Что такое технология встроенной sim-карты (esim) и как она может помочь в разработке продуктов iot

Выбор правильного средства коммуникации обычно является очень сложной частью разработки любого решения IoT. В ситуациях, когда требуется диапазон, превышающий диапазон Wi-Fi и Bluetooth, варианты обычно находятся между технологиями LPWAN, такими как LoRa, Sigfox и т. Д., Но, хотя эти технологии поставляются с функциями Pro-IoT, такими как низкое энергопотребление и дальность действия, они обременены. с проблемами инфраструктуры и покрытия, которые подталкивают разработчиков к использованию сотовой связи (2G, 3G, 4G и т. д.), особенно в приложениях, где энергоснабжение не вызывает особого беспокойства.

Однако, в соответствии с характером протоколов связи и IoT, в то время как сотовый IoT имеет проверенную инфраструктуру и покрытие для поддержки глобального развертывания, им невероятно сложно управлять в масштабе из-за нескольких факторов, включая требования SIM-карты и связанные с этим проблемы. Это.

Частично в качестве решения этой и подобных проблем со смартфонами и другими устройствами бытовой электроники GSMA (консорциум сотовой связи) в 2010 году начал изучать возможность программных SIM-карт. В 2016 году консорциум объявил техническую спецификацию для технологии под названием eSIM, которая устраняет потребность в физической SIM-карте в потребительских устройствах, и с тех пор ее популярность возросла у нескольких производителей, таких как ARM с новой встроенной SIM-картой под названием ARM eSIM и другие гиганты потребительских устройств, такие как Apple, встраивают его в различные продукты.

В сегодняшней статье мы рассмотрим эту технологию применительно к IoT. Мы рассмотрим его особенности, текущее состояние и потенциальное влияние на IoT.

Что такое eSIM

У eSIM есть несколько названий, включая Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM или Remote SIM, но все они относятся к Embedded Universal Integrated Circuit Card (eUICC), способной поддерживать несколько профилей сетевых операторов, виртуально встроенных в нее.

В отличие от обычной SIM-карты, eSIM можно перепрограммировать программно. Это означает, что вы можете изменить все содержимое SIM-карты, включая международный идентификатор мобильного абонента (IMSI) и профили оператора сети, с помощью программного обеспечения по беспроводной сети, устраняя необходимость в замене SIM-карт.

Распространенным заблуждением является то, что eSIM относится только к встроенному оборудованию SIM, например, SIM-карта MFF2, показанная ниже, но это также относится к, хотя и менее популярным, съемным пластиковым SIM-картам, таким как SIM-карты форм-фактора 4FF, на которых также может быть установлено программное обеспечение Embedded UICC. развернут.

Как работает eSIM?

Основное объяснение того, как работают eSIM, заключается в том, что SIM-карты развертываются вместе с устройством, а пользователю / производителю предоставляется интерфейс, через который они могут удаленно добавлять, обновлять, расширять или удалять нескольких сетевых операторов.

Однако для технического описания, согласно спецификациям eSIM GSMA, есть два основных компонента eSIM: встроенная UICC (аппаратная часть), которая встроена в устройство во время производства, и платформа управления подпиской (SM). Платформа управления подпиской (SM) состоит из двух ключевых элементов; SM-SR (безопасная маршрутизация управления подпиской) и SM-DP (подготовка данных управления подпиской).

В процессе производства или развертывания производитель или поставщик (MNO, M2M-устройство или производитель бытовой электроники и т. Д.) EUICC регистрирует SIM-карты в SM-SR, который затем поддерживает безопасное соединение с eUICC для управления подписками. Через SM-SR к eUICC можно получить доступ с помощью команд от поставщика или SM-DP, который отвечает за формирование профилей MNO в формате, совместимом с eUICC.

Чтобы активировать MNO на eUICC, команда, инициированная одним способом (обычно путем сканирования штрих-кода) или другим пользователем, отправляется MNO в SM-DP, который обрабатывает команду и загружает профиль MNO в eUICC., а также предоставляет интерфейс, который позволяет MNO включать / отключать профиль.

Вначале существовали некоторые споры о приложениях eSIM: такие организации, как Motorola, полагали, что они предназначены для промышленных приложений M2M, в то время как такие организации, как Apple, считали, что нет причин, по которым они не должны использоваться в потребительских товарах. Предположительно, в результате этого, чтобы создать что-то, что подходит для обоих приложений, консорциум (GSMA) одобрил две архитектуры для eSIM;

Архитектура M2M eSIM
Бытовая электроника Архитектура eSIM

Хотя обе архитектуры поддерживают перепрограммируемые функции eSIM, подход к их реализации (среди прочего) различен в обоих стеках. Для архитектуры бытовой электроники реализована модель, управляемая клиентом, так что конечный пользователь устройства имеет контроль над удаленной инициализацией сети и управлением профилями оператора. Однако для архитектуры M2M реализована управляемая сервером модель, которая позволяет удаленно обеспечивать операторов мобильной сети и управлять ими с внутренней инфраструктуры / центрального сервера. Это имеет смысл, поскольку человеческое взаимодействие на уровне M2M сокращается, а удаленные обновления и изменения являются ключевыми функциями, подходящими для вариантов использования IoT.

Основные характеристики eSIM

Большинство людей определенно согласятся, что наиболее привлекательной особенностью eSIM является гибкость, с которой пользователи могут переключаться между операторами мобильной связи без необходимости менять физическое оборудование, благодаря возможности беспроводного перепрограммирования и возможности навигации по нескольким профилям. у разных операторов на одном устройстве. Это, однако, выражается в нескольких других функциях, которые влияют (я считаю, положительно) на устройство по-разному. Некоторые из этих функций включают;

1. Снижение затрат

От стоимости оборудования, такого как лоток для SIM-карты и поддерживающих его схем, до стоимости самих SIM-карт, среди прочего, классические SIM-карты представляют собой общую стоимость владения, которая намного выше, чем у eSIM.

2. Функциональная совместимость

Ожидается, что все аккредитованные партнеры в экосистеме GSMA будут соблюдать выпущенные стандарты и архитектуру, обеспечивая тем самым совместимость.

3. Малый форм-фактор

Форма, размер и необходимость в отверстии - это требования к классическим SIM-картам, которые влияют на форм-фактор устройства, в котором они используются. Благодаря микросхемной природе eSIM, которая примерно вдвое меньше Nano SIM-карты и не требует гнезда, дизайнеры будут иметь больше гибкости в отношении размера и форм-фактора устройств.

4. Энергоэффективность

Несмотря на то, что они реализуют сотовую связь, которая не очень экономична, eSiM работают с меньшим энергопотреблением по сравнению с классическими SIM-картами.

5. Безопасность

Еще одна очевидная особенность eSIM - их физическая безопасность. Наличие чипа, встроенного в устройство, делает практически невозможным вмешательство или удаление для неправильного использования. Помимо этого, вместе с платформой eSIM поставляется комплексная схема аккредитации безопасности (SAS).

Возможное влияние eSIM на Интернет вещей

Несмотря на то, что eSIM революционизируют все в телекоммуникационной отрасли, от операций до предоставления услуг, они также окажут значительное влияние на IoT.

Есть три основных области сотового Интернета вещей, на которые могут потенциально повлиять eSIM;

1. Гибкость

Вероятно, это самая большая проблема сотового Интернета вещей с использованием классических SIM-карт. Хотя покрытие через сотовую связь, как правило, обширно, качество покрытия каждым оператором мобильной связи отличается от места к месту. По этой причине, чтобы в полной мере использовать возможности подключения сотовой связи, пользователи должны выполнять сложные и требовательные к работе задачи переключения между SIM-картами, что накладывает ограничения на решения IoT. Однако с помощью eSIM поставщики решений IoT могут быстро и безопасно переключать профили устройств по беспроводной сети или даже автоматизировать процесс, поэтому изменения в подключении могут быть реализованы на основе таких критериев, как мощность сигнала, тарифы и т. Д.

2. Масштабируемость

Развертывание сотового Интернета вещей на нескольких устройствах может быть довольно сложной задачей, поскольку управление симуляторами может стать очень сложным и довольно быстро по мере увеличения количества устройств. Благодаря гибкости взаимодействия, предлагаемой eSIM, этим можно лучше управлять.

3. Надежность / долговечность

Использование одной SIM-карты от сетевого провайдера с наибольшим покрытием или физическая замена SIM-карт для улучшения покрытия создает проблемы с надежностью. Провайдер с наибольшей зоной покрытия может не иметь покрытия в вашем месте развертывания, и сим-карты повреждаются или выходят из строя во время процесса замены. Благодаря eSIM и беспроводной «замене SIM-карт» система становится более надежной и долговечной, так как упрощается механическая конструкция устройства.

Приложения и сценарии использования eSIM

Хотя влияние eSIM ожидается во всех областях применения Интернета вещей, ожидается, что некоторые секторы получат огромные выгоды. Некоторые из этих секторов включают:

1. Автомобильная промышленность

В связи с тем, что парадигма «подключенных автомобилей» быстро становится популярной, у eSIM есть потенциал для обеспечения беспрепятственного подключения в автомобиле, необходимого для того, чтобы пользователи могли пользоваться всеми функциями автомобилей. Помимо возможности подключения, быстрые обновления OTA также потенциально могут революционизировать реализацию передачи прав собственности.

2. Сельское хозяйство

В то время как большинство приложений, связанных с сельским хозяйством, используют протоколы LPWAN, такие как LoRa, для передачи данных в облако устройств часто по-прежнему требуется транзитное соединение, такое как сотовая связь. Из-за расположения большинства ферм мощность сигнала операторов мобильной связи может варьироваться. С помощью eSIM фермеры могут без проблем переключаться между операторами мобильной связи.

Датчики слежения за объектами, которые отслеживают и контролируют состояние различных движущихся объектов, таких как автомобили, грузовики, грузы и т. Д., Могут быть уменьшены, имеют более длительный срок службы батареи и неограниченную зону покрытия (переключение между несколькими MNO) благодаря eSIM.

Технически каждое отдельное приложение IoT, которое лучше реализовано с помощью сотового IoT, получит повышение производительности благодаря eSIM.

iSIM

Как и любая новая технология, адаптация технологии eSIM постепенно оживает, и самой последней из них является iSIM.

iSIM (что означает интегрированная SIM-карта) - это технология, основанная на функциях eSIM. В то время как eSIM обычно представляют собой просто выделенный чип, который по-прежнему требует подключения к процессору устройства, iSIM объединяет в себе процессорное ядро и функции eSIM в едином блоке системы на кристалле (SoC).

Он был разработан с целью дальнейшего сокращения занимаемой SIM-карты, поскольку, интегрировав его в процессор, устройство может стать еще меньше и дешевле благодаря сокращению спецификации.

Несмотря на то, что технология все еще находится на начальной стадии, iSIM определенно кажется будущим для большинства приложений, и несколько производителей микросхем, включая Qualcomm, уже используют ее, выпустив недавно выпущенный Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Заключение

Хотя еще предстоит проделать огромную работу для того, чтобы eSIM стали массовым явлением, у них есть потенциал для создания моста, который позволит решениям Интернета вещей в полной мере использовать широкое покрытие сотовых сетей. Учитывая, что сети 5G находятся в разработке, а также низкая скорость, с которой разные провайдеры могут достичь максимального покрытия в разных городах, eSIM определенно пригодятся для обеспечения того, чтобы решения IoT безоговорочно использовали скорость, которую они готовы принести. Помимо улучшения связи, eSIM также представят новые бизнес-модели, которые будут способствовать подходу к разработке решений IoT.