Was ist Embedded Sim (Esim) -Technologie und wie kann sie bei iot-Produktdesigns helfen?

Die Auswahl des richtigen Kommunikationsmediums ist normalerweise ein sehr herausfordernder Teil der Entwicklung einer IoT-Lösung. In Situationen, in denen eine Reichweite über die von Wi-Fi und Bluetooth hinaus erforderlich ist, gibt es normalerweise Optionen zwischen den LPWAN-Technologien wie LoRa, Sigfox usw. Diese Technologien verfügen zwar über Pro-IoT-Funktionen wie geringer Stromverbrauch und große Reichweite, sind jedoch gesattelt mit Infrastruktur- und Abdeckungsproblemen, die Entwickler zu einer auf Mobilfunk (2G, 3G, 4G usw.) basierenden Kommunikation drängen, insbesondere in Anwendungen, in denen die Stromversorgung keine große Rolle spielt.

In Übereinstimmung mit der Peitschenratte von Kommunikationsprotokollen und IoT ist das zellulare IoT zwar über die bewährte Infrastruktur und Abdeckung zur Unterstützung der globalen Bereitstellung verfügt, es ist jedoch aufgrund mehrerer Faktoren, einschließlich der Anforderungen an die SIM-Karte und der damit verbundenen Herausforderungen, unglaublich schwierig, im Maßstab zu verwalten es.

Teilweise als Lösung für dieses und ähnliche Probleme mit Smartphones und anderen Geräten der Unterhaltungselektronik begann GSMA (das Mobilfunkkonsortium) im Jahr 2010, die Möglichkeit softwarebasierter SIM-Karten zu untersuchen. Im Jahr 2016 kündigte das Konsortium die technische Spezifikation für die Technologie mit dem Namen eSIM an, die die Notwendigkeit einer physischen SIM-Karte in Verbrauchergeräten beseitigt. Seitdem hat die Akzeptanz bei mehreren Herstellern wie einem ARM mit seiner neuen eingebetteten SIM- Karte namens ARM eSIM und zugenommen andere Giganten von Konsumgütern wie Apple, die es in verschiedene Produkte einbetten.

Für den heutigen Artikel werden wir diese Technologie in Bezug auf IoT untersuchen. Wir werden die Funktionen, den aktuellen Status und die möglichen Auswirkungen auf das Internet der Dinge untersuchen.

Was ist ein eSIM?

eSIMs werden unter verschiedenen Namen geführt, einschließlich Soft-SIM, virtueller SIM, eingebetteter SIM, elektronischer SIM oder Remote-SIM. Sie beziehen sich jedoch alle auf eine eingebettete universelle integrierte Schaltkreiskarte (eUICC), die mehrere virtuell eingebettete Netzbetreiberprofile unterstützt.

Im Gegensatz zur normalen SIM-Karte sind eSIMs per Software neu programmierbar. Dies bedeutet, dass Sie den gesamten Inhalt der SIM-Karte, einschließlich der IMSI (International Mobile Subscriber Identity) und der Netzbetreiberprofile, per Software über Funk ändern können, sodass keine SIM-Karten mehr ausgetauscht werden müssen.

Ein häufiges Missverständnis ist, dass sich eSIM nur auf eingebettete SIM-Hardware wie die unten gezeigte MFF2-SIM-Karte bezieht, aber auch auf, wenn auch weniger beliebte, entfernbare Kunststoff-SIM-Karten wie die 4FF-Formfaktor-SIMs, auf denen sich auch eine eingebettete UICC- Software befinden kann bereitgestellt.

Wie funktioniert eSIM?

Eine grundlegende Erklärung für die Funktionsweise von eSIMs besteht darin, dass die SIM-Karten zusammen mit dem Gerät bereitgestellt werden und der Benutzer / Hersteller über eine Schnittstelle verfügt, über die er mehrere Netzwerkbetreiber remote hinzufügen, aktualisieren, erweitern oder löschen kann

Für eine technische Beschreibung gibt es jedoch gemäß den eSIM-Spezifikationen der GSMA zwei Hauptkomponenten von eSIMs: die eingebettete UICC (Hardware), die während der Herstellung in das Gerät eingebettet wird, und eine Subscription Management-Plattform (SM). Die Abonnementverwaltungsplattform (SM) besteht aus zwei Schlüsselelementen. das SM-SR (Subscription Management Secure Routing) und das SM-DP (Subscription Management Data Preparation).

Während des Herstellungs- oder Bereitstellungsprozesses registriert der Hersteller oder Anbieter (MNO, M2M-Gerät oder Hersteller von Unterhaltungselektronik usw.) des eUICC die SIMs beim SM-SR, der dann eine sichere Verbindung mit dem eUICC unterhält, um Abonnements zu verwalten. Über den SM-SR kann der eUICC mit Befehlen des Herstellers oder des SM-DP erreicht werden, der für die Formatierung der Profile von Mobilfunknetzbetreibern in ein mit dem eUICC kompatibles Format verantwortlich ist.

Um ein MNO auf dem eUICC zu aktivieren, wird ein Befehl, der auf die eine oder andere Weise (normalerweise durch Barcode-Scannen) oder auf andere Weise vom Benutzer initiiert wurde, vom MNO an den SM-DP gesendet, der den Befehl verarbeitet und das MNO-Profil auf den eUICC herunterlädt Außerdem wird eine Schnittstelle bereitgestellt, über die der Mobilfunknetzbetreiber ein Profil aktivieren / deaktivieren kann.

In den Anfangszeiten gab es einige Debatten über die Anwendung von eSIMs. Unternehmen wie Motorola waren der Ansicht, dass sie auf industrielle M2M-Anwendungen ausgerichtet sind, während Unternehmen wie Apple der Ansicht waren, dass es keinen Grund gibt, warum sie nicht in Verbraucherprodukten enthalten sein sollten. Vermutlich hat das Konsortium (GSMA) deshalb zwei Architekturen für eSIMs genehmigt, um etwas zu schaffen, das für beide Anwendungen geeignet ist.

1. M2M eSIM-Architektur
2. Unterhaltungselektronik eSIM-Architektur

Während beide Architekturen die umprogrammierbaren Funktionen von eSIMs unterstützen, ist der Ansatz zur Realisierung (unter anderem) in beiden Stacks unterschiedlich. Für die Unterhaltungselektronikarchitektur wird ein Client-gesteuertes Modell implementiert, so dass der Endbenutzer des Geräts die Kontrolle über die Remote-Netzwerkbereitstellung und die Verwaltung von Bedienerprofilen hat. Für die M2M-Architektur wird jedoch ein servergesteuertes Modell implementiert, das die Remotebereitstellung und -verwaltung von Mobilfunknetzbetreibern über eine Backend-Infrastruktur / einen zentralen Server ermöglicht. Dies ist sinnvoll, da die menschliche Interaktion auf M2M-Ebene reduziert wird und die Remote-Upgrades und -Änderungen die Hauptmerkmale sind, die für IoT-Anwendungsfälle geeignet sind.

Hauptmerkmale von eSIMs

Die meisten Menschen werden definitiv zustimmen, dass das attraktivste Merkmal von eSIMs die Flexibilität ist, mit der Benutzer zwischen Mobilfunknetzbetreibern wechseln können, ohne die physische Hardware ändern zu müssen, dank der drahtlosen Neuprogrammierbarkeit und der Fähigkeit, durch mehrere Profile zu navigieren von verschiedenen Betreibern auf demselben Gerät. Dies führt jedoch zu mehreren anderen Funktionen, die sich (glaube ich positiv) auf verschiedene Weise auf das Gerät auswirken. Einige dieser Funktionen umfassen:

1. Kostensenkung

Von den Kosten für Hardware wie das SIM-Fach und seine unterstützenden Schaltkreise bis hin zu den Kosten für die SIM-Karten selbst weisen die klassischen SIM-Karten Gesamtbetriebskosten auf, die weitaus höher sind als bei eSIMs.

2. Interoperabilität

Von allen akkreditierten Partnern im GSMA-Ökosystem wird erwartet, dass sie die veröffentlichten Standards und Architekturen einhalten und so die Interoperabilität sicherstellen.

3. Kleiner Formfaktor

Die Form, Größe und Notwendigkeit einer Öffnung sind Anforderungen an klassische SIM-Karten, die den Formfaktor des Geräts beeinflussen, in dem sie verwendet werden. Mit der Chip-ähnlichen Natur von eSIMs, etwa halb so groß wie Nano-SIMs und ohne Sockel, haben Designer mehr Flexibilität bei der Größe und dem Formfaktor von Geräten.

4. Energieeffizienz

Obwohl sie eine Mobilfunkkommunikation implementieren, die nicht sehr stromfreundlich ist, arbeiten eSiMs im Vergleich zu klassischen SIM-Karten mit weniger Strom.

5. Sicherheit

Ein weiteres offensichtliches Merkmal von eSIMs ist ihre physische Sicherheit. Wenn der Chip in das Gerät eingebettet ist, ist es nahezu unmöglich, ihn zu manipulieren oder bei Missbrauch zu entfernen. Darüber hinaus wird zusammen mit dem eSIM-Framework ein umfassendes Sicherheitsakkreditierungssystem (SAS) ausgeliefert.

Mögliche Auswirkungen von eSIM auf das IoT

Während eSIMs alles in der Telekommunikationsbranche vom Betrieb bis zur Leistungserbringung revolutionieren werden, wird dies auch erhebliche Auswirkungen auf das Internet der Dinge haben.

Es gibt drei Hauptbereiche des zellularen IoT, die möglicherweise von eSIMs beeinflusst werden können.

1. Flexibilität

Dies ist wahrscheinlich das größte Problem beim zellularen IoT über klassische SIM-Karten. Während die Abdeckung über Mobilfunkverbindungen im Allgemeinen sehr groß ist, unterscheidet sich die Qualität der Abdeckung durch jeden Mobilfunknetzbetreiber von Ort zu Ort. Aus diesem Grund müssen Benutzer die schwierigen und betriebsintensiven Aufgaben des Wechsels zwischen SIM-Karten durchlaufen, um die Konnektivitätsfunktionen der Mobilfunkkommunikation voll auszuschöpfen, was die IoT-Lösungen einschränkt. Mit eSIMs können IoT-Lösungsanbieter Geräteprofile jedoch schnell und sicher drahtlos wechseln oder sogar den Prozess automatisieren, sodass Konnektivitätsänderungen basierend auf Kriterien wie Signalstärke, Tarifen usw. implementiert werden können.

2. Skalierbarkeit

Die Bereitstellung von Cellular IoT auf mehreren Geräten kann sehr mühsam sein, da Sim-Managements mit zunehmender Anzahl von Geräten sehr schnell sehr komplex werden können. Mit der Flexibilität der Interoperabilität, die eSIMs bieten, kann dies besser verwaltet werden.

3. Zuverlässigkeit / Haltbarkeit

Die Verwendung einer einzelnen SIM-Karte des Netzbetreibers mit der größten Abdeckung oder das physische Austauschen von SIM-Karten für eine verbesserte Abdeckung führt zu Zuverlässigkeitsherausforderungen. Der Anbieter mit dem größten Abdeckungsbereich verfügt möglicherweise nicht über eine Abdeckung an Ihrem Bereitstellungsort, und SIM-Karten werden während des Austauschvorgangs beschädigt oder fallen aus. Mit eSIMs und drahtlosen „SIM-Swaps“ wird das System zuverlässiger und langlebiger, da die Überlegungen zum mechanischen Design des Geräts vereinfacht werden.

Anwendungen und Anwendungsfälle für eSIM

Während die Auswirkungen von eSIMs in jedem IoT-Anwendungsbereich erwartet werden, wird erwartet, dass einige Sektoren große Nutznießer sind. Einige dieser Sektoren umfassen:

1. Automobilindustrie

Da das Paradigma des „vernetzten Autos“ schnell zum Mainstream wird, haben eSIMs das Potenzial, die nahtlose Konnektivität im Auto bereitzustellen, die erforderlich ist, damit Benutzer alle Funktionen der Fahrzeuge nutzen können. Abgesehen von der Konnektivität könnten schnelle OTA-Updates möglicherweise auch die Implementierung der Eigentumsübertragung revolutionieren.

2. Landwirtschaft

Während die meisten landwirtschaftlichen Anwendungen LPWAN-Protokolle wie LoRa verwenden, ist häufig noch ein Konnektivitäts-Backhaul wie die zellulare Konnektivität erforderlich, um die Daten in die Geräte-Cloud zu übertragen. Aufgrund des Standorts der meisten Farmen kann die Signalstärke von Mobilfunknetzbetreibern variieren. Mit eSIMs können Landwirte problemlos zwischen Mobilfunknetzbetreibern wechseln.

3. Objektverfolgung

Sensoren, die den Zustand verschiedener sich bewegender Objekte wie Autos, LKWs, Sendungen usw. verfolgen und überwachen, können dank eSIMs verkleinert werden. Sie haben eine längere Akkulaufzeit und einen unbegrenzten Abdeckungsbereich (Umschalten zwischen mehreren Mobilfunknetzbetreibern).

Technisch gesehen wird jede einzelne IoT-Anwendung, die mit zellularem IoT besser implementiert ist, dank eSIMs eine Leistungssteigerung erfahren.

iSIM

Wie bei jeder neuen Technologie werden Anpassungen der eSIM-Technologie allmählich zum Leben erweckt, wobei die neuesten iSIM sind.

iSIM (Integrated SIM) ist eine Technologie, die auf den Funktionen von eSIMs basiert. Während eSIMs normalerweise nur ein dedizierter Chip sind, der noch an den Prozessor des Geräts angeschlossen werden muss, kombiniert das iSIM den Prozessorkern und die eSIM-Funktionen in einer einzigen System-on-Chip-Einheit (SoC).

Es wurde mit dem Ziel entwickelt, den Platzbedarf von SIM-Karten weiter zu verringern, da durch die Integration in den Prozessor das Gerät dank der Reduzierung der Stückliste noch kleiner und billiger werden kann.

Obwohl sich die Technologie noch in einem frühen Stadium befindet, scheint iSIM für die meisten Anwendungen definitiv die Zukunft zu sein, und mehrere Chiphersteller, darunter Qualcomm, setzen bereits mit der jüngsten Veröffentlichung von Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC darauf.

Fazit

Zwar gibt es noch viel zu tun, damit eSIMs zum Mainstream werden, aber es besteht das Potenzial, die Brücke zu bauen, die es IoT-Lösungen ermöglicht, die massive Abdeckung von Mobilfunknetzen voll auszuschöpfen. Mit 5G-Netzwerken in Arbeit und der langsamen Geschwindigkeit, mit der verschiedene Anbieter eine maximale Abdeckung in verschiedenen Städten erreichen können, werden eSIMs auf jeden Fall nützlich sein, um sicherzustellen, dass IoT-Lösungen die Geschwindigkeit vorbehaltlos nutzen. Neben der Verbesserung der Konnektivität werden eSIMs auch neue Geschäftsmodelle einführen, die dazu beitragen werden, wie die Entwicklung von IoT-Lösungen angegangen wird.