在觀察智慧型手機如何連接至 5G 網路時,注意力通常會放在 gNB、AMF、SMF、UPF 等網路元素上。體積小得多的 USIM 很容易被忽略。然而在實務上,USIM 也需要專屬的資料結構,以支援從 5G 註冊、移動性狀態儲存,到用戶識別資訊隱私、NAS 安全脈絡及存取控制等各種功能。
隨著 5G 的推出,USIM 檔案系統也隨之擴充。這並非只是在既有的 SIM 結構中多儲存幾個參數而已。USIM 應用程式內導入了新的 5GS 專屬目錄、服務指示器與 EF 檔案,讓行動設備能判斷卡片支援哪些 5G 能力、需要儲存哪些資料,以及應從何處讀取對應的組態。
單獨記憶 EF5GS3GPPLOCI、EF5GAUTHKEYS、EFSUCI_Calc_Info 等名稱,很容易造成混淆。更實用的做法是依照這些檔案所處理的問題來分組:移動性、安全性、用戶識別資訊隱私、存取控制與營運商資訊。
為什麼在檢視 5G USIM 檔案之前,UICC 與檔案系統至關重要
SIM 起源於 2G 時代,可理解為硬體與應用程式緊密整合的用戶識別模組。硬體元件是 IC 晶片,軟體方面則包含 COS 作業系統、檔案系統,以及上層的應用程式或服務。
3G 推出後,USIM(Universal Subscriber Identity Module,通用用戶識別模組)將應用程式與其執行的卡片平台更明確地分離。UICC 是底層的通用積體電路卡平台,而 USIM 則是在該平台上運作的應用程式。換句話說,一般所稱的「USIM 卡」,從邏輯架構的角度來看,更精確的描述是在 UICC 上執行的 USIM 應用程式。
這個區別很重要,因為 5G 並未在 USIM 之外導入一套完全獨立的資料系統。相反地,5G 能力持續沿用既有的 USIM 服務與檔案管理模型。
智慧卡的大量資料以檔案形式儲存。邏輯結構主要包括:
MF(Master File,主檔案):卡片檔案系統中的最頂層檔案。
DF(Dedicated File,專屬檔案):用於組織特定應用程式或資料群組的專屬目錄。
EF(Elementary File,基本檔案):實際儲存服務資料、狀態資訊與組態參數的基本檔案。
就 5G 而言,USIM 應用程式下新增了專屬的 DF5GS 目錄,用以組織與 5GS 相關的 EF 檔案。對應的 USIM 應用程式規格為這組能力定義了九項 5G 相關服務與十個對應的 EF 檔案。

DF5GS 之下新增了哪些 5G 能力?
僅有 EF 檔案存在,並不自動代表應該使用某項功能。另一個重要檔案是 EFUST(USIM Service Table,USIM 服務表)。
EFUST 指出 USIM 支援哪些服務。服務表總共包含 131 項服務,而本文討論的 5G 相關服務編號為 122 至 130。若某項服務被標記為不可用,ME 將不會選取該服務。實際的服務組態由營運商定義。
| 服務編號 | 5G 服務 | 主要相關檔案或功能 |
|---|---|---|
| 122 | 5GS 移動性管理資訊 | 3GPP 與非 3GPP 位置資訊及 NAS 安全脈絡 |
| 123 | 5G 安全參數 | EF5GAUTHKEYS |
| 124 | 用戶識別碼隱私支援 | EFSUCI_Calc_Info 與 EFRouting_Indicator |
| 125 | 由 USIM 計算 SUCI | 表示 SUCI 計算由 USIM 執行 |
| 126 | UAC 存取身分支援 | EFUAC_AIC |
| 127 | 基於控制平面的 VPLMN 內 UE 導向 | 漫遊情境的 PLMN 導向能力 |
| 128 | USIM 對 PDU 工作階段的呼叫控制 | PDU 工作階段的 USIM 型呼叫控制 |
| 129 | 5GS 營運商 PLMN 清單 | EFOPL5G |
| 130 | 支援網路特定識別碼型態的 SUPI | EFNSI |
這張表比單獨記憶檔案名稱更有用,因為它展現了 USIM 的基本設計模型:服務能力指示加上對應的 EF 資料。
例如,當服務 122 可用時,USIM 需提供 5GS 移動性管理的相關檔案。當服務 123 可用時,需要 5G 認證金鑰檔案。當服務 129 可用時,USIM 會提供 5GS 營運商 PLMN 清單。
從工程角度來看,EFUST 回答「這張卡支援什麼?」個別 EF 檔案則回答下一個問題「這項能力需要哪些資料?」ME 使用這兩項資訊來決定應如何處理對應的 5G 功能。
為什麼 5G 位置與安全狀態要針對 3GPP 存取和非 3GPP 存取分開儲存?
DF5GS 下最直接的一組檔案與移動性管理有關。
EF5GS3GPPLOCI 儲存 3GPP 存取的 5GS 位置資訊,包括:
5G-GUTI;
最後拜訪的 5G-TAI;
5GS 更新狀態。
對應的 EF5GSN3GPPLOCI 則儲存非 3GPP 存取的相同類型資訊。兩個檔案目的相似,但適用於不同的存取類型。
這顯示 USIM 在 5GS 移動性脈絡中所做的不只是儲存用戶號碼。它還保留了暫時識別資訊、近期位置資料與更新狀態,可供後續程序使用。
同樣的分離也適用於 NAS 安全脈絡。EF5GS3GPPNSC 儲存 3GPP 存取的 NAS 安全脈絡,而 EF5GSN3GPPNSC 儲存非 3GPP 存取對應的 NAS 安全脈絡。
另一個專屬安全檔案是 EF5GAUTHKEYS。當 EFUST 中的服務 123 可用時,此檔案為必要,並儲存由 ME 產生的 KAUSF 與 KSEAF 等 5G 認證相關金鑰。
將這些檔案放在一起看,即可看出 5G USIM 的設計邏輯。資料並非單純依照協定名稱分組,而是圍繞 UE 的實際運作狀態來組織:它在哪裡註冊、如何存取網路、目前有效的安全脈絡為何,以及之後可能需要的認證資訊。

SUCI、存取控制與營運商資訊如何對應至特定 EF 檔案?
除了移動性與安全脈絡之外,5G 還針對用戶識別資訊隱私與存取控制,在 USIM 端引入了額外的資料需求。SUCI 相關能力就是最明顯的例子之一。
EFSUCI_Calc_Info 儲存 SUCI 計算與保護所需的資訊。此檔案是否可供 ME 使用,取決於 EFUST 中服務 124 與 125 的組合。
若服務 124 可用而服務 125 不可用,SUCI 計算由 ME 執行。在此情況下,EFSUCI_Calc_Info 必須存在且可供 ME 使用。
若服務 124 與 125 皆可用,SUCI 計算由 USIM 執行。在此情況下,EFSUCI_Calc_Info 不應供 ME 使用。若服務 124 本身不可用,該檔案同樣不應向 ME 公開。
檔案中的主要資料物件包括:
保護方案識別碼清單:包含保護方案優先順序與金鑰索引。
家用網路公開金鑰清單:包含用於 SUPI 保護的家用網路公開金鑰及相關識別碼。
與 SUCI 搭配使用的另一個檔案是 EFRouting_Indicator。它儲存路由指示器,該指示器構成 SUCI 的一部分,可用於朝向家用網路的 AUSF 與 UDM 進行路由。
除了用戶識別資訊隱私之外,USIM 也可參與統一存取控制(Unified Access Control)。EFUAC_AIC 儲存存取管理組態,包括與已定義高優先順序服務相關聯的存取身分。這些值可與存取類別搭配使用,以支援特定服務的存取控制。
就營運商顯示資訊而言,EFOPL5G 儲存 5G-TAI 與 PLMN 網路名稱記錄識別碼之間的對應關係。當 UE 向 PLMN 註冊時,ME 可使用這些對應關係,再讀取對應的營運商名稱資訊,以顯示服務提供者名稱或圖示。
另一方面,EFNSI 儲存網路特定識別碼型態的 SUPI。在此情況下,SUPI 使用 NAI 格式,且不應為 IMSI。

USIM 在 5G 網路中究竟扮演什麼角色?
若僅將 USIM 視為用戶識別卡,便難以解釋為什麼 5G 需要這麼多額外的服務與 EF 檔案。
綜合來看,這些檔案顯示 USIM 提供了一組由服務表控制的儲存功能,涵蓋用戶資料、UE 狀態、安全資訊與營運商政策。
它儲存的不只是固定的識別資訊。5G-GUTI 與最後拜訪的 TAI 代表移動性狀態。NAS 安全脈絡與 5G 認證金鑰代表安全狀態。SUCI 相關檔案參與用戶識別資訊隱私保護,而 UAC、PLMN 與 PDU 工作階段呼叫控制則顯示營運商政策如何透過 USIM 影響 UE 行為。
服務 127 提供基於控制平面的 VPLMN 內 UE 導向,可用於漫遊相關的 PLMN 選擇。服務 128 提供 USIM 對 PDU 工作階段的呼叫控制。在相關操作之前,終端可將 PDU 工作階段類型、SSC 模式、5GSM 能力及服務細胞資訊等提供給 USIM,再依卡片回傳的指示繼續。
這對故障排除也有實務意義。在調查 5G 終端相容性問題、註冊失敗、用戶識別資訊隱私問題或特定存取控制行為時,只檢查無線網路與 5G 核心可能不夠。工程師可能還需要確認 USIM 是否正確宣告對應服務、所需 EF 是否存在,以及檔案內容是否與營運商組態相符。
實用的故障排除順序是:先檢查 EFUST 確認支援的能力,再驗證對應的 EF 是否存在,最後檢查 EF 內容。這通常比逐一讀取每個 5G 相關檔案更有效率。
對 5G 設備與核心網路工程師而言,這正是理解 USIM 檔案系統的真正價值。許多看似獨立的 5G 功能,最終都歸結到一個非常具體的問題:在 UE 執行網路程序之前,USIM 宣告了哪項能力,又為該功能儲存了哪些資料?
常見問題
DF5GS 與 ADFUSIM 的關係是什麼?
DF5GS 不是 USIM 之外的另一個獨立應用程式。它是 USIM 檔案結構中用於組織 5GS 相關資料的專屬目錄。ADFUSIM 可視為 USIM 應用程式的主要檔案空間,而 DF5GS 則為 5G 相關 EF 檔案提供專屬位置。
若 EFUST 將某項 5G 服務標記為可用,但所需的 EF 檔案卻遺失,會發生什麼事?
對於規格要求服務可用時必須存在對應 EF 的服務而言,這表示服務宣告與卡片檔案組態之間不一致。故障排除應先聚焦於 USIM 個人化資料、EFUST 組態,以及所需 EF 是否正確建立,而非只看網路端。
智慧型手機能否自由修改 USIM 中的 5G EF 檔案?
不一定。不同 EF 檔案有不同的存取條件。讀取或更新某些檔案可能需要 PIN 授權,而啟用、停用或某些組態變更則可能需要 ADM 權限。因此,檔案能否被讀取、更新、啟用或停用,取決於該特定 EF 所定義的存取條件。
為什麼有些 5G 服務在 EFUST 中有服務編號,卻沒有專屬的 EF 檔案?
並非每項 USIM 服務都需要單獨的 EF 來儲存資料。有些服務是能力指示器,例如表示 SUCI 計算由 USIM 執行;有些則代表由 USIM 應用程式本身實作的控制行為。因此,EFUST 中的服務項目不一定代表與專屬 EF 檔案之間存在一對一的關係。