Công nghệ sim (esim) nhúng là gì và nó có thể giúp gì cho các thiết kế sản phẩm iot

Lựa chọn phương tiện truyền thông phù hợp thường là một phần rất khó khăn trong quá trình phát triển bất kỳ giải pháp IoT nào. Trong các tình huống yêu cầu phạm vi vượt quá phạm vi của Wi-Fi và Bluetooth, các tùy chọn thường nằm giữa các công nghệ LPWAN như LoRa, Sigfox, v.v. nhưng trong khi các công nghệ này đi kèm với các tính năng Pro-IoT như công suất thấp và phạm vi dài, chúng được trang bị với những thách thức về cơ sở hạ tầng và vùng phủ sóng đẩy các nhà phát triển hướng tới giao tiếp dựa trên di động (2G, 3G, 4G, v.v.), đặc biệt là trong các ứng dụng không phải lo lắng nhiều về nguồn điện.

Tuy nhiên, phù hợp với bản chất của các giao thức truyền thông và IoT, trong khi IoT di động có cơ sở hạ tầng và phạm vi phủ sóng đã được chứng minh để hỗ trợ triển khai toàn cầu, thì việc quản lý trên quy mô lớn là vô cùng khó khăn do một số yếu tố bao gồm yêu cầu về Thẻ SIM và những thách thức xung quanh nó.

Một phần như một giải pháp cho vấn đề này và các vấn đề tương tự với Điện thoại thông minh và các thiết bị điện tử tiêu dùng khác, GSMA (tập đoàn truyền thông di động) vào năm 2010 bắt đầu khám phá khả năng của thẻ SIM dựa trên phần mềm. Vào năm 2016, tập đoàn đã công bố đặc điểm kỹ thuật cho công nghệ gọi là eSIM, giúp loại bỏ nhu cầu về thẻ SIM vật lý trong các thiết bị tiêu dùng và kể từ đó, việc áp dụng đã phát triển với một số nhà sản xuất như ARM với SIM nhúng mới được gọi là ARM eSIM và những gã khổng lồ về thiết bị tiêu dùng khác như Apple nhúng nó vào các sản phẩm khác nhau.

Đối với bài viết hôm nay, chúng ta sẽ xem xét công nghệ này liên quan đến IoT. Chúng ta sẽ xem xét các tính năng của nó, trạng thái hiện tại và tác động tiềm tàng đối với IoT.

ESIM là gì

eSIM có một số tên gọi bao gồm SIM mềm, SIM ảo, SIM nhúng, SIM điện tử hoặc SIM từ xa, nhưng tất cả chúng đều đề cập đến Thẻ mạch tích hợp đa năng nhúng (eUICC) có khả năng hỗ trợ nhiều cấu hình của nhà cung cấp mạng hầu như được nhúng vào đó.

Không giống như thẻ SIM thông thường, eSIM được lập trình lại Phần mềm. Điều này có nghĩa là bạn có thể thay đổi toàn bộ nội dung của SIM, bao gồm cả danh tính thuê bao di động quốc tế (IMSI) và cấu hình nhà cung cấp dịch vụ mạng, thông qua phần mềm qua mạng, loại bỏ nhu cầu tráo đổi thẻ SIM.

Một quan niệm sai lầm phổ biến là eSIM chỉ đề cập đến phần cứng SIM nhúng như thẻ SIM MFF2 được hiển thị bên dưới, nhưng nó cũng đề cập đến, dù ít phổ biến hơn, các thẻ SIM nhựa có thể tháo rời như SIM hệ số dạng 4FF, trên đó cũng có thể có phần mềm UICC nhúng. đã triển khai.

ESIM hoạt động như thế nào?

Giải thích cơ bản về cách hoạt động của eSIM là các SIM được triển khai cùng với thiết bị và người dùng / nhà sản xuất được cung cấp một giao diện mà qua đó họ có thể thêm, cập nhật, mở rộng hoặc xóa từ xa nhiều nhà khai thác mạng.

Tuy nhiên, đối với mô tả kỹ thuật, theo thông số kỹ thuật eSIM của GSMA, có hai thành phần chính đối với eSIM: UICC nhúng (phần cứng) được nhúng vào thiết bị trong quá trình sản xuất và nền tảng Quản lý đăng ký (SM). Nền tảng Quản lý đăng ký (SM) được tạo thành từ hai yếu tố chính; SM-SR (Định tuyến an toàn quản lý đăng ký) và SM-DP (Chuẩn bị dữ liệu quản lý đăng ký).

Trong quá trình sản xuất hoặc triển khai, nhà sản xuất hoặc nhà cung cấp (MNO, Thiết bị M2M hoặc Nhà sản xuất thiết bị điện tử gia dụng, v.v.) của eUICC đăng ký các SIM với SM-SR, sau đó duy trì kết nối an toàn với eUICC để quản lý đăng ký. Thông qua SM-SR, eUICC có thể được tiếp cận bằng các lệnh từ nhà cung cấp hoặc SM-DP, chịu trách nhiệm tạo cấu hình của các MNO thành định dạng tương thích với eUICC.

Để kích hoạt một MNO trên eUICC, một lệnh, được khởi tạo theo một cách (thường là thông qua quét mã vạch) hoặc cách khác do người dùng khởi xướng, sẽ được MNO gửi tới SM-DP, nơi xử lý lệnh và tải cấu hình MNO xuống eUICC, đồng thời cung cấp giao diện cho phép MNO bật / tắt cấu hình.

Đã có một số cuộc tranh luận về các ứng dụng của eSIM trong những ngày đầu với các tổ chức như Motorola tin rằng nó hướng đến các ứng dụng công nghiệp M2M trong khi các tổ chức như Apple tin rằng không có lý do gì khiến nó không xuất hiện trong các sản phẩm tiêu dùng. Có lẽ, do đó, để tạo ra thứ gì đó phù hợp với cả hai ứng dụng, tổ chức (GSMA) đã phê duyệt hai kiến trúc cho eSIM;

Kiến trúc eSIM M2M
Kiến trúc eSIM điện tử tiêu dùng

Mặc dù cả hai kiến trúc đều hỗ trợ các tính năng có thể lập trình lại của eSIM, nhưng cách tiếp cận để hiện thực hóa nó (trong số những thứ khác) là khác nhau ở cả hai ngăn xếp. Đối với kiến trúc Điện tử gia dụng, một mô hình do khách hàng kiểm soát được triển khai, sao cho người dùng cuối của thiết bị có quyền kiểm soát việc cung cấp mạng từ xa và quản lý hồ sơ nhà điều hành. Tuy nhiên, đối với kiến trúc M2M, một mô hình do máy chủ điều khiển cho phép cung cấp và quản lý từ xa các nhà khai thác mạng di động từ cơ sở hạ tầng phụ trợ / Máy chủ trung tâm được triển khai. Điều này có ý nghĩa khi tương tác của con người trên cấp độ M2M bị giảm đi và các nâng cấp và thay đổi từ xa là những tính năng chính phù hợp với các trường hợp sử dụng IoT.

Các tính năng chính của eSIM

Hầu hết mọi người chắc chắn sẽ đồng ý rằng tính năng hấp dẫn nhất của eSIM là tính linh hoạt mà nó cho phép người dùng chuyển đổi giữa các MNO mà không cần phải thay đổi phần cứng vật lý, nhờ khả năng tái lập trình không dây và khả năng điều hướng nhiều cấu hình từ các nhà khai thác khác nhau trên cùng một thiết bị. Tuy nhiên, điều này chuyển thành một số tính năng khác ảnh hưởng (tích cực, tôi tin rằng) thiết bị theo một số cách. Một số tính năng này bao gồm;

1. Giảm chi phí

Từ chi phí của phần cứng như Khay SIM và các mạch hỗ trợ của nó cho đến giá thành của chính các SIM trong số những loại khác, Thẻ SIM cổ điển có tổng chi phí sở hữu lớn hơn nhiều so với eSIM.

2. Khả năng tương tác

Tất cả các đối tác được công nhận trong hệ sinh thái GSMA phải tuân thủ các tiêu chuẩn và kiến trúc đã phát hành, do đó đảm bảo khả năng tương tác.

3. Yếu tố hình thức nhỏ

Hình dạng, kích thước và nhu cầu mở là các yêu cầu của Thẻ SIM cổ điển ảnh hưởng đến hệ số hình thức của thiết bị mà chúng được sử dụng. Với bản chất giống chip của eSIM, chỉ bằng một nửa kích thước của Nano SIM và không yêu cầu ổ cắm, các nhà thiết kế sẽ linh hoạt hơn với kích thước và hệ số hình thức của thiết bị.

4. Hiệu quả năng lượng

Mặc dù chúng triển khai giao tiếp di động không thân thiện với điện năng, eSiMs hoạt động với ít năng lượng hơn so với Thẻ SIM cổ điển.

5. Bảo mật

Một đặc điểm rõ ràng khác của eSIM là tính bảo mật vật lý của chúng. Việc có con chip được nhúng trong thiết bị khiến nó gần như không thể giả mạo hoặc loại bỏ để sử dụng sai mục đích. Bên cạnh đó, một chương trình công nhận bảo mật toàn diện (SAS) được vận hành cùng với khung eSIM.

Tác động tiềm tàng của eSIM đối với IoT

Trong khi eSIM sẽ cách mạng hóa mọi thứ về ngành viễn thông từ hoạt động đến kết xuất dịch vụ, nó cũng sẽ có tác động đáng kể đến IoT.

Có ba lĩnh vực chính của IoT di động có thể bị ảnh hưởng bởi eSIM;

1. Tính linh hoạt

Đây có lẽ là vấn đề lớn nhất với IoT di động thông qua Thẻ SIM cổ điển. Mặc dù phạm vi phủ sóng thông qua kết nối di động nói chung là rất lớn, nhưng chất lượng phủ sóng của mỗi MNO lại khác nhau giữa các vị trí. Vì lý do này, để tận dụng đầy đủ các tính năng kết nối của truyền thông Di động, người dùng phải trải qua các nhiệm vụ khó khăn và hoạt động chuyên sâu là chuyển đổi giữa các thẻ SIM, điều này gây ra hạn chế cho các giải pháp IoT. Tuy nhiên, với eSIM, các nhà cung cấp giải pháp IoT có thể chuyển đổi cấu hình thiết bị một cách nhanh chóng và an toàn Qua mạng hoặc thậm chí tự động hóa quy trình, do đó, các thay đổi kết nối có thể được thực hiện dựa trên các tiêu chí như cường độ tín hiệu, biểu phí, v.v.

2. Khả năng mở rộng

Việc triển khai IoT di động trên nhiều thiết bị có thể khá phức tạp vì việc quản lý sim có thể trở nên thực sự phức tạp khá nhanh khi số lượng thiết bị tăng lên. Với khả năng tương tác linh hoạt được cung cấp bởi eSIM, điều này có thể được quản lý tốt hơn.

3. Độ tin cậy / Độ bền

Sử dụng một SIM duy nhất từ nhà cung cấp mạng có phạm vi phủ sóng lớn nhất hoặc hoán đổi vật lý các thẻ SIM để cải thiện phạm vi phủ sóng, đưa đến những thách thức về độ tin cậy. Nhà cung cấp có vùng phủ sóng lớn nhất có thể không có vùng phủ sóng ở vị trí triển khai của bạn và thẻ sim bị hỏng hoặc lỗi trong quá trình hoán đổi. Với eSIM và "hoán đổi SIM" qua mạng, hệ thống trở nên đáng tin cậy và bền bỉ hơn khi các cân nhắc về thiết kế cơ học cho thiết bị được đơn giản hóa.

Ứng dụng và trường hợp sử dụng cho eSIM

Trong khi tác động của eSIM được mong đợi trên mọi lĩnh vực ứng dụng IoT, một số lĩnh vực dự kiến sẽ được hưởng lợi rất lớn. Một số lĩnh vực này bao gồm-

1. Công nghiệp ô tô

Với việc Mô hình “ô tô được kết nối” nhanh chóng trở thành xu hướng chủ đạo, eSIM có tiềm năng cung cấp Khả năng kết nối liền mạch trong ô tô cần thiết để cho phép người dùng tận hưởng tất cả các tính năng của xe. Bên cạnh khả năng kết nối, các bản cập nhật OTA nhanh chóng cũng có thể có khả năng cách mạng hóa cách thực hiện chuyển quyền sở hữu.

2. Nông nghiệp

Trong khi hầu hết các ứng dụng liên quan đến nông nghiệp đều sử dụng các giao thức LPWAN như LoRa, thì một kết nối hỗ trợ như Kết nối di động vẫn thường được yêu cầu để đưa dữ liệu lên đám mây thiết bị. Do vị trí của hầu hết các trang trại, cường độ tín hiệu của MNO có thể khác nhau. Với eSIM, nông dân có thể chuyển đổi giữa các MNO mà không phức tạp.

Cảm biến theo dõi đối tượng theo dõi và giám sát điều kiện của các đối tượng chuyển động khác nhau như ô tô, xe tải, lô hàng, v.v. có thể được làm nhỏ hơn có tuổi thọ pin lâu hơn và vùng phủ sóng không giới hạn (Chuyển đổi giữa nhiều MNO) nhờ eSIM.

Về mặt kỹ thuật, mọi ứng dụng IoT đơn lẻ được triển khai tốt hơn với IoT di động sẽ tăng hiệu suất nhờ eSIM.

iSIM

Giống như mọi công nghệ mới, các bản thích ứng của công nghệ eSIM đang dần đi vào cuộc sống với công nghệ mới nhất là iSIM.

iSIM (nghĩa là SIM tích hợp) là một công nghệ được xây dựng dựa trên các chức năng của eSIM. Trong khi eSIM thường chỉ là một chip chuyên dụng vẫn yêu cầu được kết nối với bộ xử lý của thiết bị, iSIM kết hợp lõi bộ xử lý và các tính năng của eSIM thành một đơn vị hệ thống trên chip (SoC) duy nhất.

Nó được phát triển với mục tiêu giảm hơn nữa dấu chân của SIM, vì bằng cách tích hợp nó vào bộ xử lý, thiết bị có thể trở nên nhỏ hơn và rẻ hơn nhờ vào việc giảm BOM.

Mặc dù công nghệ này vẫn còn ở giai đoạn đầu, iSIM chắc chắn có vẻ là tương lai cho hầu hết các ứng dụng và một số nhà sản xuất chip, bao gồm cả Qualcomm, đã nhảy vào nó với việc phát hành Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC gần đây.

Phần kết luận

Mặc dù vẫn còn rất nhiều việc phải làm để eSIM trở thành xu hướng chủ đạo, nhưng nó có tiềm năng xây dựng cầu nối cho phép các giải pháp IoT tận dụng hoàn toàn phạm vi phủ sóng rộng lớn của mạng di động. Với Mạng 5G đang hoạt động và tốc độ chậm mà các nhà cung cấp khác nhau có thể đạt được vùng phủ sóng tối đa trên các thành phố khác nhau, eSIM chắc chắn sẽ có ích trong việc đảm bảo các giải pháp IoT tận dụng tốc độ một cách đáng kể, nó đã sẵn sàng để mang lại. Bên cạnh việc cải thiện khả năng kết nối, eSIM cũng sẽ giới thiệu các mô hình kinh doanh mới sẽ góp phần vào cách tiếp cận sự phát triển của các giải pháp IoT.