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2015-3-10 在中国移动强势推进TD-LTE 4G业务，以及FDD LTE未发放牌照的影响下，中国电信2014年移动用户发展受到影响，其上半年大多处于用户规模快速下滑状态。正是待到山花烂漫时，中国电信在2015年农历年刚开始喜获LTE FDD牌照，作为世界上最大的CDMA运营商，中国电信终于战胜诸多难关迎来了大力发展4G用户的元年。 目前，中国电信在100多个城市部署4G网络，56个城市成功进行了4G混合组网试验；4G终端超过100款，截止14年年底销量近1000万部。大家知道，在3G时代，中国移动是出名的“缺终端”，TD-S的终端由于芯片产业的限制以质量差、款型少、价格贵曾经让一众终端厂商望而却步；其实中国电信也好不到哪去，CDMA芯片供货由于历史原因处于唯“高通”可用状态，每一部手机由于高额专利费在成本上长期居高，因此电信用户们在各大论坛上都有一句共识性的抱怨：一入电信深似海，从此手机不好买。为此，中国电信不仅在终端款型、种类上下足功夫，并且拿出了全网通的诚意，多款CDMA终端不置网络锁，甚至iphone6都在出售公开版。值得欣喜的是，中国电信在14年底迎来了MTK多模芯片MT6753、MT6735（包含CDMA模）的发布，从此手机单芯片方案不再单一，为电信的LTE终端市场带来更多选择。虽然MTK的这两款多模芯片在CDMA模上的表现还要更多测试，但相信天翼终端百花争鸣的时代已经就在眼前。 价格低廉4G套餐的推出让众多用户心动，很多人选择更换4G套餐但仍用3G流量。在更换4G套餐的同时，也有很多用户更换了SIM卡，即电信4G卡。这带来了一个问题，很多人发现把4G卡放在老3G终端里，手机无法工作，显示无服务。出现这类问题机型中包括了对果粉来说相当有份量的一款终端：iPhone4s（乔帮主时代的巅峰款嘛）。 目前在知乎、机锋、通信人论坛等各大网站上，笔者都看到分析出现4G卡和iPhone4s不兼容现象的热帖。总结论坛内群众讨论的情况，有以下猜测说法： 1.营销手段，催促用户换手机 2.变相收取卡制作费（4G卡不可用的情况下换回3G卡的办理，需要收20元制卡费。） 3.中国电信4G网络APN更换，导致无法驻留网络 猜测1和2当然是无稽之谈，对于拥有近二亿用户规模的通信公司而言在网络换代之时，平滑过渡，提高用户体验才是真正的营销手段，更不会为此故意修改网络参数的。猜测3当然也不成立，很简单：即使APN更换了，手机只会表现出可以驻留却无法使用业务的状态，不会显示无服务。无服务意味着手机根本没有发现网络信号或放弃寻找网络信号。 为此笔者询问了10000号以及营业厅的工作人员，希望能够得到正面合理的解释，毕竟咱的4S好好的，废了怪可惜的。10000号的答复和广大网友的反馈是一致的：建议4G卡搭配4G手机使用，3G手机还是搭配3G卡使用。营业厅帅锅回复的就比较家常了“4S用新卡是肯定不行，你就不要试了，原因我们也不知道，就知道不行。但是有些3G手机可以”。好奇心爆棚有木有！！下面就为大家详细解释藏在SIM卡里的秘密。 1.SIM卡基础知识介绍 SIM卡最初来源于GSM网络，通过技术创新,CDMA机卡分离引出CDMA的UIM卡。SIM卡的作用大家都知道，主要：一是鉴权防止未授权的接入；二是传输加密防止**。当然SIM卡还有一些存储和应用功能。可以得到的结论是：SIM卡既有存储能力又有计算的能力。SIM是为2G定义的集成电路卡（ICC），它从物理到逻辑都是一个统一的实体，不对平台和应用加以区分。也就是说SIM即是卡平台又是GSM应用，ICC代表着平台和应用的整体。 2000年左右ETSI建立了智能卡平台的项目，目的是为所有电信应用定义通用的SIM卡，UICC应运而生。运行在UICC平台之上的USIM应用与平台一起构成USIM卡，也就是说USIM实际上只是UICC平台上的一个应用，UICC平台上当然也可以有SIM、UIM等其他电信识别卡应用。因此我们常说的USIM卡指的是USIM应用+UICC平台合起来的一个物理实体。 随着3G时代的到来，国际标准化组织3GPP相应地制定了适合3G网络的通用用户识别模块USIM(Universal Subscriber Identity Module)卡规范。从物理特性上看，USIM卡和SIM卡基本相同，但USIM卡的处理计算能力、存储能力都超越SIM卡。他们的区别分别体现在：文件系统结构、指令系统、安全系统、鉴权认证方式等方面。下面就较重要的概念介绍一下卡基础知识。 1）手机卡结构： 电信行业所发售使用的手机卡都属于微处理器卡，卡中的集成电路包括CPU、EEPROM、RAM和固化了操作系统COS的ROM。微处理器卡能够对内存中的信息进行处理、执行应用，可以将其看成一个微型计算机，或者笔者认为更像一个单片机系统。示意图如下：  需要说明的是手机卡的操作系统COS与UNIX这种操作系统不同，它主要关注某一类型卡片的监控和命令处理，因此它是一种专用操作系统。手机卡的操作系统主要用于处理外部的命令，并不涉及共享、并发管理等问题。笔者总结COS主要完成四类任务：遵循某种协议对读写设备发出的命令进行接收处理并响应（调用相应处理函数）、安全状态判别和文件管理。 2）手机卡的文件结构： 文件是关于数据单元或卡中记录的有组织的集合。手机卡操作系统通过给每种应用建立一个对应文件的方法来实现它对各个应用存储和管理。和我们平时使用电脑存放文件的方式类似的，SIM卡的文件结构分为：MF为根目录，DF为目录文件，EF为具体数据。但事实上还是有些差别，识别文件内容的唯一标识不是文件名而是文件标识符（文件名可以重复）。根据文件目录和文件内容的不同，卡能够选取不同目录下的不同文件进行操作。这些文件内容包括：数据文件、应用程序、key文件。文件结构示意图如下：  3）手机卡指令系统 智能卡与终端之间的数据交换使用ISO组织规定的数据格式，交换的数据信息包括各种操作命令和响应对，命令和响应报文是用APDU进行的（比如卡插入手机以后的互识别就是通过APDU命令）。APDU命令的格式如下：  APDU命令包含必备的连续4字节的命令头，用CLA、INS、P1和P2表示，同时包括一个可变长度的条件体，可能依次包含Lc、Data、Le的部分或全部。这里以CLA命令头为例介绍其定义如下： CLA：APDU类型，1字节，除了0xFF外可赋予任何值，由具体应用定义。如SIM应用的类字节是0xA0，USIM应用的类字节是0x0X（X表示逻辑通道数，如不支持多逻辑通道，则为0x00）。 2.用户为什么必须换4G USIM卡才能够使用4G业务 中国电信的3G和2G使用3GPP2 制定的CDMA标准技术，手机卡区别于移动和联通的手机SIM卡，一般叫做UIM卡，同样用于鉴权和加密使用。与SIM卡及USIM卡不同的是，UIM卡所采用的认证鉴权机制完全不同（CAVE和MD5算法）。如第一节手机基础知识介绍中所说，一张手机卡希望能够集成UIM、SIM以及USIM的多种应用，必须选择采用UICC平台的USIM卡才可能做到。USIM卡插入终端后，通过上一节介绍过的APDU命令进行机卡互识别，识别后在UICC平台上选用合适的应用进行鉴权认证，例如CDMA网络选用UIM应用，LTE网络选用USIM应用，GSM网络可选用SIM应用。 因此持有4G手机的用户想要通过LTE的网络设备的鉴权认证，必须配备USIM卡，即电信4G卡才能够接入4G网络。当然旧3G卡（UIM卡）也可以放在4G终端中继续使用，但无法使用4G网络的服务，仅能够使用CDMA网络。 3.为什么4G卡放进个别手机中无法正常使用3G和2G业务，手机显示无服务 现在来回答iPhone4s为何无法兼容支持新的4G卡（USIM卡）。 首先复习，终端和智能卡的通信依靠APDU命令以及响应来交互，如下图所示：  根据本文中介绍的手机卡指令系统，很明显插入新的手机卡后iPhone4s无法识别4G手机卡（USIM卡）。这说明iPhone4s不支持识别基于UICC平台的USIM卡。整个过程可以解释如下： 1)手机卡插入终端后，首先终端主动向手机卡片发送APDU命令表明自己支持何种手机卡应用。这里很有意思，大家知道支持识别手机卡需要依靠终端硬件平台和上层应用的双重支持，如下图所示。  iPhone4s所使用的芯片平台（硬件）是支持UICC功能的，因此手机首先给卡片发送CLA=“00”的指令，表明自己支持UICC功能。 2)卡片收到CLA为“00”的指令后，认为终端支持UICC，因此选用USIM应用和终端开始交互。而事实上终端在应用层没有进行USIM应用的命令解析模块，也就是无法识别USIM应用发来的回复消息。由于终端无法识别卡片发来的返回响应，认为一直没有收到卡片的正确响应。 3)最终机卡识别失败，识别的失败意味着终端无法对手机卡进行读写操作，当然无法实现UIM应用中网络向终端的单向鉴权认证，最终放弃接入网络，从而手机显示无服务。 有意思的是，很多网友发现早年给父母购买的仅能够用来打电话和发短信的老人机却能够识别新的4G卡，正常使用2G业务。这又是怎么回事？ 这是因为老人机就是一台仅支持ICC架构的终端，它在机卡识别的过程中主动给卡片发送CLA=“A0”的APDU命令，而由于USIM卡本身是能够兼容支持UIM、SIM等多种应用的（UICC平台上选择UIM应用），因此卡片选择UICC平台上UIM应用接入网络，并向终端发出命令回复。这就可以解释为什么即使是旧款简陋的老人机也不会出现无法识别4G卡的问题。 总结：笔者理解中国电信官方为何没有给出正面答复，不兼容支持的原因实在太复杂，解释起来无法面向大众用户。和移动、联通3G、4G系统一脉相承3GPP不同， CDMA网络系统和LTE网络系统本身在标准化规定上来自两个组织（3GPP和3GPP2），在鉴权认证和加密方面算法方面完全不同，终端在硬件支持UICC的基础上，还需要在软件层面实现对GSM SIM、CDMA UIM和CSIM、以及LTE USIM的支持，在融合的道路上端到端无法避免出现零零总总的兼容问题。最后恳切的希望苹果公司能够挽救4s死忠，既然硬件完全支持UICC架构卡片，通过软件更新完全可以实现兼容支持4G卡片。 |
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