Що таке вбудована технологія sim (esim) та як вона може допомогти у розробці продукту з використанням йоту?

Вибір правильного середовища спілкування, як правило, є дуже складною частиною розробки будь-якого рішення IoT. У ситуаціях, коли необхідний діапазон, що перевищує Wi-Fi та Bluetooth, варіанти, як правило, мають бути між технологіями LPWAN, такими як LoRa, Sigfox тощо, але, хоча ці технології мають такі функції Pro-IoT, як низька потужність та велика дальність, вони оседлані. з проблемами інфраструктури та покриття, які штовхають розробників до стільникового зв'язку (2G, 3G, 4G тощо), особливо в тих додатках, де потужність не викликає великих проблем.

Однак, відповідно до суті протоколів зв'язку та IoT, хоча стільниковий IoT має перевірену інфраструктуру та охоплення для глобального розгортання, управляти ним надзвичайно складно через декілька факторів, включаючи вимоги до SIM-карт та проблеми це.

Частково вирішивши цю та подібні проблеми зі смартфонами та іншими побутовими електронними пристроями, GSMA (консорціум стільникового зв'язку) у 2010 році почав вивчати можливість використання програмних SIM-карт. У 2016 році консорціум оголосив технічну специфікацію технології під назвою eSIM, яка викорінює потребу у фізичній SIM-картці в споживчих пристроях, і з тих пір прийняття зросло у кількох виробників, таких як ARM, з новою вбудованою SIM-карткою під назвою ARM eSIM та інші гіганти споживчих пристроїв, такі як Apple, вбудовують його в різні продукти.

У сьогоднішній статті ми розглянемо цю технологію стосовно IoT. Ми розглянемо його особливості, поточний стан та потенційний вплив на IoT.

Що таке eSIM

eSIM мають кілька імен, включаючи Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM або Remote SIM, але всі вони стосуються вбудованої універсальної інтегральної мікросхеми (eUICC), здатної підтримувати кілька профілів мережевих операторів, фактично вбудованих у неї.

На відміну від звичайної SIM-картки, eSIM-програми програмно перепрограмуються. Це означає, що ви можете змінити весь вміст SIM-картки, включаючи міжнародну ідентифікацію абонента мобільного зв’язку (IMSI) та профілі операторів мережі, за допомогою програмного забезпечення в ефірі, викорінюючи необхідність обміну SIM-картками.

Поширеною помилкою є те, що eSIM відноситься лише до вбудованого SIM-обладнання, наприклад, наведеної нижче SIM-карти MFF2, але також стосується, хоча і менш популярних, знімних пластикових SIM-карт, таких як форм-фактори SIM-карт 4FF, на яких також може бути вбудоване програмне забезпечення UICC. розгорнуто.

Як працює eSIM?

Основним поясненням роботи eSIM є те, що SIM-карти розгортаються разом із пристроєм, а користувач / виробник має інтерфейс, за допомогою якого вони можуть віддалено додавати, оновлювати, розширювати або видаляти декількох операторів мережі.

Однак для технічного опису, згідно специфікацій eSIM від GSMA, є два основні компоненти eSIM: вбудований UICC (апаратне забезпечення), який вбудовується в пристрій під час виготовлення, та платформа управління передплатою (SM). Платформа управління передплатою (SM) складається з двох ключових елементів; SM-SR (безпечна маршрутизація управління передплатою) та SM-DP (підготовка даних управління передплатою).

Під час процесу виготовлення або розгортання виробник або постачальник (MNO, M2M Device, або Виробник побутової електроніки тощо) eUICC реєструє SIM-карти в SM-SR, який потім підтримує безпечний зв’язок з eUICC для управління підписками. За допомогою SM-SR eUICC можна отримати за допомогою команд постачальника або SM-DP, який відповідає за формування профілів MNO у формат, сумісний з eUICC.

Щоб активувати MNO на eUICC, команда, ініційована тим чи іншим способом (як правило, шляхом сканування штрих-коду) або іншим користувачем, надсилається MNO на SM-DP, який обробляє команду та завантажує MNO-профіль на eUICC, а також надає інтерфейс, який дозволяє MNO вмикати / вимикати профіль.

У перші дні існували певні дискусії щодо застосувань eSIM-систем з такими організаціями, як Motorola, які вважали, що вона спрямована на промислові додатки M2M, тоді як такі організації, як Apple, вважали, що немає жодної причини, чому вона не повинна бути представлена в споживчих товарах. Імовірно, в результаті цього, щоб створити щось, що відповідає обом додаткам, консорціум (GSMA) затвердив дві архітектури для eSIM;

Архітектура M2M eSIM
Побутова електроніка eSIM-архітектура

Хоча обидві архітектури підтримують перепрограмовані функції eSIM, підхід до його реалізації (серед іншого) відрізняється в обох стеках. Для архітектури побутової електроніки реалізована керована клієнтом модель, така що кінцевий користувач пристрою має контроль над віддаленим наданням мережі та керуванням профілями оператора. Однак для архітектури M2M реалізована контрольована сервером модель, яка дозволяє віддалене забезпечення та управління операторами мобільних мереж із серверної інфраструктури / центрального сервера. Це має сенс, оскільки людська взаємодія на рівні M2M зменшується, а віддалені оновлення та зміни є ключовими характеристиками, які відповідають випадкам використання IoT.

Основні особливості eSIM

Більшість людей однозначно погодяться з тим, що найбільш привабливою особливістю eSIM є гнучкість, з якою вони дозволяють користувачам переключатися між MNO без необхідності міняти фізичне обладнання, завдяки своїй ефірній перепрограмованості та можливості навігації по кількох профілях. від різних операторів на одному пристрої. Однак це перетворюється на кілька інших особливостей, які впливають (позитивно, на мою думку) на пристрій різними способами. Деякі з цих особливостей включають;

1. Зниження витрат

Від вартості апаратного забезпечення, такого як лоток для SIM-картки та підтримуючих ланцюгів, до вартості самих SIM-карт, серед інших, класичні SIM-карти представляють загальну вартість власності, яка набагато більша за eSIM.

2. Сумісність

Очікується, що всі акредитовані партнери в екосистемі GSMA дотримуватимуться випущених стандартів та архітектури, таким чином забезпечуючи сумісність.

3. Малий форм-фактор

Форма, розмір та потреба у отворі є вимогами класичних SIM-карт, що впливає на форм-фактор пристрою, в якому вони використовуються. Завдяки чіпоподібній природі eSIM-систем, розмір яких приблизно вдвічі менший Nano-SIM-карт і не потребує розетки, дизайнери отримають більшу гнучкість щодо розміру та форм-фактора пристроїв.

4. Енергоефективність

Незважаючи на те, що вони реалізують стільниковий зв’язок, який не є дуже енергозберігаючим, eSiM працюють з меншим енергоспоживанням порівняно з класичними SIM-картами.

5. Безпека

Ще однією очевидною особливістю eSIM є їх фізичний захист. Вбудований мікросхема у пристрій практично не дозволяє втручатися чи вилучати з метою неправильного використання. Крім цього, разом із структурою eSIM постачається комплексна схема акредитації безпеки (SAS).

Потенційний вплив eSIM на IoT

Незважаючи на те, що eSIM збираються зробити революцію у телекомунікаційній галузі від операцій до надання послуг, це також матиме значний вплив на IoT.

Є три основні сфери стільникового IoT, на які eSIM можуть потенційно вплинути;

1. Гнучкість

Це, мабуть, найбільша проблема стільникового IoT через класичні SIM-карти. Хоча покриття через стільниковий зв’язок, як правило, величезне, якість покриття кожним MNO відрізняється від місця до місця. З цієї причини, щоб повною мірою скористатися функціями підключення стільникового зв'язку, користувачам доводиться вирішувати складні та оперативно інтенсивні завдання перемикання між SIM-картами, що обмежує рішення IoT. Однак за допомогою eSIM-провайдерів постачальники рішень IoT можуть швидко і безпечно переключати профілі пристроїв в ефірі або навіть автоматизувати процес, тому зміни зв’язку можуть бути реалізовані на основі таких критеріїв, як потужність сигналу, тарифи тощо.

2. Масштабованість

Розгортання стільникового IoT на декількох пристроях може бути досить складною справою, оскільки управління симуляторами може стати дуже складним досить швидко, оскільки кількість пристроїв збільшується. Завдяки гнучкій сумісності, яку пропонують eSIM, цим можна краще керувати.

3. Надійність / довговічність

Використання однієї SIM-карти від мережевого провайдера з найбільшим покриттям або фізичний обмін SIM-карт для поліпшення покриття створює труднощі щодо надійності. Постачальник з найбільшою зоною покриття може не мати покриття у вашому місці розгортання, а SIM-картки пошкоджуються або виходять з ладу в процесі обміну. Завдяки eSIM-картам та «ефірним» обмінам SIM-карт система стає більш надійною та довговічною, оскільки спрощуються механічні міркування щодо пристрою.

Програми та випадки використання eSIM

Незважаючи на те, що вплив eSIM очікується на кожну область застосування IoT, деякі сектори, як очікується, отримають величезні вигоди. Деякі з цих секторів включають

1. Автомобільна промисловість

Оскільки парадигма “підключеного автомобіля” швидко стає загальнодоступною, eSIM мають потенціал для забезпечення безперебійного підключення до автомобіля, необхідного для того, щоб користувачі могли насолоджуватися всіма функціями автомобілів. Що стосується підключення, швидкі оновлення OTA також можуть потенційно змінити спосіб здійснення передачі права власності.

2. Сільське господарство

Хоча більшість програм, пов’язаних із сільським господарством, використовують протоколи LPWAN, такі як LoRa, для передачі даних у хмару пристроїв часто необхідний зворотний зв’язок, такий як мобільний зв’язок. Через розташування більшості ферм потужність сигналу MNO може змінюватися. За допомогою eSIM-фермерів фермери можуть переключатися між MNO без клопоту.

Датчики відстеження об’єктів, які відстежують і відстежують стан різних рухомих об’єктів, таких як автомобілі, вантажівки, вантажі тощо, можна зменшити, мати довший час автономної роботи та необмежену зону покриття (перемикання між декількома MNO) завдяки eSIM.

Технічно, кожна окрема програма IoT, яка краще реалізована на стільниковому IoT, відчуває підвищення продуктивності завдяки eSIM.

iSIM

Як і будь-яка нова технологія, адаптації технології eSIM поступово оживають, а найновіші - iSIM.

iSIM (тобто інтегрована SIM) - це технологія, побудована на функціональних можливостях eSIM. Хоча eSIM зазвичай є лише виділеною мікросхемою, яку все одно потрібно підключити до процесора пристрою, iSIM поєднує в собі ядро процесора та функції eSIM в єдиний блок на системі на чіпі (SoC).

Він був розроблений з метою подальшого зменшення розміру SIM-карт, оскільки, інтегруючи його в процесор, пристрій може стати ще меншим та дешевшим завдяки зменшенню специфікації.

Незважаючи на те, що технологія все ще перебуває на початкових стадіях, iSIM, безумовно, здається майбутнім для більшості додатків, і кілька виробників мікросхем, включаючи Qualcomm, вже роблять це за допомогою нещодавнього випуску Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Висновок

Незважаючи на те, що ще потрібно виконати багато робіт для того, щоб eSIM стали основними, він має потенціал для побудови мосту, який дозволяє рішенням IoT повністю використовувати масове покриття стільникових мереж. Оскільки працюють мережі 5G та повільна швидкість, з якою різні провайдери можуть досягти максимального покриття в різних містах, eSIM-системи, безумовно, стануть в нагоді, забезпечуючи безперешкодне використання рішень IoT на швидкості, яку він готовий забезпечити. Окрім покращення зв’язку, eSIM також запровадять нові бізнес-моделі, які сприятимуть підходу до розробки IoT-рішень.