體內。另外,與成年人相比,幼兒更難於脫離吸煙環境,所以他們更有可能長時間遭受二手煙的嚴重侵害。
從美國和加拿大收集的兒童活動時間等相關數據來看,幼兒更多的時間(4/5)會呆在家裡,這也就意味著如果父母吸煙的話孩子可能會長時間暴露於二手煙環境中。值得注意的是,這種暴露很可能在孩子出生前就已經開始了。對於吸煙的孕婦,其體內的胎兒很容易受到二手煙的影響,因為煙中的有害物質如尼古丁,一氧化碳、氰化物等可以穿過胎盤進入胎兒體內。二手煙的一些有害效應對嬰兒和兒童的危害是特異性的。一般來說,吸煙母親產下的嬰兒其體重都比不吸煙母親產下的嬰兒體重低。暴露於二手煙的嬰兒患嬰兒猝死綜合症(SIDS)的風險升高。暴露於二手煙環境的嬰幼兒發生上呼吸道感染、哮喘、咳嗽、呼吸困難和中耳炎等病症風險均增加。
兒童經常在不知不覺中就被置於二手煙的環境,因為成年人常在他們生活、工作和娛樂的場所吸煙。盡管現在越來越多的國家開始禁止在公共場合和工作地點吸煙,然而在家裡、車里或其他的場合就無法保證孩子們不受二手煙的侵害。
我們的這份報告介紹了一些使兒童免受二手煙侵害的方法,分析了兒童如何暴露於二手煙環境並討論了二手煙對健康的危害。我們回顧了目前已知的一些旨在減少二手煙危害的政策和干預措施,並給出了一些建議以更好的保護我們的下一代。
第一章 被動吸煙的暴露情況
兒童是如何暴露於被動吸煙環境的?
香煙燃燒產生的煙霧,包含4000多種化學物質(其中60多種能夠或可疑致癌),其中還含有可進入肺臟的微粒和有毒化學物質,如尼古丁、砷、一氧化碳、氰化物等。在兒童停留場所吸煙或厭惡煙霧漫及兒童所在房間都會導致其被動吸煙。煙霧的濃度取決於幾項因素,在本章後面的內容中將會對此進行討論。在很多場合兒童都可能暴露於被動吸煙的環境。
二手煙(second hand smoke,SHS)包含數百種有毒污染物和數十種化學致癌物。
已經確認了二手煙中的數百種有毒或致癌物質,表1列出了其中的一部分
表1二手煙中的有毒化學物質
二手煙含有 同時見於
丙酮 脫漆劑
砷 螞蟻毒素
丁烷 打火機燃料
鎘 電池
一氧化碳 汽車尾氣
DDT(二氯二苯三氯乙烷) 殺蟲劑
甲醛 屍體防腐液
氰化氫 執行死刑時用的氣體
甲醇 火箭燃料
尼古丁 殺蟑螂葯
苯酚 廁缸消毒劑
丙二醇 防凍劑
甲苯 工業溶劑
氯乙烯 塑料
二手煙中的一些氣體或顆粒可以被人吸入並沉積於肺內,引起炎症反應及細胞損傷,同時還可以破壞控制呼吸運動的神經細胞,這可能與哮喘和慢性阻塞性肺病有關系。
如何測量二手煙的暴露情況?
可以通過測量空氣中的SHS的成分(外部暴露的標志)或者已吸入體內的化學物質(生物標志)反映二手煙的暴露情況。
空氣中最常見的二手煙成分為可吸入懸浮顆粒(RSPs)、尼古丁和一氧化碳。可以將監測器置於個體或其停留的環境中來測量上述指標,為二手煙的暴露情況提供客觀證據,並可以藉此判定哪些場所二手煙的暴露最嚴重。
室內RSPs的水平依吸煙人數、房間大小及通風率的不同而有所差異,在有人吸煙的前提下,室內空氣中的RSPs濃度介於25~1900μg/m3之間。在有人吸煙的房間,RSPs的濃度比無煙房間的RSPs的濃度高3倍。在一個通風較差的房間,即使只吸一支煙也會使空氣中產生較高濃度的有害物質。
尼古丁是香煙煙霧的特有成分,因易於檢測,已被視為二手煙的一項重要標志。在吸煙者的家中,空氣中尼古丁的濃度介於2~10μg/m3,比無煙家庭空氣中的尼古丁濃度高出60倍,即使將室內空氣加以稀釋,二手煙污染物的濃度業超出政府規定的濃度界限。每吸一支煙就會產生1.4mg尼古丁,13.3RSPs以及58.5mg一氧化碳。
當非吸煙者處於吸煙環境時,他們會吸收代謝香煙煙霧中的一些成分。煙霧在體內的生物標志是被動吸煙的證據。目前最常用的生物標志為尼古丁及其代謝物可替寧,其他方法包括檢測兒童體內煙草特異致癌物的分解產物以及與蛋白質或DNA結合的物質。對吸煙孕婦而言,香煙中的有害成分會通過血液進入胎兒體內。在煙草煙霧中發現一種可以導致遺傳損傷的物質—4-氨基苯胺,它能穿過胎盤並與胎兒血紅蛋白相結合。此外,一項研究發現,在家中被動吸煙的兒童與非被動吸煙的兒童相比,其尿液中尼古丁的含量更高。
質量平衡模型:減少被動吸煙
兒童被動吸煙的程度取決於二手煙的濃度及暴露時間。
即使房間有足夠的通風,也不能有效保護兒童不受二手煙侵害
質量平衡模型
上述質量平衡模型顯示:二手煙濃度受多種因素影響,受源強度的影響最大。二手煙的源強度取決於吸煙人數及其吸煙量。足夠的通風並不能有效避免被動吸煙,空氣凈化器也不能完全清除空氣中的二手煙成分。因此,負責制定建築物通風標準的美國採暖、製冷和空調工程師學會(ASHARE)指出,在吸煙的情況下,通風並不能保證健康無害的室內空氣。通風還會使帶有二手煙成分的空氣擴散到其他地方,造成危害。
目前兒童被動吸煙的現狀如何?
在全世界范圍內,每10名兒童中有5名暴露於二手煙;在東歐,每10名兒童中有8名被動吸煙。(圖一、圖2和表2暫略)
不同場所二手煙暴露的水平如何?
家中
如前所述,家是兒童成長最重要的場所,因此也最容易成為兒童被動吸煙的溫室。一些研究對家庭二手煙的濃度進行了檢測,結果顯示:在美國,吸煙者家中每立方米空氣中尼古丁含量平均為1-3μg。還有一項研究顯示,與吸煙者結婚的非吸煙者體內尼古丁含量高於那些與非吸煙人者結婚的非吸煙人群。
交通工具
被動吸煙的第二大重要場所就是交通工具,尤其是私人車輛,這不只是因為人們在車中停留的時間長,還因為車中二手煙的濃度常常較高。一項研究顯示,在汽車中吸一支煙就可以使車內空氣中RSPs大大增加。在車窗關閉情況下,吸煙時車內RSPs濃度可達272μg/m3,車窗打開的情況下為51μg/m3.日常生活中,兒童在車內可能停留的時間有限,但是車內吸煙可能對它們造成嚴重的危害,尤其對於那些患有哮喘及其他易受煙草煙霧影響的疾病兒童更是如此。
兒童保育機構
保育機構和學校也常常是兒童被動吸煙的場所。這些單位是家以外兒童停留時間最長的地點,因此有必要為他們創造一個無煙的環境。
第二章 被動吸煙對健康的危害
二手煙對兒童有哪些危害?
增加嬰兒不明原因死亡的幾率
易導致低出生體重兒
易導致頻繁的耳部感染
損害兒童肺部的發育
導致兒童支氣管炎和肺炎
導致學齡兒童發生哮喘、咳嗽和喘鳴
兒童時期被動吸煙可導致成年後的一些健康問題。
第三章 政策與措施
公共場所
禁煙法令可以避免兒童被動吸煙
公共及工作場所也是政府規定的禁煙范圍,很多國家已經制定相關政策禁止並限制在公共及工作場所吸煙,堅決實施和執行這些無煙政策,是保護孩子在家以外的場所免受被動吸煙危害的最有效的方法。
這些「無煙令」限制的松緊程度不同,一些無煙令規定,大部分公共場所都要禁煙,但也有一些特定的場所和吸煙室是允許吸煙的。而其他一些無煙令則禁止在所有密閉的公共場所吸煙,沒有例外,2004年3月29日,愛爾蘭成為第一個執行百分之百無煙令的國家,法令規定禁止吸煙的范圍包括所有密閉的工作場所、飯店和酒吧,自此又有幾個國家通過了百分之百禁煙令,其中包括英國,紐西蘭,烏拉圭,百慕大,不丹和伊朗。另外,世界上一些地域性權力機構已經頒布百分之百無煙令,還有一些機構也正在推進這些法令的制定,大部分權力機構只具備相關規定但沒有立法,這樣孩子們就極易在公共場合受到被動吸煙的侵害。
人們支持在公共場所禁止吸煙的法令
在全世界做的各種調查顯示,無論是成人還是孩子都很支持在公共場合禁止吸煙的法令。對愛爾蘭成年吸煙者做的一份調查顯示,在禁煙法令頒布之前,只有40%的人支持在工作場所進行全面禁煙,而法令執行後,支持者增至65%。與其相似,全球青年煙草調查也顯示,在全球范圍內,有79%以上的學生都支持在公共場所禁止吸煙的法令。(表三暫略)
這些調查結果說明,無論是吸煙者還是非吸煙者,對公共場所吸煙的禁令都是很支持的。這也預示著今後我們在公共場所禁煙的努力會取得很好的效果。
制定禁止在公共場所吸煙的規章制度是很有必要的,但並不是充分保護孩子免受被動吸煙危害的最有效的方法,因為這些規章制度並沒有涵蓋家或車這些孩子們經常停留的地方,而一些父母和其他成年人很可能在這些場所吸煙。然而,落實在家以外場所禁止吸煙的法令確實能促使一些人放棄吸煙,而一些家庭也因此在自己家中完全禁煙。
在家中
創造百分之百無煙的家庭環境是充分保護孩子和非吸煙者在家裡免受被動吸煙侵害的唯一途徑。政府的規定通常都不會涉及到個人家庭,而孩子往往非常依賴家庭成員,所以在家中應該自覺限制吸煙以保護孩子免受被動吸煙的侵害,然而,每個家庭對吸煙的限制要求是不一樣的。一些家庭要求在任何時候在家裡的任何地方都不許吸煙;而有些家庭則只要求在某些時候在家裡的某些區域是禁止吸煙的。但是,保護孩子和非吸煙者不受被動吸煙侵害的唯一方法就是在家裡創造絕對無煙的環境。一份對英國的一些家庭的研究報告說明,在有成年吸煙者和嬰兒的家庭中,完全禁煙的家庭的嬰兒與不吸煙家庭的嬰兒相比,二者尿液中可替寧的平均水平存在顯著性差異。但沒有太多吸煙限制的家庭和不禁煙的家庭,其嬰兒尿液中的可替寧平均水平卻沒有明顯差異。
一份2005年蘇格蘭的人口調查顯示,有42%的家庭完全禁煙。2001年挪威的調查顯示有85%的家庭限制家庭成員或其他人在室內吸煙。
從全世界整體水平來看,孩子們在家中仍然遭受著被動吸煙的侵害。我們仍然需要大力推行家庭禁煙的法令,以保證所有孩子生活和娛樂的地方都是絕對安全無煙的佳境,
在交通工具上
全球的一些司法機構正在實踐或探索在有兒童乘坐的交通工具上實行禁煙令的可能性。
就吸煙來說,政府頒布的一些規章制度往往鞭長莫及,不能覆蓋私人的交通工具和家庭。可喜的是,最近一些權力機構已經開始在有兒童乘坐的交通工具上實行禁煙令。在美國的三個州(阿肯色州、路易斯安那州和加利福尼亞州),和美國所屬領土(波多黎各),以及其他一些美國城市都已通過了相關法律,另外,在美國一些州、城市和世界其他地區如塞普勒斯、新斯科舍等都已制定了相關的法令。
一些調查顯示,無論吸煙者還是非吸煙者都支持在有兒童乘坐的交通工具上實行禁煙令。
兒童保育場所與一些家庭場所和交通工具不同,兒童保育場所和學校是政府規定的禁煙場所。事實上,很多國家已經開始實行相關政策,禁止在兒童保育場所和學校吸煙。
在美國,聯邦法律和州法律中都有禁止在教育場所吸煙的相關律條。
歐洲公眾健康聯盟(European Public Health Alliance)公布,歐洲一些國家已經立法,強調在學校及教育場所禁煙。這些國家包括:澳大利亞、丹麥、捷克共和國、愛沙尼亞、芬蘭、冰島、拉脫維亞、葡萄牙、斯洛維尼亞。然而其中只有匈牙利和冰島兩個國家明確禁止在兒童活動區域吸煙。隨著各國開始在公共場所以及工作場合實施禁煙令,兒童保育場所和學校也將成為禁煙令的受惠者。
政策干預
對家長進行禁煙教育能促使其在家中減少吸煙,甚至戒煙。
家庭和交通工具是兒童被動吸煙的主要場所,但這些地方常常被認為不在政府的管轄范圍內。為此,很多國家的公共健康與教育組織已經開始實行教育工程,減少兒童在家中、車里被動吸煙。
除此外,我們也張貼圖畫警示,以呼籲人們不要在兒童面前吸煙,直至戒煙。20多個國家已經頒布法律,並張貼海報,警告人們不要在兒童面前吸煙。還有很多國家正在籌備這項立法。
患有哮喘的兒童在被動吸煙的環境里尤為危險。據歐洲公眾健康聯盟估計,美國每年有20萬至100萬哮喘患兒因被動吸煙而病情惡化。被動吸煙會刺激哮喘的發生和復發。國立心、肺、血液病研究所制定的《哮喘診斷治療准則建議》,應當抓住每一個機會宣教強化「呼吸煙草污染的空氣會引發哮喘」這一信息。此外,准則還指出,哮喘患者不應該允許人們在其家中、車里以及他們身邊吸煙,同時確保兒童保育中心或者學校無人吸煙。
第四章 挑戰和建議
煙草工業是創造無煙環境的最大障礙。
目前已證明,被動吸煙對兒童健康危害頗深。人們試圖位兒童建立無煙環境,以便他們能夠健康的生活、工作和玩耍,但目前最大的挑戰是公眾缺乏對二手煙危害的認識,以及煙草工業對禁煙立法的抵制。煙草商一直否認被動吸煙危害健康,並用商業資助的研究結果來誤導人們,使其對二手煙有害的證據產生懷疑。此外,煙草商發表誤導性的言論,強調禁煙對經濟的負面影響,試圖迫使政府撤銷具有法律效應的禁煙條款,並企圖阻止新的禁煙條款的頒布。發展中國家缺乏完善的控煙宣傳組織和資源來與煙草業抗衡,兒童和成人的吸煙率正在快速增長。但是國際抗癌聯盟(www.uicc.org)、全球無煙合作組織(www.globalsmokefreepartnership.org)和全球控煙網(www.globalink.org)在網站上發布了相關信息及材料以對抗煙草工業宣傳對大眾的誤導。此外,有150個國家認可《世界衛生組織煙草控制框架公約》,這些國家都在實施建設無煙區域的計劃,可是這些行動依然沒有提及在家庭中建立無煙環境。而對於兒童成長,家庭是最重要的場所。
被動吸煙沒有所謂的安全范圍,也沒有數據證明何種程度的通風可以抵禦二手煙的危害。唯一保護兒童免遭二手煙危害的辦法就是在兒童停留的場所建立一個百分之百無煙的環境,如公共場所』家庭『交通工具、幼兒園和學校。全球一些組織已經認識到避免兒童被動吸煙的重要性。許多組織已經就如何保護兒童提出了一系列建議,以此為基礎,我們避免兒童被動吸煙的建議如下:
對於隸屬政府管理的場所,如幼兒園和學校,禁煙條例應是法規而非一種自願政策。自願性政策不能為兒童提供充分保護,因為那些政策並非強制執行,沒有法律支持,即便有人違法,懲罰措施也並不嚴厲,甚至不會受到懲罰。對於政府無法直接干涉的場所如家庭等,應當通過教育措施鼓勵人們執行自願性政策,創造無煙環境。
公共場所。交通工具,兒童保育場所,學校
@所有的政府都應該制定相應的法律要求所有的公共場所百分之百無煙,在公共環境中徹底禁煙。
@所有的政府都應該制定相應的法律禁止在有兒童乘坐的交通工具上吸煙。
@所有的政府都應該制定相應的法律要求在所有的教育系統,學校和兒童保育場所保證百分之百無煙,完全禁止在這些場所吸煙,立法中應該明確,這些禁令不僅適用於注冊的兒童保育中心,同時也適用於家庭是的兒童保育中心。
@法規中應當包括執行的方法和違反禁令的一些懲處措施。
@為了提高人們對這些法令的順從性,改變公眾的態度,立法的同時要加強宣傳和執行力度。
@應當監測和評估法規的執行情況和所產生的影響。
在家中
@應當開展教育活動,宣傳兒童被動吸煙的危害,讓每個人都知道家作為一個很重要的場所極易成為兒童被動吸煙的場所,要鼓勵人們營造無煙家庭。
@香煙的包裝上要注有健康警示,告訴人們兒童被動吸煙的危害,這也是教育宣傳活動的一部分。
@從事兒科的醫務工作者應詢問家庭中煙草的使用情況,向家長和監護人宣傳被動吸煙對健康的負面影響,並提供戒煙指導。
@為了更多的從臨床角度提供有關戒煙和被動吸煙的咨詢,健康從業人員應當接受相關培訓或繼續教育,學習戒煙和減少吸煙的方法。
B. sim卡和usim卡卡號上有什麼區別,怎麼通過卡號來看,誰能幫我看一下卡號是89860113498
SIM卡(Subscriber Identity Mole) ,即用戶識別卡,是全球通數字行動電話的一張個人資料卡。它採用A 級加密方法製作,存儲著用戶的數據、鑒權方法及密鑰,可供GSM系統對用戶身份進行鑒別。同時,用戶通過它完成與系統的連接和信息的交換。
行動電話只有裝上SIM卡才能使用。「SIM卡」有大小之分,功能完全相同,分別適用於不同類型的GSM行動電話。SIM卡可以插入任何一部符合GSM規范的行動電話中,而通話費則自動計入持卡用戶的帳單上,與行動電話無關。
SIM卡的使用,有效的防止了盜用、並機和通話被竊聽,使用戶的正常通信得到了可靠的保障。
為了保證您的行動電話丟失後不被盜用,每張SIM卡都可設置一組個人密碼(PIN碼)來對SIM卡上鎖,它是由用戶自己設定的。只有正確輸入密碼後,手機才會進入正常的使用狀態。連續三次輸入錯誤的個人密碼,手機即會將SIM卡鎖住。發生這種情況,請您立即關機並攜機及SIM卡到無線局營業廳解鎖。如果此時您還繼續操作,將引起SIM卡的自動封毀,給您造成不必要的損失。
USIM卡就是第三代手機卡
USIM: Universal Subscriber Identity Mole(全球用戶識別卡)
全球用戶身份模塊(USIM),也叫做升級 SIM ,是在 UMTS 3G 網路的一個構件。
很多人認為在3G時代,絕大部分應用只能由手機實現,卡片上的有限資源只需實現認證功能就可以了。的確,3G的應用十分復雜,大部分的應用都不能通過STK卡來單獨完成。但USIM卡並不是只能做單純的認證功能,事實證明它正在逐步向移動商務平台、乃至最後的多應用平台過渡,在手機上實現電子錢包、電子信用卡、電子票據等其它應用已不再是難事。這一特點使USIM卡成為了不同行業跨領域合作、相互滲透經營的媒介,如銀行可以參與電信的經營,反之亦然。
除能夠支持多應用之外,USIM卡還在安全性方面對演算法進行了升級,並增加了卡對網路的認證功能,這種雙向認證可以有效防止黑客對卡片的攻擊。同時,USIM卡的電話簿功能更為強大,最多可存入500個電話號碼,並且針對每個電話,用戶還可以選擇是否錄入其它信息,如電子郵件、別名、其它號碼等。
盡管步履蹣跚,但3G還是向我們一步步走來。高額的3G牌照費用也許是許多運營商徘徊不前的原因之一,更重要的是它們對3G應用持以觀望的態度。而且實現基於USIM卡上的多應用還有很多問題亟待解決,如相關的規范不夠完善,缺乏支持這種多應用的手機,更重要的是運營商和相關的企業或政府機構的多方協調會加大這種應用的難度。無論怎樣,第三代移動通信卡片在這方面已經做好了技術准備,相信基於USIM卡的多應用也終會在3G時代得到廣泛使用。
TD-SCDMA的USIM卡在非TD-SCDMA手機上的使用問題,我們經過測試,在其它3G手機上,如WCDMA的機型,USIM卡可以作為一張普通的SIM卡使用,進行GSM網路的通話和信息功能,而在非2G手機上,則顯示「SIM卡」注冊失敗。可見USIM卡本身就是一張TD-SCDMA和GSM 的雙模卡(在USIM卡卡身上亦有說明),但是只能使用在3G手機如K850i、E51或有「3G版本」存在的行貨手機如N73、N95上。
WCDMA和GSM之間的國際漫遊分析
【摘要】文章介紹了GSM和WCDMA系統中不同制式的終端和不同類型用戶標識模塊(SIM、USIM、ISIM)之間的兼容關系。主要討論了WCDMA和GSM系統之間實現國際漫遊的兩種不同操作模式,分析了不同模式下具體的呼叫信令流程和不同的加密方式。
【關鍵詞】2G/3G互操作 WCDMA GSM 國際漫遊 鑒權加密
1 引言
我們知道GSM和WCDMA都是基於GSM-MAP核心網,GSM網路可以平滑演進到WCDMA系統。目前歐洲、亞洲、非洲有很多國家已經建立WCDMA系統。所謂的WCDMA和GSM之間的國際漫遊是指GSM(或者WCDMA)用戶漫遊到國外的WCDMA(GSM)網路,利用拜訪地WCDMA(GSM)網路來為其提供業務服務。
由於各個國家發展的情況存在一定的差異,例如有的國家只存在GSM網路(比如中國),而有的國家則只建設了WCDMA網路(例如日本),而沒有GSM網路。為此3GPP TS 22.100規范指出,WCDMA終端應該可以支持通過GSM的SIM卡來訪問WCDMA網路。當然此時WCDMA網路只能為用戶所提供象GSM系統所能提供的那些業務(WCDMA的特有業務,例如視頻、高速數據通信無法提供)。用戶是否可以通過GSM的SIM卡來訪問WCDMA網路由該WCDMA網路運營商控制。同時3GPP TS 22.101規范指出UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)系統應該允許WCDMA用戶通過GSM終端來訪問GSM網。下面我們就這個問題來分析一下要在這兩個系統之間實現國際漫遊需要什麼條件以及一些關鍵流程。
2 移動終端中的UICC卡
我們知道在3GPP終端設計中一個重要的環節就是通用集成電路卡(UICC,Universal Integrated Circuit Card)的設計。UICC卡是一種可移動智能卡,它用於存儲用戶信息、鑒權密鑰、電話簿、短消息等信息。
在GSM和3GPP規范中,用戶想正常的使用各種業務都必須依靠終端中的UICC卡。如果終端中沒有UICC卡,那麼用戶只能使用緊急呼叫業務(例如110、119)。
用戶只需要將UICC卡從一部終端取出並插入到另一部終端中便可以輕松的將用戶的簽約信息(包括電話簿)從一部終端轉移到另一部終端中。
UICC是定義了物理特性的智能卡的總稱,UICC和終端的介面都是標準的。
UICC可以包括多種邏輯應用,例如用戶標識模塊(SIM,Subscriber Identity Mole)、通用用戶標識模塊(USIM,Universal Subscriber Identity Mole)、IP多媒體業務標識模塊(ISIM,IP Multimedia Service Identity Mole)。當然UICC還可以包括其它應用(電子錢包等)。
2.1 GSM中的SIM
SIM卡是GSM網路中移動終端所使用的智能卡,它用於存儲各種參數和相關用戶信息,例如用戶簽約信息、鑒權密鑰、用戶的優選信息、以及簡訊息。應當注意的是盡管我們經常會把UICC和SIM這兩個術語互換,其實UICC是指物理卡,而SIM是指UICC卡上存儲GSM用戶簽約信息的一個應用。SIM廣泛應用於GSM系統中。
SIM中包括下列信息:
◆國際移動用戶標識(IMSI,International Mobile Subscriber Identity):用戶身份標識,用於接入鑒權。
◆移動用戶ISDN號碼(MSISDN,Mobile Subscriber ISDN Number):移動用戶的手機號碼。
◆密鑰Ki、加密演算法A3、A8:用於鑒權。
◆移動國家碼(MCC,Mobile Country Code)、歸屬PLMN的移動網路碼(MNC,Mobile Network Code):網路標識。
SIM應用在GSM的早期階段就已經進行了標准化。在3GPP中繼續繼承了這些規范(參閱3GPP TS 11.11和3GPP TS 51.011)。
2.2 WCDMA中的USIM
USIM(參閱3GPP TS 31.102)是UICC卡上的另外一種應用。USIM提供了不同於SIM的另外一組參數,它包括用戶簽約信息、鑒權信息、付費方式、用戶短消息等。USIM用於通用移動通信系統(UMTS,Universal Mobile Telecommunication System)網路中,即WCDMA網路中。
當終端(包括電路交換功能和分組交換功能)要使用WCDMA業務時,必須使用USIM。很明顯,SIM和USIM可以共存於同一張UICC卡中。
除了其它信息外,USIM包括下列信息:
◆國際移動用戶標識(IMSI,International Mobile Subscriber Identity):IMSI是分配給每個用戶的唯一標識,該標識對用戶來說是不可見的,而對網路來說是可見的。IMSI作為用戶標識用於鑒權目的。在IP多媒體子系統(IMS,IP Multimedia Subsystem)中其私有用戶標識等價於IMSI。
◆移動用戶ISDN號碼(MSISDN,Mobile Subscriber ISDN Number):在該域中存儲了分配給用戶的一個或者多個電話號碼。在IMS中其公共用戶標識等價於MSISDN。
◆加密密鑰(CK,Cipher Key)和完整性密鑰(IK,Integrity Key):這些密鑰用於空中介面中數據的加密和完整性保護。USIM單獨存儲在電路域和分組域使用的密鑰。
◆短消息(SMS,Short Message Service):USIM可以存儲短消息以及相關的數據,例如發送者、接收者、狀態等。
◆短消息參數:該域用於存儲與SMS業務有關的配置數據,例如SMS中心地址、支持的協議等等。
◆多媒體消息業務(MMS,Multimedia Message Service)用戶連接性參數:該域用於存儲與MMS業務相關的配置數據,例如MMS伺服器地址、MMS網關地址。
◆MMS用戶優選信息:該域用於存儲與MMS業務有關的用戶優選信息,例如發送報告標志、優先順序、到期信息等。
USIM卡和SIM卡相比有如下特點:
◆相對於SIM卡的單向鑒權(網路鑒權用戶),USIM卡鑒權機制採用雙向鑒權(除了網路鑒權用戶外,用戶也鑒權網路),有很高的安全性。
◆於SIM卡電話薄相比,USIM卡電話薄中每個聯系人可以對應多個號碼或者昵稱。
◆相對SIM卡機卡介面速率,USIM卡機卡介面速率大大提高(230kbps)。
◆相對SIM卡對邏輯應用的支持,USIM可以同時支持4個並發邏輯應用。
2.3 3GPP IMS中的ISIM
在UICC中還可以實現ISIM應用(參閱3GPP TS 31.103)。ISIM僅用於3GPP IMS系統中。它包括了在IMS系統中用於用戶標識、用戶鑒權和終端配置的有關參數。ISIM可以跟單獨與SIM或USIM共存於一張UICC卡上,當然也可以同時與SIM和USIM共存於一張UICC卡上。
在ISIM中包括的主要參數有:
◆私有用戶標識(Private User Identity):在ISIM中只能有一個私有用戶標
◆公共用戶標識(Public User Identity):在ISIM中可以存儲一個或者多個公共用戶標識的SIP(Session Initiation Protocol) URI。
◆歸屬網路域URI:ISIM中存儲了包括歸屬網路域名的SIP URI,用於在注冊過程中找到其歸屬網路的地址。在ISIM中只能存儲一個歸屬網路域名URI。
◆長期加密(Long Term Secret):用於鑒權目的,用於計算終端和網路之間使用的完整性密鑰和加密密鑰。IMS終端利用完整性密鑰來保護IMS終端和代理呼叫會話控制功能(P-CSCF,Proxy-Call Session Control Function)之間SIP信令的完整性。如果信令需要保密,那麼IMS終端將利用加密密鑰來對IMS終端和P-CSCF之間的SIP信令進行加密和解密。
除了ISIM外,使用USIM也可以訪問3GPP IMS網路,但是需要對終端的軟體進行適當的修改。由於SIM應用的安全等級較低,所以3GPP IMS系統不允許通過SIM來訪問。
2.4 小結
目前UICC卡一般同時包括USIM和SIM兩個模塊,此時稱為復合USIM卡(它可以兼容GSM終端和WCDMA終端),如果UICC中只包括USIM模塊,那麼稱為純USIM卡。
WCDMA終端在機卡介面上具備後向兼容性,兼容USIM卡(復合USIM卡和純USIM卡)和GSM的SIM卡。
GSM終端兼容GSM的SIM卡和WCDMA的復合USIM卡,不兼容純USIM卡。
WCDMA雙模終端無論插入SIM卡或者USIM卡(復合USIM卡或者純USIM卡)都可以接入GSM無線網路或者WCDMA無線網路。
GSM終端插入SIM卡或復合USIM卡只能接入GSM無線網路。
SIM卡可以應用於GSM、WCDMA、TD-SCDMA系統中。
USIM卡可以應用於GSM、WCDMA、TD-SCDMA系統中。
如果用戶想使用IMS業務,那麼在UICC卡中必須同時包括USIM和ISIM,如果只有USIM的話,可以通過修改終端中的軟體來實現對IMS的訪問(Release 5),在將來的標准中不排除在UICC卡中只需要ISIM即可訪問IMS。
3 WCDMA和GSM的空中介面
WCDMA是從GSM系統演進而來,它們使用相同的核心網,但是其空中介面部分卻有巨大差別,圖2是WCDMA R4網路結構圖,從圖中可以看出GERAN和UTRAN公用同樣的核心網。
表1列舉了WCDMA和GSM在空中介面上一些最主要的差別:
表1 WCDMA和GSM空中介面關鍵參數對比
WCDMA
GSM
多址方式
CDMA
TDMA
載波帶寬
5MHz
200kHz
調制方式
QPSK(前向)、BPSK(反向)
GMSK
分集方式
多徑分集(RAKE接收機)
慢跳頻
頻率復用因子
1
1~18
語音編碼
AMR
RPE-LTP-LPC
信道編碼
卷積碼、Turbo碼
卷積碼
3.1 多址方式
從表中可以看出WCDMA採用碼分多址方式,用戶和信道都是通過不同的碼子來區分,也就是說不同的用戶可以在相同的頻率、相同的時隙中同時進行通信。GSM系統採用時分多址方式,用戶和信道是通過不同的時隙來區分,也就是說在某一時刻,一個時隙只能分配給一個用戶使用。
在WCDMA中分別用到了信道化碼和擾碼,其信道化碼採用正交可變擴頻因子(OVSF,Orthogonal Variable Spreading Factor)來實現,OVSF具有很好的互相關性,即不同碼子之間是完全正交的。而其擾碼則通過偽隨機序列來實現,偽隨機序列具有良好的自相關性,即同步時會有很大的峰值。
3.2 載波帶寬
在WCDMA中其擴頻碼片速率是3.84Mbps,所以經過調制後其信號帶寬為5MHz。WCDMA是碼分多址(CDMA,Code Division Multiple Access)頻分雙工(FDD,Frequency Division Duplex)系統,所以上下行總共佔用10MHz帶寬。這也是WCDMA稱為寬頻CDMA的原因。對GSM來說,信息經過信道編碼後的最終速率為270.8Kbps,經過高斯最小移頻鍵控(GMSK,Gaussian Minimum Shift Keying)後其信號帶寬為200KHz,GSM是時分多址(TDMA,Time Division Multiple Access)頻分雙工系統,所以上下行總共佔用400KHz的帶寬。
3.3 調制方式
WCDMA系統採用了二進制移相鍵控(BPSK,Binary Phase Shift Keying)和四進制移相鍵控(QPSK,Quadrature Phase Shift Keying),對於BPSK來說就是將每個比特(0或者1)映射成相位0或者π,而QPSK則將兩個比特分別映射成相位0、π/4、π/2、3π/4。此時調制信號的頻率保持不變。
GSM系統採用的是GMSK調制方式,GMSK屬於連續相位調制,是在MSK調制之前加入高斯濾波器,其目的是使調制信號的主瓣滾降的更快。該調制信號的頻率是變化的。
3.4 分集方式
分集(Diversity)是為了提高通信系統的可靠性。在WCDMA系統中,利用CDMA固有的抗多徑衰落能力,將從不同方向反射過來的多徑信號通過RAKE接收機進行最大比合並(MRC,Maximal Ratio Combining),從而將本來對通信可靠性有害(多徑信號會造成多徑衰落,即頻率選擇性衰落)的多徑信號變成對通信有益的信號。
在GSM系統中採用了慢跳頻技術,通俗點說就是將信息分別在不同的頻率上進行傳輸,這樣便可以克服由於某一頻率一直處於深衰落對信號的影響。
3.5 語音編碼和信道編碼
語音編碼和信道編碼一直是資訊理論中研究的重點,語音編碼就是在可以聽懂的基礎上編出盡可能低的比特速率。而信道編碼是通過增加冗餘比特從而保證信息傳輸的可靠性。
WCDMA系統中的語音編碼器採用的是自適應多速率(AMR,Adaptive Multi-Rate)編碼技術。WCDMA系統中的信道編碼包括卷積碼和Turbo(1993年提出)碼,Turbo碼由於具有較大的交織深度(導致傳輸延時增加)和超強糾錯能力,所以通常用在數據通信環境下。
GSM的語音編碼器採用的是規則脈沖激勵長期預測線性預測編碼(RPE-LTP-LPC,Regular Pulse Excited-Long Term Prediction-Linear Predictive Coding)技術。GSM中的信道編碼採用的是卷積碼。
3.6 小結
通過上面的敘述,可以得出很簡單的結論,即當終端處於某種蜂窩網路的覆蓋范圍內時,終端要想正常工作,其前提條件就是終端必須跟基站必須是同一制式。也就是說當終端處於WCDMA基站覆蓋時,該終端必須是WCDMA終端(WCDMA/GSM雙模終端當然沒有問題);當處於GSM基站覆蓋時,該終端必須是GSM終端(WCDMA/GSM雙模終端顯然沒有問題)。
4 WCDMA和GSM實現國際漫遊的兩種方式
目前WCDMA和GSM之間實現國際漫遊的方式主要有兩種:一是在國內辦理租機租卡呼轉漫遊業務;二是自備雙模終端到國外實現GSM和WCDAM之間的自動漫遊。下面我們將分別以中國和日本之間的GSM、WCDMA國際漫遊為例進行分析。
4.1 租機租卡呼轉漫遊
當中國GSM用戶要漫遊到日本時,由於日本是WCDMA網路,所以用戶在國內開通了租機租卡呼轉漫遊業務,在營業廳租用的手機是日本的WCDMA手機,同時將用戶的GSM手機號呼轉到租用的手機上,這種呼轉屬於無條件呼轉。
假設用戶A要去日本,辦理了租機租卡呼轉漫遊業務,其號碼呼轉到了終端B上,當國內用戶C呼叫用戶A。
(1) MSC接收到被叫用戶號碼A後,通過7號信令網向A的HLR發送send_routing_info消息。
(2)在HLR中可以看到用戶A已經呼轉到了終端B上,此時HLR通過send_routing_info消息將B號碼返回給MSC。
(3) MSC分析得知該號碼是國際號碼後通過向TSMC發送IAM消息,並通過ISC、國際話務中轉商送達日本TMSC。
(4) 日本TMSC收到IAM消息後,通過7號信令向終端B的HLR發送send_routing_info消息。
(5)終端B的HLR已知目前為終端B提供服務的MSC,隨後向該MSC發送provide_roaming_num消息獲取終端B的MSRN。
(6) MSC將終端B的MSRN通過provide_roaming_num_ack消息返回給HLR。
(7) 隨後終端B的HLR通過send_routing_num_ack消息將B的MSRN發送給TMSC。
(8) 獲知了終端B的MSRN後,TMSC便通過IAM消息進行隨後的話務接續。
同理可得當日本WCDMA用戶漫遊到中國GSM網路時,也可以在其國內辦理該業務。
4.2 自備WCDMA終端實現GSM到WCDMA的國際漫遊
GSM用戶通過WCDMA終端訪問日本WCDMA網路的簡單鑒權、加密過程:
中國用戶到達日本開機後,首先發起位置更新過程,日本WCDMA MSC收到中國用戶的位置更新請求後,便通過國際7號信令網和中國7號信令網向用戶的HLR發起位置更新請求。隨後HLR通過鑒權請求消息向日本WCDMA MSC發送Triplets(Kc,RAND,SRES)。此時的鑒權過程跟GSM系統的鑒權一樣,即MSC將Kc和RAND下發給終端後,終端利用RAND、Ki通過A3演算法得到SERS,並將該SERS返回給MSC,MSC將比較HLR送來的SERS跟終端送來的是否一致。若一致則鑒權通過,HLR會向日本WCDMA MSC/VLR插入中國用戶的相關數據,同時將這些信息從舊MSC/VLR中刪除。若不一致,則用戶被拒絕。
其實在鑒權完畢後緊接著應該進行空中介面加密過程,不過我們國內沒有採用。在GSM系統中空中介面的加密是通過Kc和A5演算法來完成的,然而當用戶漫遊到日本後,如上圖,對於WCDMA終端和WCDMA MSC都會按照相應的轉換函數將收到的Kc轉換成CK、IK,從而實現加密和完整性保護,可以看出其傳輸的安全性提高了。
4.3 自備GSM終端實現WCDMA到GSM的國際漫遊
日本的WCDMA用戶漫遊到中國後只需更換一部GSM終端就可以了,無需換USIM復合卡。如果用戶使用的是WCDMA/GSM雙模終端則可以實現自動漫遊。我們簡單的看看該場景中的鑒權和加密過程。
當日本用戶漫遊到中國開機後,首先進行位置更新過程,中國GSM MSC收到日本用戶的位置更新請求後,便通過7號信令網向用戶的HLR發起位置更新請求。注意此時日本的HLR是WCDMA HLR,其存儲的是鑒權五元組(Quintets)(RAND,CK,IK,XRES,AUTN),它必須將其轉換為三元組(Triplets),即通過CK、IK計算出Kc,通過XRES計算出SERS。隨後HLR通過鑒權請求消息向中國MSC發送Triplets(Kc,RAND,SRES)。MSC收到Triplets後通過GSM BSS將RAND發送給GSM終端,終端利用該RAND可以計算出CK、IK和RES,隨後終端利用不同的轉換函數分別將CK、IK轉換成KC,將RES轉換成SRES。然後終端將SERS返回給MSC,MSC將從HLR中收到的SRES和從終端收到的SRES進行比較,若一致,則鑒權通過,HLR將用戶相關信息插入到GSM MSC/VLR中,並從舊的VLR中刪除用戶相關信息。完成位置更新過程。若比較結果不一致,則拒絕用戶。雖然我國GSM系統空中介面沒有進行加密,其實在規范中鑒權完畢後由加密過程,即終端和GSM BSS之間通過Kc進行加密操作。
5 結束語
通過上面的分析我們可以看出由於WCDMA和GSM有著相同的核心網,所以只要運營商相互開通WCDMA和GSM之間的業務,用戶只需要更換原來的終端就可以實現自動漫遊,不同的是在空中介面加密過程中需要對鑒權組中的參數進行相應的轉換以適合空中介面的需要。
C. landa系統卡號映射怎麼刪除
SIM卡(Subscriber Identity Mole) ,即用戶識別卡,是全球通數字行動電話的一張個人資料卡。它採用A 級加密方法製作,存儲著用戶的數據、鑒權方法及密鑰,可供GSM系統對用戶身份進行鑒別。同時,用戶通過它完成與系統的連接和信息的交換。
行動電話只有裝上SIM卡才能使用。「SIM卡」有大小之分,功能完全相同,分別適用於不同類型的GSM行動電話。SIM卡可以插入任何一部符合GSM規范的行動電話中,而通話費則自動計入持卡用戶的帳單上,與行動電話無關。
SIM卡的使用,有效的防止了盜用、並機和通話被竊聽,使用戶的正常通信得到了可靠的保障。
為了保證您的行動電話丟失後不被盜用,每張SIM卡都可設置一組個人密碼(PIN碼)來對SIM卡上鎖,它是由用戶自己設定的。只有正確輸入密碼後,手機才會進入正常的使用狀態。連續三次輸入錯誤的個人密碼,手機即會將SIM卡鎖住。發生這種情況,請您立即關機並攜機及SIM卡到無線局營業廳解鎖。如果此時您還繼續操作,將引起SIM卡的自動封毀,給您造成不必要的損失。
USIM卡就是第三代手機卡
USIM: Universal Subscriber Identity Mole(全球用戶識別卡)
全球用戶身份模塊(USIM),也叫做升級 SIM ,是在 UMTS 3G 網路的一個構件。
很多人認為在3G時代,絕大部分應用只能由手機實現,卡片上的有限資源只需實現認證功能就可以了。的確,3G的應用十分復雜,大部分的應用都不能通過STK卡來單獨完成。但USIM卡並不是只能做單純的認證功能,事實證明它正在逐步向移動商務平台、乃至最後的多應用平台過渡,在手機上實現電子錢包、電子信用卡、電子票據等其它應用已不再是難事。這一特點使USIM卡成為了不同行業跨領域合作、相互滲透經營的媒介,如銀行可以參與電信的經營,反之亦然。
除能夠支持多應用之外,USIM卡還在安全性方面對演算法進行了升級,並增加了卡對網路的認證功能,這種雙向認證可以有效防止黑客對卡片的攻擊。同時,USIM卡的電話簿功能更為強大,最多可存入500個電話號碼,並且針對每個電話,用戶還可以選擇是否錄入其它信息,如電子郵件、別名、其它號碼等。
盡管步履蹣跚,但3G還是向我們一步步走來。高額的3G牌照費用也許是許多運營商徘徊不前的原因之一,更重要的是它們對3G應用持以觀望的態度。而且實現基於USIM卡上的多應用還有很多問題亟待解決,如相關的規范不夠完善,缺乏支持這種多應用的手機,更重要的是運營商和相關的企業或政府機構的多方協調會加大這種應用的難度。無論怎樣,第三代移動通信卡片在這方面已經做好了技術准備,相信基於USIM卡的多應用也終會在3G時代得到廣泛使用。
TD-SCDMA的USIM卡在非TD-SCDMA手機上的使用問題,我們經過測試,在其它3G手機上,如WCDMA的機型,USIM卡可以作為一張普通的SIM卡使用,進行GSM網路的通話和信息功能,而在非2G手機上,則顯示「SIM卡」注冊失敗。可見USIM卡本身就是一張TD-SCDMA和GSM 的雙模卡(在USIM卡卡身上亦有說明),但是只能使用在3G手機如K850i、E51或有「3G版本」存在的行貨手機如N73、N95上。
WCDMA和GSM之間的國際漫遊分析
【摘要】文章介紹了GSM和WCDMA系統中不同制式的終端和不同類型用戶標識模塊(SIM、USIM、ISIM)之間的兼容關系。主要討論了WCDMA和GSM系統之間實現國際漫遊的兩種不同操作模式,分析了不同模式下具體的呼叫信令流程和不同的加密方式。
【關鍵詞】2G/3G互操作 WCDMA GSM 國際漫遊 鑒權加密
1 引言
我們知道GSM和WCDMA都是基於GSM-MAP核心網,GSM網路可以平滑演進到WCDMA系統。目前歐洲、亞洲、非洲有很多國家已經建立WCDMA系統。所謂的WCDMA和GSM之間的國際漫遊是指GSM(或者WCDMA)用戶漫遊到國外的WCDMA(GSM)網路,利用拜訪地WCDMA(GSM)網路來為其提供業務服務。
由於各個國家發展的情況存在一定的差異,例如有的國家只存在GSM網路(比如中國),而有的國家則只建設了WCDMA網路(例如日本),而沒有GSM網路。為此3GPP TS 22.100規范指出,WCDMA終端應該可以支持通過GSM的SIM卡來訪問WCDMA網路。當然此時WCDMA網路只能為用戶所提供象GSM系統所能提供的那些業務(WCDMA的特有業務,例如視頻、高速數據通信無法提供)。用戶是否可以通過GSM的SIM卡來訪問WCDMA網路由該WCDMA網路運營商控制。同時3GPP TS 22.101規范指出UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)系統應該允許WCDMA用戶通過GSM終端來訪問GSM網。下面我們就這個問題來分析一下要在這兩個系統之間實現國際漫遊需要什麼條件以及一些關鍵流程。
2 移動終端中的UICC卡
我們知道在3GPP終端設計中一個重要的環節就是通用集成電路卡(UICC,Universal Integrated Circuit Card)的設計。UICC卡是一種可移動智能卡,它用於存儲用戶信息、鑒權密鑰、電話簿、短消息等信息。
在GSM和3GPP規范中,用戶想正常的使用各種業務都必須依靠終端中的UICC卡。如果終端中沒有UICC卡,那麼用戶只能使用緊急呼叫業務(例如110、119)。
用戶只需要將UICC卡從一部終端取出並插入到另一部終端中便可以輕松的將用戶的簽約信息(包括電話簿)從一部終端轉移到另一部終端中。
UICC是定義了物理特性的智能卡的總稱,UICC和終端的介面都是標準的。
UICC可以包括多種邏輯應用,例如用戶標識模塊(SIM,Subscriber Identity Mole)、通用用戶標識模塊(USIM,Universal Subscriber Identity Mole)、IP多媒體業務標識模塊(ISIM,IP Multimedia Service Identity Mole)。當然UICC還可以包括其它應用(電子錢包等)。
2.1 GSM中的SIM
SIM卡是GSM網路中移動終端所使用的智能卡,它用於存儲各種參數和相關用戶信息,例如用戶簽約信息、鑒權密鑰、用戶的優選信息、以及簡訊息。應當注意的是盡管我們經常會把UICC和SIM這兩個術語互換,其實UICC是指物理卡,而SIM是指UICC卡上存儲GSM用戶簽約信息的一個應用。SIM廣泛應用於GSM系統中。
SIM中包括下列信息:
◆國際移動用戶標識(IMSI,International Mobile Subscriber Identity):用戶身份標識,用於接入鑒權。
◆移動用戶ISDN號碼(MSISDN,Mobile Subscriber ISDN Number):移動用戶的手機號碼。
◆密鑰Ki、加密演算法A3、A8:用於鑒權。
◆移動國家碼(MCC,Mobile Country Code)、歸屬PLMN的移動網路碼(MNC,Mobile Network Code):網路標識。
SIM應用在GSM的早期階段就已經進行了標准化。在3GPP中繼續繼承了這些規范(參閱3GPP TS 11.11和3GPP TS 51.011)。
2.2 WCDMA中的USIM
USIM(參閱3GPP TS 31.102)是UICC卡上的另外一種應用。USIM提供了不同於SIM的另外一組參數,它包括用戶簽約信息、鑒權信息、付費方式、用戶短消息等。USIM用於通用移動通信系統(UMTS,Universal Mobile Telecommunication System)網路中,即WCDMA網路中。
當終端(包括電路交換功能和分組交換功能)要使用WCDMA業務時,必須使用USIM。很明顯,SIM和USIM可以共存於同一張UICC卡中。
除了其它信息外,USIM包括下列信息:
◆國際移動用戶標識(IMSI,International Mobile Subscriber Identity):IMSI是分配給每個用戶的唯一標識,該標識對用戶來說是不可見的,而對網路來說是可見的。IMSI作為用戶標識用於鑒權目的。在IP多媒體子系統(IMS,IP Multimedia Subsystem)中其私有用戶標識等價於IMSI。
◆移動用戶ISDN號碼(MSISDN,Mobile Subscriber ISDN Number):在該域中存儲了分配給用戶的一個或者多個電話號碼。在IMS中其公共用戶標識等價於MSISDN。
◆加密密鑰(CK,Cipher Key)和完整性密鑰(IK,Integrity Key):這些密鑰用於空中介面中數據的加密和完整性保護。USIM單獨存儲在電路域和分組域使用的密鑰。
◆短消息(SMS,Short Message Service):USIM可以存儲短消息以及相關的數據,例如發送者、接收者、狀態等。
◆短消息參數:該域用於存儲與SMS業務有關的配置數據,例如SMS中心地址、支持的協議等等。
◆多媒體消息業務(MMS,Multimedia Message Service)用戶連接性參數:該域用於存儲與MMS業務相關的配置數據,例如MMS伺服器地址、MMS網關地址。
◆MMS用戶優選信息:該域用於存儲與MMS業務有關的用戶優選信息,例如發送報告標志、優先順序、到期信息等。
USIM卡和SIM卡相比有如下特點:
◆相對於SIM卡的單向鑒權(網路鑒權用戶),USIM卡鑒權機制採用雙向鑒權(除了網路鑒權用戶外,用戶也鑒權網路),有很高的安全性。
◆於SIM卡電話薄相比,USIM卡電話薄中每個聯系人可以對應多個號碼或者昵稱。
◆相對SIM卡機卡介面速率,USIM卡機卡介面速率大大提高(230kbps)。
◆相對SIM卡對邏輯應用的支持,USIM可以同時支持4個並發邏輯應用。
2.3 3GPP IMS中的ISIM
在UICC中還可以實現ISIM應用(參閱3GPP TS 31.103)。ISIM僅用於3GPP IMS系統中。它包括了在IMS系統中用於用戶標識、用戶鑒權和終端配置的有關參數。ISIM可以跟單獨與SIM或USIM共存於一張UICC卡上,當然也可以同時與SIM和USIM共存於一張UICC卡上。
在ISIM中包括的主要參數有:
◆私有用戶標識(Private User Identity):在ISIM中只能有一個私有用戶標
◆公共用戶標識(Public User Identity):在ISIM中可以存儲一個或者多個公共用戶標識的SIP(Session Initiation Protocol) URI。
◆歸屬網路域URI:ISIM中存儲了包括歸屬網路域名的SIP URI,用於在注冊過程中找到其歸屬網路的地址。在ISIM中只能存儲一個歸屬網路域名URI。
◆長期加密(Long Term Secret):用於鑒權目的,用於計算終端和網路之間使用的完整性密鑰和加密密鑰。IMS終端利用完整性密鑰來保護IMS終端和代理呼叫會話控制功能(P-CSCF,Proxy-Call Session Control Function)之間SIP信令的完整性。如果信令需要保密,那麼IMS終端將利用加密密鑰來對IMS終端和P-CSCF之間的SIP信令進行加密和解密。
除了ISIM外,使用USIM也可以訪問3GPP IMS網路,但是需要對終端的軟體進行適當的修改。由於SIM應用的安全等級較低,所以3GPP IMS系統不允許通過SIM來訪問。
2.4 小結
目前UICC卡一般同時包括USIM和SIM兩個模塊,此時稱為復合USIM卡(它可以兼容GSM終端和WCDMA終端),如果UICC中只包括USIM模塊,那麼稱為純USIM卡。
WCDMA終端在機卡介面上具備後向兼容性,兼容USIM卡(復合USIM卡和純USIM卡)和GSM的SIM卡。
GSM終端兼容GSM的SIM卡和WCDMA的復合USIM卡,不兼容純USIM卡。
WCDMA雙模終端無論插入SIM卡或者USIM卡(復合USIM卡或者純USIM卡)都可以接入GSM無線網路或者WCDMA無線網路。
GSM終端插入SIM卡或復合USIM卡只能接入GSM無線網路。
SIM卡可以應用於GSM、WCDMA、TD-SCDMA系統中。
USIM卡可以應用於GSM、WCDMA、TD-SCDMA系統中。
如果用戶想使用IMS業務,那麼在UICC卡中必須同時包括USIM和ISIM,如果只有USIM的話,可以通過修改終端中的軟體來實現對IMS的訪問(Release 5),在將來的標准中不排除在UICC卡中只需要ISIM即可訪問IMS。
3 WCDMA和GSM的空中介面
WCDMA是從GSM系統演進而來,它們使用相同的核心網,但是其空中介面部分卻有巨大差別,圖2是WCDMA R4網路結構圖,從圖中可以看出GERAN和UTRAN公用同樣的核心網。
表1列舉了WCDMA和GSM在空中介面上一些最主要的差別:
表1 WCDMA和GSM空中介面關鍵參數對比WCDMA
GSM
多址方式
CDMA
TDMA
載波帶寬
5MHz
200kHz
調制方式
QPSK(前向)、BPSK(反向)
GMSK
分集方式
多徑分集(RAKE接收機)
慢跳頻
頻率復用因子
1
1~18
語音編碼
AMR
RPE-LTP-LPC
信道編碼
卷積碼、Turbo碼
卷積碼
3.1 多址方式
從表中可以看出WCDMA採用碼分多址方式,用戶和信道都是通過不同的碼子來區分,也就是說不同的用戶可以在相同的頻率、相同的時隙中同時進行通信。GSM系統採用時分多址方式,用戶和信道是通過不同的時隙來區分,也就是說在某一時刻,一個時隙只能分配給一個用戶使用。
在WCDMA中分別用到了信道化碼和擾碼,其信道化碼採用正交可變擴頻因子(OVSF,Orthogonal Variable Spreading Factor)來實現,OVSF具有很好的互相關性,即不同碼子之間是完全正交的。而其擾碼則通過偽隨機序列來實現,偽隨機序列具有良好的自相關性,即同步時會有很大的峰值。
3.2 載波帶寬
在WCDMA中其擴頻碼片速率是3.84Mbps,所以經過調制後其信號帶寬為5MHz。WCDMA是碼分多址(CDMA,Code Division Multiple Access)頻分雙工(FDD,Frequency Division Duplex)系統,所以上下行總共佔用10MHz帶寬。這也是WCDMA稱為寬頻CDMA的原因。對GSM來說,信息經過信道編碼後的最終速率為270.8Kbps,經過高斯最小移頻鍵控(GMSK,Gaussian Minimum Shift Keying)後其信號帶寬為200KHz,GSM是時分多址(TDMA,Time Division Multiple Access)頻分雙工系統,所以上下行總共佔用400KHz的帶寬。
3.3 調制方式
WCDMA系統採用了二進制移相鍵控(BPSK,Binary Phase Shift Keying)和四進制移相鍵控(QPSK,Quadrature Phase Shift Keying),對於BPSK來說就是將每個比特(0或者1)映射成相位0或者π,而QPSK則將兩個比特分別映射成相位0、π/4、π/2、3π/4。此時調制信號的頻率保持不變。
GSM系統採用的是GMSK調制方式,GMSK屬於連續相位調制,是在MSK調制之前加入高斯濾波器,其目的是使調制信號的主瓣滾降的更快。該調制信號的頻率是變化的。
3.4 分集方式
分集(Diversity)是為了提高通信系統的可靠性。在WCDMA系統中,利用CDMA固有的抗多徑衰落能力,將從不同方向反射過來的多徑信號通過RAKE接收機進行最大比合並(MRC,Maximal Ratio Combining),從而將本來對通信可靠性有害(多徑信號會造成多徑衰落,即頻率選擇性衰落)的多徑信號變成對通信有益的信號。
在GSM系統中採用了慢跳頻技術,通俗點說就是將信息分別在不同的頻率上進行傳輸,這樣便可以克服由於某一頻率一直處於深衰落對信號的影響。
3.5 語音編碼和信道編碼
語音編碼和信道編碼一直是資訊理論中研究的重點,語音編碼就是在可以聽懂的基礎上編出盡可能低的比特速率。而信道編碼是通過增加冗餘比特從而保證信息傳輸的可靠性。
WCDMA系統中的語音編碼器採用的是自適應多速率(AMR,Adaptive Multi-Rate)編碼技術。WCDMA系統中的信道編碼包括卷積碼和Turbo(1993年提出)碼,Turbo碼由於具有較大的交織深度(導致傳輸延時增加)和超強糾錯能力,所以通常用在數據通信環境下。
GSM的語音編碼器採用的是規則脈沖激勵長期預測線性預測編碼(RPE-LTP-LPC,Regular Pulse Excited-Long Term Prediction-Linear Predictive Coding)技術。GSM中的信道編碼採用的是卷積碼。
3.6 小結
通過上面的敘述,可以得出很簡單的結論,即當終端處於某種蜂窩網路的覆蓋范圍內時,終端要想正常工作,其前提條件就是終端必須跟基站必須是同一制式。也就是說當終端處於WCDMA基站覆蓋時,該終端必須是WCDMA終端(WCDMA/GSM雙模終端當然沒有問題);當處於GSM基站覆蓋時,該終端必須是GSM終端(WCDMA/GSM雙模終端顯然沒有問題)。
4 WCDMA和GSM實現國際漫遊的兩種方式
目前WCDMA和GSM之間實現國際漫遊的方式主要有兩種:一是在國內辦理租機租卡呼轉漫遊業務;二是自備雙模終端到國外實現GSM和WCDAM之間的自動漫遊。下面我們將分別以中國和日本之間的GSM、WCDMA國際漫遊為例進行分析。
4.1 租機租卡呼轉漫遊
當中國GSM用戶要漫遊到日本時,由於日本是WCDMA網路,所以用戶在國內開通了租機租卡呼轉漫遊業務,在營業廳租用的手機是日本的WCDMA手機,同時將用戶的GSM手機號呼轉到租用的手機上,這種呼轉屬於無條件呼轉。
假設用戶A要去日本,辦理了租機租卡呼轉漫遊業務,其號碼呼轉到了終端B上,當國內用戶C呼叫用戶A。
(1) MSC接收到被叫用戶號碼A後,通過7號信令網向A的HLR發送send_routing_info消息。
(2)在HLR中可以看到用戶A已經呼轉到了終端B上,此時HLR通過send_routing_info消息將B號碼返回給MSC。
(3) MSC分析得知該號碼是國際號碼後通過向TSMC發送IAM消息,並通過ISC、國際話務中轉商送達日本TMSC。
(4) 日本TMSC收到IAM消息後,通過7號信令向終端B的HLR發送send_routing_info消息。
(5)終端B的HLR已知目前為終端B提供服務的MSC,隨後向該MSC發送provide_roaming_num消息獲取終端B的MSRN。
(6) MSC將終端B的MSRN通過provide_roaming_num_ack消息返回給HLR。
(7) 隨後終端B的HLR通過send_routing_num_ack消息將B的MSRN發送給TMSC。
(8) 獲知了終端B的MSRN後,TMSC便通過IAM消息進行隨後的話務接續。
同理可得當日本WCDMA用戶漫遊到中國GSM網路時,也可以在其國內辦理該業務。
4.2 自備WCDMA終端實現GSM到WCDMA的國際漫遊
GSM用戶通過WCDMA終端訪問日本WCDMA網路的簡單鑒權、加密過程:
中國用戶到達日本開機後,首先發起位置更新過程,日本WCDMA MSC收到中國用戶的位置更新請求後,便通過國際7號信令網和中國7號信令網向用戶的HLR發起位置更新請求。隨後HLR通過鑒權請求消息向日本WCDMA MSC發送Triplets(Kc,RAND,SRES)。此時的鑒權過程跟GSM系統的鑒權一樣,即MSC將Kc和RAND下發給終端後,終端利用RAND、Ki通過A3演算法得到SERS,並將該SERS返回給MSC,MSC將比較HLR送來的SERS跟終端送來的是否一致。若一致則鑒權通過,HLR會向日本WCDMA MSC/VLR插入中國用戶的相關數據,同時將這些信息從舊MSC/VLR中刪除。若不一致,則用戶被拒絕。
其實在鑒權完畢後緊接著應該進行空中介面加密過程,不過我們國內沒有採用。在GSM系統中空中介面的加密是通過Kc和A5演算法來完成的,然而當用戶漫遊到日本後,如上圖,對於WCDMA終端和WCDMA MSC都會按照相應的轉換函數將收到的Kc轉換成CK、IK,從而實現加密和完整性保護,可以看出其傳輸的安全性提高了。
4.3 自備GSM終端實現WCDMA到GSM的國際漫遊
日本的WCDMA用戶漫遊到中國後只需更換一部GSM終端就可以了,無需換USIM復合卡。如果用戶使用的是WCDMA/GSM雙模終端則可以實現自動漫遊。我們簡單的看看該場景中的鑒權和加密過程。
當日本用戶漫遊到中國開機後,首先進行位置更新過程,中國GSM MSC收到日本用戶的位置更新請求後,便通過7號信令網向用戶的HLR發起位置更新請求。注意此時日本的HLR是WCDMA HLR,其存儲的是鑒權五元組(Quintets)(RAND,CK,IK,XRES,AUTN),它必須將其轉換為三元組(Triplets),即通過CK、IK計算出Kc,通過XRES計算出SERS。隨後HLR通過鑒權請求消息向中國MSC發送Triplets(Kc,RAND,SRES)。MSC收到Triplets後通過GSM BSS將RAND發送給GSM終端,終端利用該RAND可以計算出CK、IK和RES,隨後終端利用不同的轉換函數分別將CK、IK轉換成KC,將RES轉換成SRES。然後終端將SERS返回給MSC,MSC將從HLR中收到的SRES和從終端收到的SRES進行比較,若一致,則鑒權通過,HLR將用戶相關信息插入到GSM MSC/VLR中,並從舊的VLR中刪除用戶相關信息。完成位置更新過程。若比較結果不一致,則拒絕用戶。雖然我國GSM系統空中介面沒有進行加密,其實在規范中鑒權完畢後由加密過程,即終端和GSM BSS之間通過Kc進行加密操作。
5 結束語
通過上面的分析我們可以看出由於WCDMA和GSM有著相同的核心網,所以只要運營商相互開通WCDMA和GSM之間的業務,用戶只需要更換原來的終端就可以實現自動漫遊,不同的是在空中介面加密過程中需要對鑒權組中的參數進行相應的轉換以適合空中介面的需要。
D. 蘋果4s裝上4g卡無信號
在中國移動強勢推進TD-LTE 4G業務,以及FDD LTE未發放牌照的影響下,中國電信2014年移動用戶發展受到影響,其上半年大多處於用戶規模快速下滑狀態。正是待到山花爛漫時,中國電信在2015年農歷年剛開始喜獲LTE FDD牌照,作為世界上最大的CDMA運營商,中國電信終於戰勝諸多難關迎來了大力發展4G用戶的元年。
目前,中國電信在100多個城市部署4G網路,56個城市成功進行了4G混合組網試驗;4G終端超過100款,截止14年年底銷量近1000萬部。大家知道,在3G時代,中國移動是出名的「缺終端」,TD-S的終端由於晶元產業的限制以質量差、款型少、價格貴曾經讓一眾終端廠商望而卻步;其實中國電信也好不到哪去,CDMA晶元供貨由於歷史原因處於唯「高通」可用狀態,每一部手機由於高額專利費在成本上長期居高,因此電信用戶們在各大論壇上都有一句共識性的抱怨:一入電信深似海,從此手機不好買。為此,中國電信不僅在終端款型、種類上下足功夫,並且拿出了全網通的誠意,多款CDMA終端不置網路鎖,甚至iphone6都在出售公開版。值得欣喜的是,中國電信在14年底迎來了MTK多模晶元MT6753、MT6735(包含CDMA模)的發布,從此手機單晶元方案不再單一,為電信的LTE終端市場帶來更多選擇。雖然MTK的這兩款多模晶元在CDMA模上的表現還要更多測試,但相信天翼終端百花爭鳴的時代已經就在眼前。
價格低廉4G套餐的推出讓眾多用戶心動,很多人選擇更換4G套餐但仍用3G流量。在更換4G套餐的同時,也有很多用戶更換了SIM卡,即電信4G卡。這帶來了一個問題,很多人發現把4G卡放在老3G終端里,手機無法工作,顯示無服務。出現這類問題機型中包括了對果粉來說相當有份量的一款終端:iPhone4s(喬幫主時代的巔峰款嘛)。
目前在知乎、機鋒、通信人論壇等各大網站上,筆者都看到分析出現4G卡和iPhone4s不兼容現象的熱帖。總結論壇內群眾討論的情況,有以下猜測說法:
1.營銷手段,催促用戶換手機
2.變相收取卡製作費(4G卡不可用的情況下換回3G卡的辦理,需要收20元制卡費。)
3.中國電信4G網路APN更換,導致無法駐留網路
猜測1和2當然是無稽之談,對於擁有近二億用戶規模的通信公司而言在網路換代之時,平滑過渡,提高用戶體驗才是真正的營銷手段,更不會為此故意修改網路參數的。猜測3當然也不成立,很簡單:即使APN更換了,手機只會表現出可以駐留卻無法使用業務的狀態,不會顯示無服務。無服務意味著手機根本沒有發現網路信號或放棄尋找網路信號。
為此筆者詢問了10000號以及營業廳的工作人員,希望能夠得到正面合理的解釋,畢竟咱的4S好好的,廢了怪可惜的。10000號的答復和廣大網友的反饋是一致的:建議4G卡搭配4G手機使用,3G手機還是搭配3G卡使用。營業廳帥鍋回復的就比較家常了「4S用新卡是肯定不行,你就不要試了,原因我們也不知道,就知道不行。但是有些3G手機可以」。好奇心爆棚有木有!!下面就為大家詳細解釋藏在SIM卡里的秘密。
1.SIM卡基礎知識介紹
SIM卡最初來源於GSM網路,通過技術創新,CDMA機卡分離引出CDMA的UIM卡。SIM卡的作用大家都知道,主要:一是鑒權防止未授權的接入;二是傳輸加密防止**。當然SIM卡還有一些存儲和應用功能。可以得到的結論是:SIM卡既有存儲能力又有計算的能力。SIM是為2G定義的集成電路卡(ICC),它從物理到邏輯都是一個統一的實體,不對平台和應用加以區分。也就是說SIM即是卡平台又是GSM應用,ICC代表著平台和應用的整體。
2000年左右ETSI建立了智能卡平台的項目,目的是為所有電信應用定義通用的SIM卡,UICC應運而生。運行在UICC平台之上的USIM應用與平台一起構成USIM卡,也就是說USIM實際上只是UICC平台上的一個應用,UICC平台上當然也可以有SIM、UIM等其他電信識別卡應用。因此我們常說的USIM卡指的是USIM應用+UICC平台合起來的一個物理實體。
隨著3G時代的到來,國際標准化組織3GPP相應地制定了適合3G網路的通用用戶識別模塊USIM(Universal Subscriber Identity Mole)卡規范。從物理特性上看,USIM卡和SIM卡基本相同,但USIM卡的處理計算能力、存儲能力都超越SIM卡。他們的區別分別體現在:文件系統結構、指令系統、安全系統、鑒權認證方式等方面。下面就較重要的概念介紹一下卡基礎知識。
1)手機卡結構:
電信行業所發售使用的手機卡都屬於微處理器卡,卡中的集成電路包括CPU、EEPROM、RAM和固化了操作系統COS的ROM。微處理器卡能夠對內存中的信息進行處理、執行應用,可以將其看成一個微型計算機,或者筆者認為更像一個單片機系統。示意圖如下:
iPhone4s所使用的晶元平台(硬體)是支持UICC功能的,因此手機首先給卡片發送CLA=「00」的指令,表明自己支持UICC功能。
2)卡片收到CLA為「00」的指令後,認為終端支持UICC,因此選用USIM應用和終端開始交互。而事實上終端在應用層沒有進行USIM應用的命令解析模塊,也就是無法識別USIM應用發來的回復消息。由於終端無法識別卡片發來的返回響應,認為一直沒有收到卡片的正確響應。
3)最終機卡識別失敗,識別的失敗意味著終端無法對手機卡進行讀寫操作,當然無法實現UIM應用中網路向終端的單向鑒權認證,最終放棄接入網路,從而手機顯示無服務。
有意思的是,很多網友發現早年給父母購買的僅能夠用來打電話和發簡訊的老人機卻能夠識別新的4G卡,正常使用2G業務。這又是怎麼回事?
這是因為老人機就是一台僅支持ICC架構的終端,它在機卡識別的過程中主動給卡片發送CLA=「A0」的APDU命令,而由於USIM卡本身是能夠兼容支持UIM、SIM等多種應用的(UICC平台上選擇UIM應用),因此卡片選擇UICC平台上UIM應用接入網路,並向終端發出命令回復。這就可以解釋為什麼即使是舊款簡陋的老人機也不會出現無法識別4G卡的問題。
總結:筆者理解中國電信官方為何沒有給出正面答復,不兼容支持的原因實在太復雜,解釋起來無法面向大眾用戶。和移動、聯通3G、4G系統一脈相承3GPP不同, CDMA網路系統和LTE網路系統本身在標准化規定上來自兩個組織(3GPP和3GPP2),在鑒權認證和加密方面演算法方面完全不同,終端在硬體支持UICC的基礎上,還需要在軟體層面實現對GSM SIM、CDMA UIM和CSIM、以及LTE USIM的支持,在融合的道路上端到端無法避免出現零零總總的兼容問題。最後懇切的希望蘋果公司能夠挽救4s死忠,既然硬體完全支持UICC架構卡片,通過軟體更新完全可以實現兼容支持4G卡片。