Ce este tehnologia sim încorporată (esim) și cum poate ajuta la proiectarea iot a produselor

Selectarea mediului de comunicare potrivit este de obicei o parte foarte dificilă a dezvoltării oricărei soluții IoT. În situații în care este necesară o autonomie dincolo de cea a Wi-Fi și Bluetooth, opțiunile sunt de obicei între tehnologiile LPWAN, cum ar fi LoRa, Sigfox etc., dar în timp ce aceste tehnologii vin cu caracteristici Pro-IoT precum consumul redus și autonomia lungă, acestea sunt înșelate cu provocări de infrastructură și acoperire care împing dezvoltatorii spre comunicații bazate pe celulare (2G, 3G, 4G etc.) în special în aplicații în care puterea nu este o preocupare prea mare.

Cu toate acestea, în conformitate cu natura șobolanului protocoalelor de comunicare și IoT, în timp ce IoT celular are infrastructura și acoperirea dovedite pentru a sprijini implementarea globală, este incredibil de dificil de gestionat la scară din cauza mai multor factori, inclusiv cerințele pentru cartela SIM și provocările din jurul aceasta.

În parte, ca soluție la această problemă și la alte probleme similare cu smartphone-urile și alte dispozitive electronice de larg consum, GSMA (consorțiul de comunicații celulare) a început în 2010 să exploreze posibilitatea de a utiliza carduri SIM bazate pe software. În 2016, consorțiul a anunțat specificațiile tehnice pentru tehnologia numită eSIM, care elimină necesitatea unei cartele SIM fizice pe dispozitivele de consum și, de atunci, adoptarea a crescut cu mai mulți producători, cum ar fi un ARM cu noul său SIM încorporat numit ARM eSIM și alți giganți ai dispozitivelor de consum, cum ar fi Apple, îl încorporează în diferite produse.

Pentru articolul de astăzi, vom examina această tehnologie în legătură cu IoT. Vom trece peste caracteristicile sale, starea sa actuală și impactul potențial asupra IoT.

Ce este un eSIM

eSIM-urile poartă mai multe nume, inclusiv Soft SIM, SIM virtual, SIM încorporat, SIM electronic sau SIM de la distanță, dar toate se referă la o placă de circuit integrat universal integrat (eUICC) capabilă să suporte mai multe profiluri de operator de rețea, practic încorporate în acesta.

Spre deosebire de cartela SIM obișnuită, eSIM-urile sunt reprogramabile de software. Aceasta înseamnă că puteți schimba întregul conținut al SIM-ului, inclusiv identitatea internațională de abonat mobil (IMSI) și profilurile operatorului de rețea, prin intermediul software-ului prin antenă, eradicând necesitatea de a schimba cardurile SIM.

O concepție greșită obișnuită este că eSIM se referă doar la hardware-ul SIM încorporat, cum ar fi cartela SIM MFF2 prezentată mai jos, dar se referă și la, deși mai puțin populare, cartelele SIM din plastic detașabile, cum ar fi SIM-urile cu factor de formă 4FF, pe care poate fi, de asemenea, un software UICC încorporat. desfășurat.

Cum funcționează eSIM?

O explicație de bază a modului în care funcționează eSIM este că SIM-urile sunt implementate împreună cu dispozitivul, iar utilizatorul / producătorul are o interfață prin care pot adăuga, actualiza, extinde sau șterge de la distanță mai mulți operatori de rețea

Pentru o descriere tehnică, totuși, conform specificațiilor eSIM de către GSMA, există două componente principale ale eSIM-urilor: UICC încorporat (hardware) care este încorporat în dispozitiv în timpul fabricației și o platformă de gestionare a abonamentului (SM). Platforma de management al abonamentului (SM) este alcătuită din două elemente cheie; SM-SR (Abonament Management Secure Routing) și SM-DP (Abonament Management Data Preparation).

În timpul procesului de fabricație sau implementare, producătorul sau furnizorul (MNO, dispozitiv M2M sau producător de electronice de consum etc.) ale eUICC înregistrează SIM-urile cu SM-SR, care apoi menține o conexiune sigură cu eUICC pentru a gestiona abonamentele. Prin intermediul SM-SR, eUICC poate fi accesat cu comenzi de la furnizor sau SM-DP, care este responsabil pentru formarea profilurilor MNO-urilor într-un format care este compatibil cu eUICC.

Pentru a activa un MNO pe eUICC, o comandă, inițiată într-un mod (de obicei prin scanarea codurilor de bare) sau cealaltă de către utilizator, este trimisă de MNO către SM-DP, care procesează comanda și descarcă profilul MNO pe eUICC, oferind în același timp o interfață care permite MNO să activeze / dezactiveze un profil.

În primele zile a existat un anumit nivel de dezbateri cu privire la aplicațiile eSIM-urilor, organizații precum Motorola considerând că este orientată către aplicațiile industriale M2M, în timp ce organizații precum Apple credeau că nu există niciun motiv pentru care nu ar trebui să apară în produsele de larg consum. Probabil, ca urmare a acestui fapt, pentru a crea ceva care se potrivește ambelor aplicații, consorțiul (GSMA) a aprobat două arhitecturi pentru eSIM;

1. M2M eSIM Architecture
2. Consumer Electronics eSIM Architecture

În timp ce ambele arhitecturi susțin caracteristicile reprogramabile ale eSIM-urilor, abordarea realizării acestuia (printre altele) este diferită în ambele stive. Pentru arhitectura electronică de consum, este implementat un model controlat de client, astfel încât utilizatorul final al dispozitivului să aibă controlul asupra aprovizionării rețelei la distanță și gestionării profilurilor de operator. Cu toate acestea, pentru arhitectura M2M, este implementat un model controlat de server care permite aprovizionarea și gestionarea la distanță a operatorilor de rețele mobile de la o infrastructură backend / server central. Acest lucru are sens, deoarece interacțiunea umană la nivelul M2M este redusă, iar actualizările și modificările de la distanță sunt caracteristicile cheie care se potrivesc cazurilor de utilizare IoT.

Caracteristici cheie ale eSIM-urilor

Majoritatea oamenilor vor fi de acord că cea mai atractivă caracteristică a eSIM-urilor este flexibilitatea cu care permite utilizatorilor să comute între MNO-uri fără a fi nevoie să schimbe hardware-ul fizic, datorită reprogramabilității sale over-the-air și capacității sale de a naviga pe mai multe profiluri de la operatori diferiți pe același dispozitiv. Cu toate acestea, acest lucru se traduce prin alte câteva caracteristici care afectează (pozitiv, cred) dispozitivul în mai multe moduri. Unele dintre aceste caracteristici includ;

1. Reducerea costurilor

De la costul hardware-ului, cum ar fi Tava SIM și circuitele sale de susținere, până la costul SIM-urilor, printre altele, cardurile SIM clasice prezintă un cost total de proprietate mult mai mare decât eSIM-urile.

2. Interoperabilitate

Toți partenerii acreditați din ecosistemul GSMA sunt așteptați să respecte standardele și arhitectura lansate, asigurând astfel interoperabilitatea.

3. Factor de formă mic

Forma, dimensiunea și necesitatea unei deschideri sunt cerințe ale cărților SIM clasice care influențează factorul de formă al dispozitivului în care sunt utilizate. Având natura asemănătoare cipurilor eSIM, aproximativ jumătate din dimensiunea Nano SIM-urilor și nu necesită o priză, designerii vor avea mai multă flexibilitate cu dimensiunea și factorul de formă al dispozitivelor.

4. Eficiență energetică

Chiar dacă implementează o comunicație celulară care nu este foarte prietenoasă cu puterea, eSiM-urile funcționează cu o putere mai mică în comparație cu cardurile SIM clasice.

5. Securitate

O altă caracteristică evidentă a eSIM-urilor este securitatea lor fizică. Dacă aveți cipul încorporat în dispozitiv, este aproape imposibil să îl manipulați sau să îl eliminați pentru abuz. Pe lângă aceasta, o schemă cuprinzătoare de acreditare de securitate (SAS) este livrată împreună cu cadrul eSIM.

Impactul potențial al eSIM asupra IoT

În timp ce eSIM-urile vor revoluționa totul despre industria telecomunicațiilor, de la operațiuni la prestarea de servicii, va avea, de asemenea, un impact semnificativ asupra IoT.

Există trei domenii principale ale IoT celular care pot fi potențial afectate de eSIM;

1. Flexibilitate

Aceasta este probabil cea mai mare problemă cu IoT celular prin intermediul cardurilor SIM clasice. În timp ce acoperirea prin conectivitate celulară, în general, este vastă, calitatea acoperirii de către fiecare MNO diferă de la locație la locație. Din acest motiv, pentru a valorifica pe deplin caracteristicile de conectivitate ale comunicațiilor celulare, utilizatorii trebuie să treacă prin sarcinile dificile și operaționale intense de comutare între cartele SIM, ceea ce pune o limitare a soluțiilor IoT. Cu toate acestea, cu eSIM-urile, furnizorii de soluții IoT pot schimba rapid și sigur profilurile dispozitivelor Over-the-air sau chiar automatiza procesul, astfel încât modificările de conectivitate pot fi implementate pe baza unor criterii precum puterea semnalului, tarifele etc.

2. Scalabilitate

Implementarea IoT celular pe mai multe dispozitive poate fi destul de dificilă, deoarece gestionările SIM pot deveni foarte complexe destul de repede pe măsură ce crește numărul de dispozitive. Cu interoperabilitatea de flexibilitate oferită de eSIM, aceasta poate fi gestionată mai bine.

3. Fiabilitate / Durabilitate

Utilizarea unui singur SIM de la furnizorul de rețea cu cea mai mare acoperire sau Schimbarea fizică a cartelelor SIM pentru o acoperire îmbunătățită, introduce provocări de fiabilitate. Este posibil ca furnizorul cu cea mai mare zonă de acoperire să nu aibă acoperire în locația dvs. de implementare, iar cardurile SIM se deteriorează sau se defectează în timpul procesului de schimb. Cu eSIM-uri și „SIM swap-uri” over-the-air, sistemul devine mai fiabil și mai durabil pe măsură ce considerentele de proiectare mecanică ale dispozitivului sunt simplificate.

Aplicații și cazuri de utilizare pentru eSIM

În timp ce impactul eSIM-urilor este de așteptat în toate domeniile de aplicații IoT, se așteaptă ca unele sectoare să fie mari beneficiari. Unele dintre aceste sectoare includ-

1. Industria auto

Odată cu „mașina conectată” Paradigmul devine rapid mainstream, eSIM-urile au potențialul de a oferi conectivitatea perfectă în mașină necesară pentru a permite utilizatorilor să se bucure de toate caracteristicile vehiculelor. În afară de conectivitate, actualizările rapide ale OTA ar putea revoluționa, de asemenea, modul în care este implementat transferul de proprietate.

2. Agricultura

În timp ce majoritatea aplicațiilor legate de agricultură utilizează protocoale LPWAN cum ar fi LoRa, o conexiune de tip backhaul precum conectivitatea celulară este adesea necesară pentru a obține datele în cloud-ul dispozitivului. Datorită amplasării majorității fermelor, puterea semnalului MNO poate varia. Cu eSIM-uri, fermierii pot comuta între MNO-uri fără probleme.

3.

Senzorii de urmărire a obiectelor care urmăresc și monitorizează condițiile diferitelor obiecte în mișcare, cum ar fi mașinile, camioanele, transporturile etc.

Din punct de vedere tehnic, fiecare aplicație IoT care este mai bine implementată cu IoT celular va experimenta creșterea performanței, datorită eSIM-urilor.

iSIM

Ca orice tehnologie nouă, adaptările tehnologiei eSIM prind treptat viață, cele mai recente fiind iSIM.

iSIM (adică SIM integrat) este o tehnologie construită pe funcționalitățile eSIM-urilor. În timp ce eSIM-urile sunt de obicei doar un cip dedicat care încă necesită conectarea la procesorul dispozitivului, iSIM combină nucleul procesorului și caracteristicile eSIM într-o singură unitate sistem-pe-cip (SoC).

A fost dezvoltat cu scopul de a reduce în continuare amprenta SIM-urilor, deoarece prin integrarea acestuia în procesor, dispozitivul poate deveni și mai mic și mai ieftin, datorită reducerii BOM.

Chiar dacă tehnologia este încă în stadiile incipiente, iSIM pare cu siguranță viitorul pentru majoritatea aplicațiilor, iar mai mulți producători de cipuri, inclusiv Qualcomm, au început deja să pună capăt asupra ei odată cu lansarea recentă a Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Concluzie

Deși mai sunt o mulțime de muncă de făcut pentru ca eSIM-urile să devină mainstream, are potențialul de a construi o punte care să permită soluțiilor IoT să valorifice pe deplin acoperirea masivă a rețelelor celulare. Cu rețelele 5G în lucru și rata lentă cu care diferiți furnizori ar putea atinge o acoperire maximă în diferite orașe, eSIM-urile vor fi cu siguranță la îndemână pentru a se asigura că soluțiile IoT folosesc fără rezerve viteza, este gata să aducă. În afară de îmbunătățirea conectivității, eSIM-urile vor introduce și noi modele de afaceri care vor contribui la modul în care este abordată dezvoltarea soluțiilor IoT.