Hvad er integreret sim (esim) teknologi, og hvordan kan det hjælpe med iot produktdesign

Valg af det rigtige kommunikationsmedie er normalt en meget udfordrende del af udviklingen af enhver IoT-løsning. I situationer, hvor der er behov for en rækkevidde ud over Wi-Fi og Bluetooth, er mulighederne normalt mellem LPWAN-teknologier som LoRa, Sigfox osv., Men mens disse teknologier leveres med Pro-IoT-funktioner som lav effekt og lang rækkevidde, er de sadlet med infrastruktur- og dækningsudfordringer, der skubber udviklere mod cellulær (2G, 3G, 4G osv.) -baseret kommunikation, især i applikationer, hvor strøm ikke er meget bekymrende.

I tråd med pisken af kommunikationsprotokoller og IoT, mens cellulær IoT har den dokumenterede infrastruktur og dækning til at understøtte global implementering, er det imidlertid utrolig svært at håndtere i skala på grund af flere faktorer, herunder SIM-kortkrav og udfordringerne omkring det.

Dels som en løsning på dette og lignende problemer med smartphones og andre forbrugerelektroniske enheder, begyndte GSMA (det cellulære kommunikationskonsortium) i 2010 at undersøge muligheden for softwarebaserede SIM-kort. I 2016 annoncerede konsortiet den tekniske specifikation for teknologien kaldet eSIM, som udrydder behovet for et fysisk SIM-kort i forbrugsenheder, og siden da er adoption vokset med flere producenter som en ARM med sit nye indlejrede SIM kaldet ARM eSIM og andre giganter til forbrugsenheder som Apple, der integrerer det i forskellige produkter.

I dagens artikel vil vi undersøge denne teknologi i forhold til IoT. Vi vil gennemgå dets funktioner, dets nuværende tilstand og potentielle indvirkning på IoT.

Hvad er et eSIM

eSIM'er går efter flere navne, herunder blødt SIM-kort, virtuelt SIM-kort, integreret SIM-kort, elektronisk SIM-kort eller fjern-SIM-kort, men de henviser alle til et integreret universalintegreret kredsløbskort (eUICC), der er i stand til at understøtte flere netværksbærerprofiler, der næsten er integreret i det.

I modsætning til det almindelige SIM-kort er eSIM'er software-genprogrammerbare. Dette betyder, at du kan ændre hele indholdet af SIM-kortet, inklusive den internationale mobilabonnentidentitet (IMSI) og netværksoperatørprofiler, via software over luften, hvilket eliminerer behovet for at bytte SIM-kort.

En almindelig misforståelse er, at eSIM kun henviser til integreret SIM-hardware som MFF2 SIM-kortet vist nedenfor, men det henviser også til, omend mindre populære, flytbare plast-SIM-kort som 4FF-formfaktor-SIM'er, hvor en indbygget UICC- software også kan være indsat.

Hvordan fungerer eSIM?

En grundlæggende forklaring på, hvordan eSIM'er fungerer, er, at SIM'erne implementeres sammen med enheden, og at brugeren / producenten har en grænseflade, hvorigennem de kan tilføje, opdatere, udvide eller slette flere netværksoperatører eksternt

For en teknisk beskrivelse er der dog i henhold til eSIM-specifikationerne fra GSMA to hovedkomponenter til eSIM'er: den integrerede UICC (hardware), der er indlejret i enheden under fremstillingen og en Subscription Management-platform (SM). Abonnementsadministrationsplatformen (SM) består af to nøgleelementer; SM-SR (Subscription Management Secure Routing) og SM-DP (Subscription Management Secure Routing).

Under fremstillings- eller implementeringsprocessen registrerer producenten eller leverandøren (MNO, M2M-enhed eller forbrugerelektronikproducent osv.) Af eUICC SIM'erne med SM-SR, som derefter opretholder en sikker forbindelse med eUICC til at administrere abonnementer. Via SM-SR kan eUICC nås med kommandoer fra sælgeren eller SM-DP, som er ansvarlig for at formere profiler af MNO'er til et format, der er kompatibelt med eUICC.

For at aktivere en MNO på eUICC sendes en kommando, initieret på en måde (typisk via stregkodescanning) eller den anden af brugeren, af MNO til SM-DP, som behandler kommandoen og downloader MNO-profilen til eUICC, samtidig med at der tilvejebringes en grænseflade, der tillader MNO at aktivere / deaktivere en profil.

Der var en vis grad af debat om applikationer af eSIM'er i de tidlige dage med organisationer som Motorola, der mente, at det var rettet mod M2M industrielle applikationer, mens organisationer som Apple mente, at der ikke var nogen grund til, at det ikke skulle findes i forbrugerprodukter. For at oprette noget, der passer til begge applikationer, godkendte konsortiet (GSMA) formodentlig to arkitekturer til eSIM'er;

M2M eSIM-arkitektur
Forbrugerelektronik eSIM-arkitektur

Mens begge arkitekturer understøtter de genprogrammerbare funktioner i eSIM'er, er tilgangen til at realisere det (blandt andet) forskellig i begge stakke. For forbrugerelektronikarkitekturen implementeres en klientstyret model, således at slutbrugeren af enheden har kontrol over tilvejebringelse af fjernnetværk og styring af operatørprofiler. For M2M-arkitekturen implementeres der imidlertid en serverstyret model, der tillader fjernadministration og styring af mobilnetværksoperatører fra en backend-infrastruktur / central server. Dette giver mening, da menneskelig interaktion på M2M-niveau reduceres, og fjernopgraderinger og ændringer er de vigtigste funktioner, der passer til IoT-brugssager.

Nøglefunktioner ved eSIM'er

De fleste mennesker vil helt sikkert være enige om, at den mest tiltalende funktion ved eSIM'er er den fleksibilitet, hvormed det giver brugerne mulighed for at skifte mellem MNO'er uden at skulle ændre fysisk hardware takket være dets omprogrammerbarhed over luften og dens evne til at navigere i flere profiler. fra forskellige operatører på samme enhed. Dette oversættes dog til flere andre funktioner, der påvirker (positivt tror jeg) enheden på en række måder. Nogle af disse funktioner inkluderer;

1. Omkostningsreduktion

Fra prisen på hardware som SIM-bakken og dens understøttende kredsløb til blandt andet SIM'erne selv, præsenterer de klassiske SIM-kort en samlet omkostning ved ejerskab, der er langt større end eSIM'er.

2. Interoperabilitet

Alle akkrediterede partnere i GSMA-økosystemet forventes at overholde de frigjorte standarder og arkitektur og dermed sikre interoperabilitet.

3. Lille formfaktor

Form, størrelse og behov for en åbning er krav til klassiske SIM-kort, der påvirker formfaktoren for den enhed, som de bruges i. Med den chiplignende karakter af eSIM'er, cirka halvdelen af størrelsen på Nano SIM-kort og ikke kræver et stik, har designere større fleksibilitet med størrelsen og formfaktoren for enheder.

4. Effektivitet

Selvom de implementerer cellulær kommunikation, som ikke er meget strømvenlig, fungerer eSiM'er på mindre strøm sammenlignet med de klassiske SIM-kort.

5. Sikkerhed

Et andet åbenlyst træk ved eSIM'er er deres fysiske sikkerhed. At have chippen indlejret i enheden gør det næsten umuligt at manipulere med eller fjerne for misbrug. Bortset fra dette sendes en omfattende SAS-akkrediteringsordning (SAS) sammen med eSIM-rammen.

Potentiel indvirkning af eSIM på IoT

Mens eSIM'er vil revolutionere alt om telekommunikationsindustrien fra drift til serviceydelse, vil det også have en betydelig indvirkning på IoT.

Der er tre hovedområder af cellulær IoT, der potentielt kan blive påvirket af eSIM'er;

1. Fleksibilitet

Dette er sandsynligvis det største problem med mobil IoT via klassiske SIM-kort. Mens dækningen via mobilforbindelse generelt er stor, varierer kvaliteten af dækningen for hvert MNO fra sted til sted. Af denne grund er brugerne nødt til at gennemgå de vanskelige og operationelt intensive opgaver ved at skifte mellem SIM-kort, hvilket sætter en begrænsning på IoT-løsninger, for fuldt ud at udnytte forbindelsesfunktionerne i cellulær kommunikation. Men med eSIM'er kan IoT-løsningsudbydere skifte enhedsprofiler hurtigt og sikkert over-the-air eller endda automatisere processen, så forbindelsesændringer kan implementeres baseret på kriterier som signalstyrke, takster osv.

2. Skalerbarhed

Implementering af cellulær IoT på tværs af flere enheder kan være ganske besværet, da sim-ledelse kan blive virkelig kompleks ganske hurtigt, da antallet af enheder stiger. Med den fleksibilitetsinteroperabilitet, der tilbydes af eSIM'er, kan dette styres bedre.

3. Pålidelighed / holdbarhed

Brug af et enkelt SIM fra netværksudbyderen med den største dækning eller fysisk udskiftning af SIM-kort for forbedret dækning introducerer pålidelighedsudfordringer. Udbyderen med det største dækningsområde har muligvis ikke dækning på din installationsplacering, og sim-kort bliver beskadiget eller mislykkes under swap-processen. Med eSIM'er og over-the-air “SIM swaps” bliver systemet mere pålideligt og holdbart, da de mekaniske designovervejelser for enheden er forenklet.

Applikationer og brugssager til eSIM

Mens virkningen af eSIM'er forventes på tværs af alle IoT-applikationsområder, forventes nogle sektorer at være enorme modtagere. Nogle af disse sektorer inkluderer-

1. Bilindustri

Med den ”tilsluttede bil” Paradigm, der hurtigt bliver mainstream, har eSIM'er potentialet til at levere den problemfri forbindelse i bilen, der er nødvendig for at give brugerne mulighed for at nyde alle køretøjernes funktioner. Bortset fra tilslutningsmuligheder kan hurtige OTA-opdateringer også potentielt revolutionere, hvordan ejerskabsoverførsel implementeres.

2. Landbrug

Mens de fleste landbrugsrelaterede applikationer anvender LPWAN-protokoller som LoRa, kræves der ofte en forbindelsesbaggrund som mobilforbindelse for at få dataene til enhedsskyen. På grund af placeringen af de fleste gårde kan signalstyrken for MNO'er variere. Med eSIM'er kan landmænd skifte mellem MNO'er uden besvær.

3. Objektsporing

Sensorer, der sporer og overvåger forholdene for forskellige bevægelige objekter som biler, lastbiler, forsendelser osv., Kan gøres mindre, har længere batterilevetid og ubegrænset dækningsområde (skift mellem flere MNO'er) takket være eSIM'er.

Teknisk set vil hver eneste IoT-applikation, der er bedre implementeret med cellulær IoT, opleve præstationsforøgelse takket være eSIM'er.

iSIM

Som enhver ny teknologi kommer tilpasninger af eSIM-teknologien gradvist til liv, hvor de nyeste er iSIM.

iSIM (betyder integreret SIM) er en teknologi, der bygger på funktionerne i eSIM'er. Mens eSIM'er normalt kun er en dedikeret chip, som stadig skal forbindes til enhedens processor, kombinerer iSIM processorkernen og eSIM-funktionerne i en enkelt system-on-chip (SoC) enhed.

Den blev udviklet med det formål at reducere SIM-fodspor yderligere, da enheden ved at integrere den i processoren kan blive endnu mindre og billigere takket være reduktionen i BOM.

Selvom teknologien stadig er i sine tidlige faser, synes iSIM bestemt at være fremtiden for de fleste applikationer, og flere chipproducenter, inklusive Qualcomm, springer allerede på den med den nylige udgivelse af Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Konklusion

Mens der stadig er masser af arbejde at gøre for, at eSIM'er bliver mainstream, har det potentialet til at bygge broen, der gør det muligt for IoT-løsninger at udnytte den massive dækning af mobilnetværk fuldt ud. Med 5G-netværk i værk og den langsomme hastighed, hvormed forskellige udbydere muligvis opnår maksimal dækning på tværs af forskellige byer, vil eSIMs bestemt være nyttige i at sikre, at IoT-løsninger udnytter uforbeholdent på den hastighed, det er klar til at bringe. Udover forbedring af tilslutningsmuligheder introducerer eSIMs også nye forretningsmodeller, der vil bidrage til, hvordan udviklingen af IoT-løsninger tilgås.