Al observar cómo un teléfono inteligente se conecta a una red 5G, la atención suele centrarse en elementos de red como el gNB, el AMF, el SMF y el UPF. La USIM, mucho más pequeña, es fácil de pasar por alto. Sin embargo, en la práctica, la USIM también necesita estructuras de datos específicas para soportar funciones que van desde el registro 5G y el almacenamiento del estado de movilidad hasta la privacidad de la identidad del abonado, los contextos de seguridad NAS y el control de acceso.

Con la introducción de 5G, el sistema de archivos de la USIM se amplió en consecuencia. No se trató simplemente de almacenar unos cuantos parámetros adicionales en la estructura SIM existente. Se introdujeron nuevos directorios específicos de 5GS, indicadores de servicio y archivos EF dentro de la aplicación USIM para que el equipo móvil pueda determinar qué capacidades 5G admite la tarjeta, qué datos deben almacenarse y de dónde debe leerse la configuración correspondiente.

Memorizar nombres como EF5GS3GPPLOCI, EF5GAUTHKEYS y EFSUCI_Calc_Info de forma aislada puede resultar confuso. Un enfoque más práctico es agrupar estos archivos según los problemas que abordan: movilidad, seguridad, privacidad de la identidad del abonado, control de acceso e información del operador.

Por qué la UICC y el sistema de archivos son importantes antes de examinar los archivos USIM 5G

La SIM surgió en la era 2G y puede entenderse como un módulo de identidad de abonado en el que el hardware y la aplicación estaban estrechamente integrados. El componente de hardware es el chip de circuito integrado, mientras que la parte de software incluye el sistema operativo COS, el sistema de archivos y las aplicaciones o servicios de capa superior.

Con la introducción de 3G, la USIM (Módulo de Identidad del Abonado Universal) separó más claramente la aplicación de la plataforma de tarjeta sobre la que se ejecuta. La UICC es la plataforma subyacente de Tarjeta de Circuito Integrado Universal, mientras que la USIM funciona como una aplicación en dicha plataforma. En otras palabras, lo que comúnmente se llama "tarjeta USIM" se describe con mayor precisión, desde una perspectiva de arquitectura lógica, como una aplicación USIM ejecutándose en una UICC.

Esta distinción es importante porque 5G no introdujo un sistema de datos completamente separado fuera de la USIM. En cambio, las capacidades 5G siguen utilizando el modelo de servicio y gestión de archivos existente de la USIM.

Una gran cantidad de datos de la tarjeta inteligente se almacena en forma de archivos. La estructura lógica incluye principalmente:

• MF (Archivo Maestro): el archivo de nivel superior en el sistema de archivos de la tarjeta.

• DF (Archivo Dedicado): un directorio dedicado utilizado para organizar una aplicación o un grupo de datos específico.

• EF (Archivo Elemental): los archivos básicos que realmente almacenan datos de servicio, información de estado y parámetros de configuración.

Para 5G, se añadió un directorio DF5GS dedicado dentro de la aplicación USIM para organizar los archivos EF relacionados con 5GS. La especificación de aplicación USIM correspondiente define nueve servicios relacionados con 5G y diez archivos EF correspondientes para este grupo de capacidades.

¿Qué capacidades 5G se añaden bajo DF5GS?

La mera presencia de un archivo EF no significa automáticamente que deba utilizarse una función. Otro archivo importante es EFUST (Tabla de Servicios USIM).

EFUST indica qué servicios admite la USIM. La tabla de servicios contiene 131 servicios en total, mientras que los servicios relacionados con 5G que se analizan aquí están numerados del 122 al 130. Si un servicio está marcado como no disponible, el ME no lo seleccionará. La configuración real del servicio la define el operador.

Esta tabla es más útil que memorizar nombres de archivo individuales porque muestra el modelo básico de diseño de la USIM: indicación de capacidad de servicio más los datos EF correspondientes.

Por ejemplo, cuando el servicio 122 está disponible, la USIM debe proporcionar los archivos pertinentes para la gestión de movilidad 5GS. Cuando el servicio 123 está disponible, se requiere el archivo de claves de autenticación 5G. Cuando el servicio 129 está disponible, la USIM proporciona la lista de PLMN del operador 5GS.

Desde una perspectiva de ingeniería, EFUST responde a la pregunta "¿Qué admite esta tarjeta?" y los archivos EF individuales responden a "¿Qué datos requiere esta capacidad?". El ME utiliza ambas informaciones para determinar cómo manejar la función 5G correspondiente.

¿Por qué los estados de ubicación y seguridad 5G se almacenan por separado para el acceso 3GPP y no 3GPP?

Uno de los grupos de archivos más directos bajo DF5GS está relacionado con la gestión de movilidad.

EF5GS3GPPLOCI almacena información de ubicación 5GS para acceso 3GPP, incluyendo:

• 5G-GUTI;

• el último 5G-TAI visitado;

• estado de actualización 5GS.

El archivo correspondiente EF5GSN3GPPLOCI almacena el mismo tipo de información para acceso no 3GPP. Los dos archivos tienen un propósito similar, pero se aplican a tipos de acceso diferentes.

Esto muestra que la USIM hace más que almacenar un número de abonado en un contexto de movilidad 5GS. También conserva información de identidad temporal, datos de ubicación recientes y el estado de actualización que pueden utilizarse en procedimientos posteriores.

La misma separación se aplica a los contextos de seguridad NAS. EF5GS3GPPNSC almacena el contexto de seguridad NAS para acceso 3GPP, mientras que EF5GSN3GPPNSC almacena el contexto de seguridad NAS correspondiente para acceso no 3GPP.

Otro archivo de seguridad dedicado es EF5GAUTHKEYS. Cuando el servicio 123 en EFUST está disponible, este archivo es obligatorio y almacena claves relacionadas con la autenticación 5G, incluidas KAUSF y KSEAF generadas por el ME.

Observar estos archivos en conjunto revela la lógica de diseño de la USIM 5G. Los datos no se agrupan simplemente por nombre de protocolo, sino que se organizan en torno al estado operativo real del UE: dónde está registrado, cómo accede a la red, qué contexto de seguridad está vigente y qué información de autenticación puede requerirse más adelante.

¿Cómo se asignan SUCI, el control de acceso y la información del operador a archivos EF específicos?

Además de los contextos de movilidad y seguridad, 5G introduce requisitos de datos adicionales en el lado de la USIM para la privacidad de la identidad del abonado y el control de acceso. Las capacidades relacionadas con SUCI son uno de los ejemplos más claros.

EFSUCI_Calc_Info almacena la información necesaria para el cálculo y la protección de SUCI. La disponibilidad de este archivo para el ME depende de la combinación de los servicios 124 y 125 en EFUST.

Si el servicio 124 está disponible y el 125 no, el cálculo de SUCI lo realiza el ME. En ese caso, EFSUCI_Calc_Info debe estar presente y disponible para el ME.

Si ambos servicios 124 y 125 están disponibles, el cálculo de SUCI lo realiza la USIM. En ese caso, EFSUCI_Calc_Info no debe estar disponible para el ME. Si el servicio 124 no está disponible, el archivo tampoco debe exponerse al ME.

Los objetos de datos clave del archivo incluyen:

• Lista de identificadores de esquema de protección: contiene prioridades de esquema de protección e índice de clave.

• Lista de claves públicas de la red doméstica: contiene las claves públicas de la red doméstica y los identificadores asociados utilizados para proteger el SUPI.

Otro archivo utilizado con SUCI es EFRouting_Indicator. Almacena el indicador de enrutamiento, que forma parte del SUCI y puede usarse para enrutar hacia el AUSF y el UDM de la red doméstica.

Más allá de la privacidad de la identidad del abonado, la USIM también puede participar en el Control Unificado de Acceso. EFUAC_AIC almacena la configuración de gestión de acceso, incluidas las identidades de acceso asociadas con servicios de alta prioridad definidos. Estos valores pueden usarse junto con la categoría de acceso para admitir el control de acceso para servicios específicos.

Para la información de visualización del operador, EFOPL5G almacena asociaciones entre 5G-TAI e identificadores de registro de nombre de red PLMN. Cuando el UE se registra en una PLMN, el ME puede usar estas asociaciones y luego leer la información de nombre de operador correspondiente para mostrar el nombre o icono del proveedor de servicios.

EFNSI, por su parte, almacena un SUPI de tipo identificador específico de red. En este caso, el SUPI utiliza el formato NAI y no debe ser un IMSI.

¿Qué papel desempeña realmente la USIM en una red 5G?

Si se considera la USIM solo como una tarjeta de identidad de abonado, resulta difícil explicar por qué 5G requiere tantos servicios y archivos EF adicionales.

En conjunto, estos archivos muestran que la USIM proporciona un conjunto de funciones de almacenamiento controladas por tabla de servicios para datos de abonado, estado del UE, información de seguridad y política del operador.

Almacena mucho más que información de identidad fija. El 5G-GUTI y el último TAI visitado representan el estado de movilidad. El contexto de seguridad NAS y las claves de autenticación 5G representan el estado de seguridad. Los archivos relacionados con SUCI participan en la protección de la privacidad de la identidad del abonado, mientras que UAC, PLMN y el control de llamadas de sesión PDU muestran cómo la política del operador también puede influir en el comportamiento del UE a través de la USIM.

El servicio 127 proporciona direccionamiento del UE en VPLMN basado en el plano de control y puede utilizarse en la selección de PLMN relacionada con itinerancia. El servicio 128 proporciona control de llamadas en sesión PDU por la USIM. Antes de la operación correspondiente, el terminal puede proporcionar a la USIM información como el tipo de sesión PDU, el modo SSC, las capacidades 5GSM y la información de la celda servidora, y luego continuar según la instrucción devuelta por la tarjeta.

Esto también tiene implicaciones prácticas para la resolución de problemas. Al investigar problemas de compatibilidad de terminales 5G, fallos de registro, problemas de privacidad de identidad de abonado o comportamientos específicos de control de acceso, comprobar únicamente la red de radio y el núcleo 5G puede no ser suficiente. Los ingenieros también pueden necesitar verificar si la USIM declara correctamente el servicio correspondiente, si existe el EF requerido y si el contenido del archivo coincide con la configuración del operador.

Una secuencia práctica de resolución de problemas es: comprobar primero EFUST para confirmar la capacidad admitida, verificar que exista el EF correspondiente y, a continuación, inspeccionar el contenido del EF. Esto suele ser más eficiente que leer cada archivo relacionado con 5G por separado.

Para los ingenieros de dispositivos 5G y de red troncal, este es el verdadero valor de entender el sistema de archivos de la USIM. Muchas funciones 5G aparentemente separadas terminan reduciéndose a una pregunta muy concreta: antes de que el UE realice un procedimiento de red, ¿qué capacidad ha declarado la USIM y qué datos ha almacenado para esa función?

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