Vad är inbäddad sim (esim) -teknik och hur kan det hjälpa till med iot-produktdesign

Att välja rätt kommunikationsmedium är vanligtvis en mycket utmanande del av utvecklingen av vilken IoT-lösning som helst. I situationer där det krävs ett intervall utöver det för Wi-Fi och Bluetooth finns alternativ vanligtvis mellan LPWAN-teknologier som LoRa, Sigfox etc. men medan dessa tekniker levereras med Pro-IoT-funktioner som låg effekt och långdistans, är de sadlade med infrastruktur- och täckningsutmaningar som driver utvecklare mot mobil (2G, 3G, 4G, etc.) baserad kommunikation, särskilt i applikationer där kraften inte är mycket oroande.

I linje med kommunikationsprotokollets och IoTs piska-karaktär, medan mobil IoT har den beprövade infrastrukturen och täckningen för att stödja global distribution, är det otroligt svårt att hantera i stor skala på grund av flera faktorer inklusive SIM-kortkrav och utmaningarna kring Det.

Delvis som en lösning på detta och liknande problem med smartphones och andra konsumentelektronikapparater började GSMA (mobilkommunikationskonsortiet) 2010 utforska möjligheten till mjukvarubaserade SIM-kort. År 2016 tillkännagav konsortiet den tekniska specifikationen för tekniken som kallas eSIM, vilket eliminerar behovet av ett fysiskt SIM-kort i konsumentenheter, och sedan dess har antagandet vuxit med flera tillverkare som en ARM med sitt nya inbäddade SIM-kort som heter ARM eSIM och andra konsumentenhetsjättar som Apple inbäddar det i olika produkter.

För dagens artikel kommer vi att undersöka denna teknik i förhållande till IoT. Vi kommer att gå igenom dess funktioner, dess nuvarande tillstånd och potentiella inverkan på IoT.

Vad är en eSIM

eSIMs har flera namn, inklusive mjukt SIM, virtuellt SIM, inbäddat SIM, elektroniskt SIM eller fjärr-SIM, men de hänvisar alla till ett inbäddat universalintegrerat kretskort (eUICC) som kan stödja flera nätverksbärarprofiler som är praktiskt taget inbäddade i det.

Till skillnad från det vanliga SIM-kortet är eSIM-programvaror omprogrammerbara. Detta innebär att du kan ändra hela innehållet på SIM-kortet, inklusive den internationella mobilabonnentidentiteten (IMSI) och nätverksoperatörsprofilerna, via programvara över luften, vilket eliminerar behovet av att byta SIM-kort.

En vanlig missuppfattning är att eSIM endast hänvisar till inbäddad SIM-hårdvara som MFF2-SIM-kortet som visas nedan, men det hänvisar också till, dock mindre populära, avtagbara SIM-kort av plast som 4FF-formfaktor-SIM-kort, på vilka en inbyggd UICC- programvara också kan vara distribueras.

Hur fungerar eSIM?

En grundläggande förklaring av hur eSIM fungerar är att SIM-korten distribueras tillsammans med enheten och att användaren / tillverkaren har ett gränssnitt genom vilket de kan lägga till, uppdatera, utöka eller ta bort flera nätoperatörer på distans

För en teknisk beskrivning, enligt eSIM-specifikationerna från GSMA, finns det dock två huvudkomponenter till eSIM: den inbäddade UICC (hårdvara) som är inbäddad i enheten under tillverkningen och en Subscription Management-plattform (SM). Abonnementshanteringsplattformen (SM) består av två viktiga element; SM-SR (Subscription Management Secure Routing) och SM-DP (Prenumeration Management Data Preparation).

Under tillverknings- eller distributionsprocessen registrerar tillverkaren eller leverantören (MNO, M2M-enhet eller tillverkare av konsumentelektronik etc.) eUICC SIM-korten med SM-SR, som sedan upprätthåller en säker anslutning med eUICC för att hantera prenumerationer. Genom SM-SR kan eUICC nås med kommandon från leverantören eller SM-DP, som är ansvarig för att formera MNO: s profiler till ett format som är kompatibelt med eUICC.

För att aktivera ett MNO på eUICC skickas ett kommando, initierat på ett sätt (vanligtvis via streckkodsskanning) eller det andra av användaren, av MNO till SM-DP, som behandlar kommandot och laddar ner MNO-profilen till eUICC samtidigt som det tillhandahåller ett gränssnitt som tillåter MNO att aktivera / inaktivera en profil.

Det fanns en viss nivå av debatt om applikationerna av eSIM under de första dagarna med organisationer som Motorola som trodde att den var inriktad på M2M-industriella applikationer medan organisationer som Apple trodde att det inte fanns någon anledning till att det inte skulle finnas i konsumentprodukter. Förmodligen, som ett resultat av detta, för att skapa något som passar båda applikationerna, godkände konsortiet (GSMA) två arkitekturer för eSIM;

M2M eSIM-arkitektur
Konsumentelektronik eSIM-arkitektur

Medan båda arkitekturerna stöder de omprogrammerbara funktionerna i eSIM, är tillvägagångssättet för att förverkliga det (bland annat) annorlunda i båda staplarna. För konsumentelektronikarkitekturen implementeras en klientstyrd modell så att slutanvändaren av enheten har kontroll över fjärranslutning av nätverk och hantering av operatörsprofiler. För M2M-arkitekturen implementeras dock en serverstyrd modell som möjliggör fjärrstyrning och hantering av mobilnätoperatörer från en backendinfrastruktur / central server. Detta är vettigt eftersom mänsklig interaktion på M2M-nivån minskar och fjärruppgraderingar och ändringar är de viktigaste funktionerna som passar IoT-användningsfall.

Viktiga funktioner i eSIM

De flesta kommer definitivt överens om att den mest tilltalande egenskapen hos eSIM är flexibiliteten med vilken det gör det möjligt för användare att växla mellan MNO: er utan att behöva byta fysisk hårdvara, tack vare dess omprogrammerbarhet och möjligheten att navigera i flera profiler. från olika operatörer på samma enhet. Detta översätts dock till flera andra funktioner som påverkar (positivt tror jag) enheten på ett antal sätt. Några av dessa funktioner inkluderar;

1. Kostnadsminskning

Från kostnaden för hårdvaran som SIM-facket och dess stödjande kretsar till bland annat SIM-korten, presenterar de klassiska SIM-korten en total kostnad för ägande som är mycket större än eSIM.

2. Interoperabilitet

Alla ackrediterade partners i GSMA-ekosystemet förväntas följa de släppta standarderna och arkitekturen, vilket säkerställer interoperabilitet.

3. Liten formfaktor

Form, storlek och behov av en öppning är krav på klassiska SIM-kort som påverkar formfaktorn för enheten där de används. Med den chipliknande karaktären hos eSIM-kort, ungefär hälften av storleken på Nano-SIM-kort och inte kräver ett uttag, kommer designers att ha mer flexibilitet med enheternas storlek och formfaktor.

4. Effektivitet

Även om de implementerar mobilkommunikation som inte är särskilt kraftvänlig, fungerar eSiM på mindre ström jämfört med de klassiska SIM-korten.

5. Säkerhet

En annan uppenbar egenskap hos eSIM är deras fysiska säkerhet. Att ha chipet inbäddat i enheten gör det nästan omöjligt att manipulera eller ta bort det för missbruk. Bortsett från detta levereras ett omfattande system för säkerhetsackreditering (SAS) tillsammans med eSIM-ramverket.

Potentiell inverkan av eSIM på IoT

Medan eSIM kommer att revolutionera allt om telekommunikationsindustrin från drift till tjänsteleverans, kommer det också att ha en betydande inverkan på IoT.

Det finns tre huvudområden för mobil IoT som potentiellt kan påverkas av eSIM: er;

1. Flexibilitet

Detta är förmodligen det största problemet med mobil IoT via klassiska SIM-kort. Medan täckningen via mobilanslutning i allmänhet är enorm varierar kvaliteten på täckningen för varje MNO från plats till plats. Av denna anledning, för att fullt ut kunna utnyttja anslutningsfunktionerna för mobilkommunikation, måste användare gå igenom de svåra och operativt intensiva uppgifterna att växla mellan SIM-kort, vilket sätter en begränsning för IoT-lösningar. Men med eSIM kan leverantörer av IoT-lösningar byta enhetsprofiler snabbt och säkert över-the-air eller till och med automatisera processen, så anslutningsförändringar kan implementeras baserat på kriterier som signalstyrka, tariffer etc.

2. Skalbarhet

Att distribuera mobil IoT över flera enheter kan vara ganska besvärligt eftersom simhantering kan bli riktigt komplex ganska snabbt när antalet enheter ökar. Med flexibilitetskompatibiliteten som eSIM erbjuder kan detta hanteras bättre.

3. Pålitlighet / hållbarhet

Att använda ett enda SIM-kort från nätverksleverantören med den största täckningen eller att byta SIM-kort fysiskt för förbättrad täckning introducerar tillförlitlighetsutmaningar. Leverantören med det största täckningsområdet kanske inte har täckning på din distributionsplats och simkort skadas eller misslyckas under bytprocessen. Med eSIM och "SIM-swappar" går det mer pålitligt och hållbart eftersom mekaniska designhänsyn för enheten förenklas.

Applikationer och användningsfall för eSIM

Även om effekterna av eSIM förväntas i alla IoT-applikationsområden förväntas vissa sektorer vara enorma mottagare. Några av dessa sektorer inkluderar-

1. Fordonsindustri

Med den "anslutna bilen" Paradigm som snabbt blir vanlig, har eSIM-kort potentialen att tillhandahålla den sömlösa anslutning i bilen som behövs för att användare ska kunna njuta av alla fordonsfunktioner. Bortsett från anslutning kan snabba OTA-uppdateringar också potentiellt revolutionera hur äganderätten genomförs.

2. Jordbruk

Medan de flesta jordbruksrelaterade applikationer använder LPWAN-protokoll som LoRa, krävs det ofta en anslutningsreferens som mobilanslutning för att få data till enhetsmolnet. På grund av placeringen av de flesta gårdar kan signalstyrkan för MNO variera. Med eSIM kan jordbrukare växla mellan MNO utan problem.

3. Objektspårning

Sensorer som spårar och övervakar förhållandena för olika rörliga föremål som bilar, lastbilar, transporter etc. kan göras mindre med längre batteritid och obegränsat täckningsområde (växling mellan flera MNO: er), tack vare eSIM.

Tekniskt sett kommer varje enskild IoT-applikation som är bättre implementerad med mobil IoT att uppleva prestandaförhöjning tack vare eSIM.

iSIM

Som alla nya tekniker kommer anpassningar av eSIM-teknologin gradvis till liv med de senaste iSIM.

iSIM (som betyder integrerat SIM) är en teknik som bygger på funktionerna hos eSIM. Medan eSIM vanligtvis bara är ett dedikerat chip som fortfarande måste anslutas till enhetens processor, kombinerar iSIM processorkärnan och eSIM-funktionerna i en enda system-på-chip-enhet (SoC).

Den utvecklades med målet att ytterligare minska SIM-avtryck, eftersom enheten kan bli ännu mindre och billigare genom att integrera den i processorn tack vare minskningen av BOM.

Trots att tekniken fortfarande är i ett tidigt skede verkar iSIM definitivt vara framtiden för de flesta applikationer, och flera chiptillverkare, inklusive Qualcomm, hoppar redan på den med den senaste versionen av Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Slutsats

Även om det fortfarande finns massor av jobb att göra för att eSIM ska bli mainstream, har det potentialen att bygga bron som gör att IoT-lösningar kan utnyttja den massiva täckningen av mobilnätverk till fullo. Med 5G-nätverk på gång och den långsamma hastigheten med vilken olika leverantörer kan uppnå maximal täckning i olika städer, kommer eSIM definitivt att vara till nytta för att säkerställa att IoT-lösningar utnyttjar förbehållslöst på hastigheten, det är redo att ta med. Förutom att förbättra anslutningen kommer eSIM också att introducera nya affärsmodeller som kommer att bidra till hur utvecklingen av IoT-lösningar närmar sig.