随着互联网和移动增值业务的迅猛发展，用户规模与市场规模不断扩大，以及国内3G时代的到来，移动增值业务必将成为拉动整个通信行业的新亮点。 SIM(Subscriber Identity Module)卡虽然可以设计功能丰富的菜单，但由于用户SIM卡中的菜单修改不方便，造成了STK(SIM ToolKits)技术无法在移动增值服务方面实现进一步推广。另外，SIM卡的容量有限与Internet的无限资源之间的矛盾也制约着移动增值业务的开展。直到OTA(Over The Air)技术的出现才打开了STK技术在SIM卡市场上方便应用于移动增值业务的局面。但是，3G网络下的OTA技术和对USIM卡的研究还处于起步阶段，国内外都缺乏统一的标准。因此，本文结合上海市电信有限公司手机增值业务服务系统开发项目(D11-0108-06-012)，对基于USIM卡的3G OTA技术进行研究是具有非常重要的意义。 本文首先在分析2G(第二代移动通信)的OTA和SIM卡的相关技术的基础上，设计了一种基于USIM(Universal Subscriber Identity Module)卡的3G空中下载技术的系统架构，空中接口采用短消息技术，可以实现终端的兼容性和通用性，也大大降低了开发的成本。 其次，分别采用自定义的编码格式和参照3GPP 03.48进行扩展设计了OTA的上行报文和下行报文的3G OTA业务传输协议，提高了编码效率，基于传输协议可以开发各种移动增值业务，提供了对OTA新业务支持的动态适应性。考虑到报文在空中传输的安全性，设计并实现了OTA系统的密钥管理，加入MAC(Message Authentication Code)消息验证码保证数据的安全性。 另外，本文提出了基于USIM卡的补丁下载机制，采用鉴权技术实现OTA系统与动态链接库之间的互相鉴权认证，保证了OTA服务器和动态链接库的相互信任；提出采用动态链接库技术实现补丁下载机制，并通过定义底层API来提供对补丁下载进行控制与管理，实现OTA系统对USIM卡上的应用可以通过该机制下载修复或者升级的功能。 最后，基于本文研究的系统架构，并以简单的短信点播业务为实例，初步实现了3G OTA系统的原型，为研究和开发更广泛的业务提供了良好的借鉴作用。