Co je integrovaná technologie sim (esim) a jak může pomoci s návrhy produktů iot

Výběr správného komunikačního média je obvykle velmi náročnou součástí vývoje jakéhokoli řešení IoT. V situacích, kdy je vyžadován dosah nad rámec Wi-Fi a Bluetooth, jsou možnosti obvykle mezi technologiemi LPWAN, jako jsou LoRa, Sigfox atd., Ale zatímco tyto technologie přicházejí s funkcemi Pro-IoT, jako je nízký výkon a dlouhý dosah, jsou osedlané s výzvami v oblasti infrastruktury a pokrytí, které tlačí vývojáře na buněčnou komunikaci (2G, 3G, 4G atd.), zejména v aplikacích, kde není moc starosti.

Avšak v souladu s povahou komunikačních protokolů a IoT, zatímco mobilní IoT má osvědčenou infrastrukturu a pokrytí pro podporu globálního nasazení, je neuvěřitelně obtížné spravovat ve velkém kvůli několika faktorům, včetně požadavků na SIM kartu a výzev kolem to.

Jako řešení tohoto a podobných problémů se smartphony a dalšími zařízeními spotřební elektroniky začala společnost GSMA (konsorcium pro mobilní komunikaci) v roce 2010 zkoumat možnosti softwarových SIM karet. V roce 2016 konsorcium oznámilo technickou specifikaci technologie zvané eSIM, která eliminuje potřebu fyzické SIM karty ve spotřebitelských zařízeních, a od té doby se rozrostla adopce u několika výrobců, jako je ARM, s novou integrovanou SIM kartou ARM eSIM a další giganti spotřebitelských zařízení, jako je Apple, který jej vkládá do různých produktů.

V dnešním článku budeme tuto technologii zkoumat ve vztahu k internetu věcí. Projdeme si jeho funkce, jeho aktuální stav a potenciální dopad na IoT.

Co je to eSIM

eSIM se označují několika názvy, například Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM nebo Remote SIM, ale všechny odkazují na kartu Embedded Universal Integrated Circuit Card (eUICC) schopnou podporovat více profilů síťových operátorů, které jsou do ní prakticky zabudovány.

Na rozdíl od běžné SIM karty jsou eSIM softwarově přeprogramovatelné. To znamená, že můžete změnit veškerý obsah SIM karty, včetně mezinárodní identity mobilního předplatitele (IMSI) a profilů síťových operátorů, pomocí bezdrátového softwaru, čímž vymažete potřebu vyměňovat SIM karty.

Běžná mylná představa je, že eSIM odkazuje pouze na integrovaný hardware SIM, jako je SIM karta MFF2 zobrazená níže, ale také odkazuje na, i když méně populární, vyjímatelné plastové SIM karty, jako jsou SIM karty 4FF, na kterých může být také software Embedded UICC nasazen.

Jak funguje eSIM?

Základní vysvětlení toho, jak eSIM fungují, je to, že SIM karty jsou nasazeny společně se zařízením a uživateli / výrobci je poskytnuto rozhraní, pomocí kterého mohou vzdáleně přidávat, aktualizovat, rozšiřovat nebo mazat více síťových operátorů

Pro technický popis však podle specifikací eSIM od GSMA existují dvě hlavní součásti eSIM: integrovaný UICC (hardware), který je zabudován do zařízení během výroby, a platforma Subscription Management platforma (SM). Platforma pro správu předplatného (SM) se skládá ze dvou klíčových prvků; SM-SR (Subscription Management Secure Routing) a SM-DP (Subscription Management Data Preparation).

Během procesu výroby nebo nasazení registruje výrobce nebo prodejce (výrobce MNO, M2M Device nebo výrobce spotřební elektroniky atd.) EUICC karty SIM u SM-SR, který pak udržuje bezpečné spojení s eUICC za účelem správy předplatného. Prostřednictvím SM-SR lze eUICC dosáhnout pomocí příkazů od dodavatele nebo SM-DP, který je zodpovědný za formování profilů MNO do formátu, který je kompatibilní s eUICC.

Chcete-li aktivovat MNO na eUICC, zašle MNO příkaz iniciovaný jedním způsobem (obvykle skenováním čárových kódů) nebo druhým uživatelem do SM-DP, který příkaz zpracuje a stáhne profil MNO do eUICC, a zároveň poskytuje rozhraní, které umožňuje MNO povolit / zakázat profil.

V počátcích proběhla určitá debata o aplikacích eSIM s organizacemi, jako je Motorola, která věřila, že je zaměřena na průmyslové aplikace M2M, zatímco organizace jako Apple věřily, že neexistuje žádný důvod, proč by se neměla objevit ve spotřebitelských výrobcích. Pravděpodobně v důsledku toho konsorcium (GSMA) schválilo dvě architektury pro eSIM, aby vytvořilo něco, co vyhovuje oběma aplikacím;

Architektura M2M eSIM
ESIM architektura spotřební elektroniky

Zatímco obě architektury podporují přeprogramovatelné funkce eSIM, přístup k jejich realizaci (mimo jiné) je u obou zásobníků odlišný. Pro architekturu spotřební elektroniky je implementován model řízený klientem, takže koncový uživatel zařízení má kontrolu nad poskytováním vzdálené sítě a správou profilů operátora. Pro architekturu M2M je však implementován serverem řízený model, který umožňuje vzdálené zřizování a správu operátorů mobilních sítí z back-end infrastruktury / centrálního serveru. To dává smysl, protože lidská interakce na úrovni M2M je omezena a vzdálené upgrady a změny jsou klíčové funkce, které vyhovují případům použití IoT.

Klíčové vlastnosti eSIM

Většina lidí určitě souhlasí s tím, že nejatraktivnějším rysem eSIM je flexibilita, s níž umožňuje uživatelům přepínat mezi MNO, aniž by museli měnit fyzický hardware, díky své programovatelnosti přes vzduch a schopnosti procházet více profilů od různých operátorů na stejném zařízení. To se však promítá do několika dalších funkcí, které ovlivňují (myslím, že pozitivně) zařízení mnoha způsoby. Některé z těchto funkcí zahrnují;

1. Snížení nákladů

Od nákladů na hardware, jako je zásobník SIM a jeho podpůrné obvody, až po náklady na samotné SIM karty, klasické SIM karty představují celkové náklady na vlastnictví, které jsou mnohem vyšší než náklady na eSIM.

2. Interoperabilita

Očekává se, že všichni akreditovaní partneři v ekosystému GSMA budou dodržovat vydané standardy a architekturu, čímž zajistí interoperabilitu.

3. Malý tvarový faktor

Tvar, velikost a potřeba otvoru jsou požadavky klasických SIM karet, které ovlivňují tvar zařízení, ve kterém jsou použity. Díky čipové povaze eSIM, která je zhruba o polovinu větší než Nano SIM a nevyžadují zásuvku, budou mít návrháři větší flexibilitu s velikostí a tvarem zařízení.

4. Energetická účinnost

I když implementují mobilní komunikaci, která není příliš energeticky nenáročná, fungují eSiM na méně energie ve srovnání s klasickými SIM kartami.

5. Zabezpečení

Další zřejmou vlastností eSIM je jejich fyzické zabezpečení. Díky integrovanému čipu v zařízení je téměř nemožné manipulovat nebo jej odstranit kvůli zneužití. Kromě toho se dodává komplexní bezpečnostní akreditační schéma (SAS) spolu s rámcem eSIM.

Potenciální dopad eSIM na IoT

Zatímco eSIM chystají revoluci v celém telekomunikačním průmyslu od operací po vykreslování služeb, bude to mít také významný dopad na IoT.

Existují tři hlavní oblasti mobilního internetu věcí, které mohou být eSIMs potenciálně ovlivněny;

1. Flexibilita

To je pravděpodobně největší problém s celkovým IoT přes klasické SIM karty. Zatímco pokrytí celulárním připojením je obecně obrovské, kvalita pokrytí každým MNO se liší od místa k místu. Z tohoto důvodu, aby uživatelé plně využili funkce konektivity mobilní komunikace, musí uživatelé projít obtížnými a provozně náročnými úkoly přepínání mezi SIM kartami, což omezuje řešení IoT. S eSIM mohou poskytovatelé řešení IoT rychle a bezpečně přepínat profily zařízení Over-the-air nebo dokonce automatizovat proces, takže změny připojení lze implementovat na základě kritérií, jako je síla signálu, tarify atd.

2. Škálovatelnost

Nasazení mobilního internetu věcí na více zařízeních může být docela nepříjemné, protože správa simů se může s přibývajícím počtem zařízení opravdu složitě poměrně rychle. Díky interoperabilitě flexibility, kterou nabízejí eSIM, to lze lépe spravovat.

3. Spolehlivost / trvanlivost

Používání jedné SIM karty od poskytovatele sítě s největším pokrytím nebo Fyzická výměna SIM karet pro lepší pokrytí přináší problémy se spolehlivostí. Poskytovatel s největší oblastí pokrytí nemusí mít pokrytí ve vašem umístění nasazení a SIM karty se během procesu výměny poškodí nebo selžou. Díky eSIM a „SIM swapům“ „over-the-air“ se systém stává spolehlivějším a trvanlivějším, protože jsou zjednodušeny úvahy o mechanické konstrukci zařízení.

Aplikace a případy použití pro eSIM

I když se dopad eSIM očekává ve všech aplikačních oblastech IoT, očekává se, že některá odvětví budou velkým příjemcem. Některá z těchto odvětví zahrnují -

1. Automobilový průmysl

S paradigmatem „připojeného automobilu“, které se rychle stává hlavním proudem, mají eSIM potenciál poskytnout bezproblémové konektivity ve vozidle potřebné k tomu, aby uživatelé mohli využívat všechny funkce vozidel. Kromě připojení mohou rychlé aktualizace OTA také potenciálně způsobit revoluci v implementaci převodu vlastnictví.

2. Zemědělství

Zatímco většina aplikací souvisejících se zemědělstvím využívá protokoly LPWAN, jako je LoRa, k získání dat do cloudu zařízení je často stále zapotřebí backhaul připojení, jako je mobilní připojení. Vzhledem k umístění většiny farem se síla signálu MNO může lišit. S eSIM mohou zemědělci přepínat mezi MNO bez potíží.

Senzory pro sledování objektů, které sledují a monitorují podmínky různých pohybujících se objektů, jako jsou automobily, nákladní automobily, zásilky atd., Mohou být zmenšeny, mají delší životnost baterie a neomezenou oblast pokrytí (přepínání mezi více MNO), díky eSIM.

Technicky vzato, každá aplikace IoT, která je lépe implementována s celulárním IoT, zažije zvýšení výkonu díky eSIM.

iSIM

Jako každá nová technologie i adaptace technologie eSIM postupně ožívají, přičemž nejnovějšími jsou iSIM.

iSIM (tj. Integrovaná SIM) je technologie postavená na funkcích eSIM. Zatímco eSIM jsou obvykle jen vyhrazený čip, který je stále třeba připojit k procesoru zařízení, iSIM kombinuje jádro procesoru a funkce eSIM do jedné jednotky na čipu (SoC).

Byl vyvinut s cílem dalšího snížení stopy SIM karet, protože díky integraci do procesoru se zařízení může díky redukci kusovníku ještě zmenšit a zlevnit.

I když je technologie stále v raných fázích, iSIM se rozhodně zdá být budoucností většiny aplikací a několik výrobců čipů, včetně Qualcomm, na ni již skočí s nedávným vydáním Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Závěr

I když je stále spousta práce, aby se eSIMs staly mainstreamovými, má potenciál vybudovat most, který umožní řešením IoT plně využít masivní pokrytí celulárních sítí. S 5G sítěmi v provozu a pomalým tempem, s nímž by různí poskytovatelé mohli dosáhnout maximálního pokrytí v různých městech, se eSIM určitě hodí, když zajistí, že řešení IoT budou bezvýhradně využívat rychlost, kterou je připravena přinést. Kromě zlepšení konektivity eSIM také představí nové obchodní modely, které přispějí k tomu, jak se bude přistupovat k vývoji řešení IoT.