Wat is embedded sim (esim) technologie en hoe kan het helpen bij iot productontwerpen

Het selecteren van het juiste communicatiemedium is meestal een zeer uitdagend onderdeel van de ontwikkeling van elke IoT-oplossing. In situaties waar een bereik dat verder gaat dan dat van Wi-Fi en Bluetooth vereist is, zijn de opties meestal tussen de LPWAN-technologieën zoals LoRa, Sigfox, enz., Maar hoewel deze technologieën worden geleverd met Pro-IoT-functies zoals laag vermogen en lang bereik, zijn ze opgezadeld met uitdagingen op het gebied van infrastructuur en dekking die ontwikkelaars in de richting van cellulaire (2G, 3G, 4G, enz.) gebaseerde communicatie duwen, vooral in toepassingen waar stroom niet echt een probleem is.

Echter, in lijn met de whip rat-aard van communicatieprotocollen en IoT, terwijl cellulaire IoT de bewezen infrastructuur en dekking heeft om wereldwijde implementatie te ondersteunen, is het ongelooflijk moeilijk om op schaal te beheren vanwege verschillende factoren, waaronder de vereisten voor de simkaart en de uitdagingen rondom het.

Mede als oplossing voor deze en soortgelijke problemen met smartphones en andere consumentenelektronica is GSMA (het cellulaire communicatieconsortium) in 2010 begonnen met het onderzoeken van de mogelijkheid van softwarematige simkaarten. In 2016 kondigde het consortium de technische specificatie aan voor de technologie genaamd eSIM, die de behoefte aan een fysieke simkaart in consumentenapparatuur overbodig maakt, en sindsdien is de acceptatie bij verschillende fabrikanten gegroeid, zoals een ARM met zijn nieuwe ingebouwde simkaart genaamd ARM eSIM en andere giganten van consumentenapparatuur, zoals Apple, die het in verschillende producten integreren.

Voor het artikel van vandaag zullen we deze technologie onderzoeken in relatie tot IoT. We zullen de functies, de huidige staat en de mogelijke impact op IoT bespreken.

Wat is een eSIM

eSIM's hebben verschillende namen, waaronder Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM of Remote SIM, maar ze verwijzen allemaal naar een Embedded Universal Integrated Circuit Card (eUICC) die meerdere netwerkaanbiedersprofielen kan ondersteunen die virtueel erin zijn ingebed.

In tegenstelling tot de gewone simkaart, zijn eSIM's software herprogrammeerbaar. Dit betekent dat u de volledige inhoud van de simkaart, inclusief de internationale mobiele abonnee-identiteit (IMSI) en de profielen van netwerkaanbieders, kunt wijzigen via software via de ether, waardoor het wisselen van simkaarten niet meer nodig is.

Een veel voorkomende misvatting is dat eSIM alleen verwijst naar embedded SIM-hardware zoals de hieronder getoonde MFF2 SIM-kaart, maar het verwijst ook naar, hoewel minder populaire, verwijderbare plastic SIM-kaarten zoals de 4FF form factor SIMs, waarop ook een Embedded UICC- software kan worden gebruikt. ingezet.

Hoe werkt eSIM?

Een fundamentele uitleg van hoe eSIM's werken, is dat de simkaarten samen met het apparaat worden geïmplementeerd en dat de gebruiker / fabrikant een interface krijgt waarmee ze op afstand meerdere netwerkoperators kunnen toevoegen, bijwerken, uitbreiden of verwijderen

Voor een technische beschrijving, volgens de eSIM-specificaties van GSMA, zijn er echter twee hoofdcomponenten voor eSIM's: de embedded UICC (hardware) die tijdens de fabricage in het apparaat is ingebed en een Subscription Management-platform (SM). Het abonnementsbeheerplatform (SM) bestaat uit twee hoofdelementen; de SM-SR (Subscription Management Secure Routing) en de SM-DP (Subscription Management Data Preparation).

Tijdens het fabricage- of implementatieproces registreert de fabrikant of verkoper (MNO, M2M-apparaat of fabrikant van consumentenelektronica, enz.) Van de eUICC de simkaarten bij de SM-SR, die vervolgens een beveiligde verbinding onderhoudt met de eUICC om abonnementen te beheren. Via de SM-SR kan de eUICC worden bereikt met commando's van de verkoper of SM-DP, die verantwoordelijk is voor het formatteren van de profielen van MNO's in een formaat dat compatibel is met de eUICC.

Om een MNO op de eUICC te activeren, wordt een commando, dat op één manier (meestal via barcodescanning) of op een andere manier door de gebruiker wordt geïnitieerd, door de MNO naar de SM-DP gestuurd, die het commando verwerkt en het MNO-profiel naar de eUICC downloadt, terwijl het ook een interface biedt waarmee de MNO een profiel kan in- / uitschakelen.

Er was in het begin enige discussie over de toepassingen van e-simkaarten, waarbij organisaties zoals Motorola geloofden dat het gericht was op industriële M2M-toepassingen, terwijl organisaties zoals Apple geloofden dat er geen reden was waarom het niet in consumentenproducten zou voorkomen. Vermoedelijk heeft het consortium (GSMA) als resultaat hiervan twee architecturen voor eSIM's goedgekeurd om iets te creëren dat geschikt is voor beide toepassingen;

M2M eSIM-architectuur
Consumer Electronics eSIM-architectuur

Hoewel beide architecturen de herprogrammeerbare functies van eSIM's ondersteunen, is de benadering om dit te realiseren (onder andere) in beide stapels verschillend. Voor de architectuur van consumentenelektronica wordt een klantgestuurd model geïmplementeerd, zodat de eindgebruiker van het apparaat controle heeft over netwerkvoorziening op afstand en beheer van operatorprofielen. Voor de M2M-architectuur is echter een servergestuurd model geïmplementeerd dat externe voorziening en beheer van mobiele netwerkoperators vanaf een back-endinfrastructuur / centrale server mogelijk maakt. Dit is logisch omdat menselijke interactie op M2M-niveau wordt verminderd en de upgrades en wijzigingen op afstand de belangrijkste functies zijn die passen bij IoT-use-cases.

Belangrijkste kenmerken van e-simkaarten

De meeste mensen zullen het er absoluut mee eens zijn dat de meest aantrekkelijke eigenschap van eSIM's de flexibiliteit is waarmee gebruikers kunnen schakelen tussen MNO's zonder fysieke hardware te hoeven veranderen, dankzij de draadloze herprogrammeerbaarheid en de mogelijkheid om door meerdere profielen te navigeren. van verschillende operators op hetzelfde apparaat. Dit vertaalt zich echter in een aantal andere functies die (naar mijn mening positief) het apparaat op een aantal manieren beïnvloeden. Enkele van deze functies zijn onder meer;

1. Kostenbesparing

Van de kosten van de hardware zoals de SIM-lade en de ondersteunende circuits tot de kosten van de SIM's zelf, onder andere, de klassieke SIM-kaarten hebben een totale eigendomskost die veel hoger is dan die van eSIM's.

2. Interoperabiliteit

Van alle geaccrediteerde partners in het GSMA-ecosysteem wordt verwacht dat ze voldoen aan de vrijgegeven normen en architectuur, waardoor interoperabiliteit wordt gegarandeerd.

3. Kleine vormfactor

De vorm, grootte en behoefte aan een opening zijn vereisten van klassieke simkaarten die van invloed zijn op de vormfactor van het apparaat waarin ze worden gebruikt. Met de chipachtige aard van e-simkaarten, ongeveer de helft van de grootte van nano-simkaarten en geen socket nodig, hebben ontwerpers meer flexibiliteit met de grootte en vormfactor van apparaten.

4. Energie-efficiëntie

Hoewel ze mobiele communicatie implementeren die niet erg stroomvriendelijk is, werken eSiM's op minder stroom in vergelijking met de klassieke simkaarten.

5. Beveiliging

Een ander voor de hand liggend kenmerk van e-simkaarten is hun fysieke beveiliging. Als de chip in het apparaat is ingebed, is het bijna onmogelijk om ermee te knoeien of te verwijderen voor misbruik. Daarnaast wordt een uitgebreid beveiligingsaccreditatieschema (SAS) meegeleverd met het eSIM-raamwerk.

Potentiële impact van eSIM op IoT

Hoewel eSIM's een revolutie teweeg zullen brengen in alles in de telecommunicatie-industrie, van operaties tot dienstverlening, zal het ook een aanzienlijke impact hebben op het IoT.

Er zijn drie hoofdgebieden van cellulaire IoT die mogelijk kunnen worden beïnvloed door eSIM's;

1. Flexibiliteit

Dit is waarschijnlijk het grootste probleem met mobiele IoT via klassieke simkaarten. Hoewel de dekking via mobiele connectiviteit over het algemeen enorm is, verschilt de kwaliteit van de dekking door elke MNO van locatie tot locatie. Om deze reden moeten gebruikers, om de connectiviteitsfuncties van mobiele communicatie volledig te benutten, de moeilijke en operationeel intensieve taken van het wisselen tussen simkaarten doorlopen, wat een beperking vormt voor IoT-oplossingen. Met eSIM's kunnen aanbieders van IoT-oplossingen echter snel en veilig over-the-air schakelen tussen apparaatprofielen of zelfs het proces automatiseren, zodat connectiviteitsveranderingen kunnen worden geïmplementeerd op basis van criteria zoals signaalsterkte, tarieven, enz.

2. Schaalbaarheid

Het implementeren van Cellular IoT op meerdere apparaten kan nogal een gedoe zijn, aangezien simbeheer vrij snel erg complex kan worden naarmate het aantal apparaten toeneemt. Met de flexibiliteitsinteroperabiliteit die eSIM's bieden, kan dit beter worden beheerd.

3. Betrouwbaarheid / duurzaamheid

Het gebruik van een enkele simkaart van de netwerkprovider met de grootste dekking of het fysiek verwisselen van simkaarten voor een betere dekking, introduceert betrouwbaarheidsproblemen. De provider met het grootste dekkingsgebied heeft mogelijk geen dekking op uw implementatielocatie en simkaarten raken beschadigd of mislukken tijdens het omwisselingsproces. Met eSIM's en over-the-air "SIM-swaps" wordt het systeem betrouwbaarder en duurzamer omdat de overwegingen bij het mechanisch ontwerp van het apparaat worden vereenvoudigd.

Toepassingen en use cases voor eSIM

Hoewel de impact van eSIM's op elk IoT-toepassingsgebied wordt verwacht, wordt verwacht dat sommige sectoren grote voordelen zullen hebben. Enkele van deze sectoren zijn:

1. Automobielindustrie

Nu het 'connected car'-paradigma snel mainstream wordt, hebben eSIM's het potentieel om de naadloze in-car connectiviteit te bieden die nodig is om gebruikers te laten genieten van alle functies van de voertuigen. Naast connectiviteit kunnen snelle OTA-updates mogelijk ook een revolutie teweegbrengen in de manier waarop eigendomsoverdracht wordt geïmplementeerd.

2. Landbouw

Hoewel de meeste landbouwgerelateerde applicaties LPWAN-protocollen zoals LoRa gebruiken, is een backhaul voor connectiviteit zoals mobiele connectiviteit vaak nog steeds vereist om de gegevens naar de apparaatwolk te krijgen. Vanwege de locatie van de meeste boerderijen kan de signaalsterkte van MNO's variëren. Met e-simkaarten kunnen boeren probleemloos schakelen tussen MNO's.

3. Object Tracking

Sensoren die de omstandigheden van verschillende bewegende objecten volgen en bewaken, zoals auto's, vrachtwagens, zendingen, etc. kunnen kleiner worden gemaakt, hebben een langere batterijduur en een onbeperkt dekkingsgebied (schakelen tussen meerdere MNO's), dankzij eSIM's.

Technisch gezien zal elke afzonderlijke IoT-applicatie die beter is geïmplementeerd met cellulair IoT, dankzij eSIM's prestatieverbetering ervaren.

iSIM

Zoals elke nieuwe technologie, komen aanpassingen van de eSIM-technologie geleidelijk tot leven, met als meest recente iSIM.

iSIM (wat Geïntegreerde SIM betekent) is een technologie die is gebouwd op de functionaliteiten van eSIM's. Hoewel eSIM's meestal slechts een speciale chip zijn die nog steeds moet worden aangesloten op de processor van het apparaat, combineert de iSIM de processorkern en de eSIM-functies in één systeem-op-chip (SoC) -eenheid.

Het is ontwikkeld met als doel de voetafdruk van simkaarten verder te verkleinen, want door het in de processor te integreren, kan het apparaat nog kleiner en goedkoper worden dankzij de vermindering van de stuklijst.

Hoewel de technologie nog in de kinderschoenen staat, lijkt iSIM absoluut de toekomst te zijn voor de meeste toepassingen, en verschillende chipfabrikanten, waaronder Qualcomm, springen er al op in met de recente release van Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Conclusie

Hoewel er nog veel werk te doen is om eSIM's mainstream te laten worden, heeft het de potentie om de brug te bouwen waarmee IoT-oplossingen de enorme dekking van mobiele netwerken volledig kunnen benutten. Met 5G-netwerken in de maak en de trage snelheid waarmee verschillende providers maximale dekking in verschillende steden kunnen bereiken, zullen eSIM's zeker van pas komen om ervoor te zorgen dat IoT-oplossingen onvoorwaardelijk gebruikmaken van de snelheid die het op het punt staat te brengen. Naast het verbeteren van de connectiviteit, zullen eSIM's ook nieuwe bedrijfsmodellen introduceren die zullen bijdragen aan de manier waarop de ontwikkeling van IoT-oplossingen wordt benaderd.