Выбор подходящей среды связи обычно является очень сложной частью разработки любого решения Интернета вещей (IoT). В ситуациях, когда требуется дальность действия, превышающая возможности Wi-Fi и Bluetooth, обычно используются технологии LPWAN, такие как LoRa, Sigfox и т. д., но хотя эти технологии оснащены функциями Pro-IoT, такими как низкое энергопотребление и большая дальность действия, они обременены с проблемами инфраструктуры и покрытия, которые подталкивают разработчиков к использованию сотовой связи (2G, 3G, 4G и т. д.), особенно в приложениях, где мощность не вызывает особого беспокойства.

Однако, учитывая стремительную природу протоколов связи и Интернета вещей, несмотря на то, что сотовый Интернет вещей имеет проверенную инфраструктуру и покрытие для поддержки глобального развертывания, им невероятно сложно управлять в масштабе из-за нескольких факторов, включая требования к SIM-карте и проблемы, связанные с этим.

Частично в качестве решения этой и подобных проблем со смартфонами и другими устройствами бытовой электроники GSMA (консорциум сотовой связи) в 2010 году начал изучать возможность создания программных SIM-карт. В 2016 году консорциум объявил техническую спецификацию технологии под названием eSIM, которая устраняет необходимость в физической SIM-карте в потребительских устройствах, и с тех пор ее внедрение выросло за счет нескольких производителей, таких как ARM с ее новой встроенной SIM-картой под названием ARM eSIM и другие гиганты потребительских устройств, такие как Apple, встраивают ее в различные продукты.

В сегодняшней статье мы рассмотрим эту технологию в связи с IoT. Мы рассмотрим ее особенности, текущее состояние и потенциальное влияние на IoT.

Что такое eSIM

eSIM имеют несколько названий, включая Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM или Remote SIM, но все они относятся к встроенной универсальной интегральной карте (Embedded Universal Integrated Circuit Card, eUICC), способной поддерживать несколько профилей сетевых операторов, виртуально встроенных в нее.

В отличие от обычной SIM-карты, eSIM можно перепрограммировать с помощью программного обеспечения. Это означает, что вы можете изменить все содержимое SIM-карты, включая международный идентификатор мобильного абонента (IMSI) и профили сетевых операторов, с помощью программного обеспечения по беспроводной сети, что устраняет необходимость замены SIM-карт.

Распространенным заблуждением является то, что eSIM относится только к оборудованию со встроенной SIM-картой, такому как SIM-карта MFF2, показанная ниже, но это также относится, хотя и к менее популярным, съемным пластиковым SIM-картам, таким как SIM-карты форм-фактора 4FF, на которых также может быть установлено встроенное программное обеспечение UICC.​

Как работает eSIM?

Основное объяснение того, как работают eSIM, заключается в том, что SIM-карты развертываются вместе с устройством, и пользователю/производителю предоставляется интерфейс, через который он может удаленно добавлять, обновлять, расширять или удалять несколько сетевых операторов.

Однако для технического описания, согласно спецификациям eSIM GSMA, eSIM состоит из двух основных компонентов: встроенная UICC (аппаратная часть), которая встраивается в устройство во время производства, и платформа управления подпиской (Subscription Management platform, SM). Платформа управления подписками (SM) состоит из двух ключевых элементов; SM-SR (Subscription Management Secure Routing - безопасная маршрутизация управления подпиской) и SM-DP (subscription Management Data Preparation - подготовка данных управления подпиской).

В процессе производства или развертывания производитель или поставщик (MNO, M2M-устройство или производитель бытовой электроники и т. д.) eUICC регистрирует SIM-карты в SM-SR, который затем поддерживает безопасное соединение с eUICC для управления подписками. Через SM-SR к eUICC можно получить доступ с помощью команд поставщика или SM-DP, который отвечает за форматирование профилей MNO в формат, совместимый с eUICC.

Чтобы активировать MNO (mobile network operator - оператор мобильной сети) на eUICC, команда, инициированная одним способом (обычно посредством сканирования штрих-кода) или другим пользователем, отправляется MNO на SM-DP, который обрабатывает команду и загружает профиль MNO в eUICC, а также предоставляет интерфейс, который позволяет MNO включать/отключать профиль.

В первые дни по поводу применения eSIM велись определенные дебаты: такие организации, как Motorola, считали, что он ориентирован на промышленные приложения M2M, в то время как такие организации, как Apple, считали, что нет причин, по которым он не должен использоваться в потребительских продуктах. Предположительно, в результате этого, чтобы создать что-то подходящее обоим приложениям, консорциум GSMA утвердил две архитектуры eSIM:

1. Архитектура M2M eSIM.
2. Архитектура бытовой электроники eSIM.

Хотя обе архитектуры поддерживают перепрограммируемые функции eSIM, подход к их реализации (помимо прочего) в обоих стеках различен. Для архитектуры бытовой электроники реализована модель, управляемая клиентом, так что конечный пользователь устройства может контролировать удаленное предоставление сети и управление профилями операторов. Однако для архитектуры M2M реализована модель, управляемая сервером, которая позволяет удаленно предоставлять услуги операторам мобильной сети и управлять ими из внутренней инфраструктуры/центрального сервера. Это имеет смысл, поскольку человеческое взаимодействие на уровне M2M сокращается, а удаленные обновления и изменения являются ключевыми функциями, подходящими для сценариев использования IoT.

Ключевые особенности eSIM​

Большинство людей определенно согласятся, что наиболее привлекательной особенностью eSIM является гибкость, с которой она позволяет пользователям переключаться между MNO (операторами мобильных сетей) без необходимости менять физическое оборудование, благодаря возможности беспроводного перепрограммирования и возможности навигации по нескольким профилям от разных операторов на одном устройстве. Однако это приводит к нескольким другим функциям, которые влияют (положительно, я считаю) на устройство несколькими способами. Некоторые из этих функций включают:

1. Снижение затрат

Классические SIM-карты представляют собой общую стоимость владения, которая намного превышает стоимость владения eSIM, начиная от стоимости оборудования, такого как лоток для SIM-карты и его вспомогательных схем, и заканчивая стоимостью самих SIM-карт.

2. Совместимость

Ожидается, что все аккредитованные партнеры в экосистеме GSMA будут соблюдать выпущенные стандарты и архитектуру, обеспечивая тем самым совместимость.

3. Малый форм-фактор

Форма, размер и необходимость функционала открытия/закрытия являются требованиями к классическим SIM-картам, что влияет на форм-фактор устройства, в котором они используются. Благодаря тому, что eSIM-карты имеют чипоподобный характер, они примерно вдвое меньше Nano-SIM и не требуют разъема, у дизайнеров будет больше гибкости в выборе размера и форм-фактора устройств.

4. Энергоэффективность

Несмотря на то, что они реализуют сотовую связь, которая не очень экономична, eSiM работают с меньшим энергопотреблением по сравнению с классическими SIM-картами.

5. Безопасность

Еще одной очевидной особенностью eSIM является их физическая безопасность. Наличие чипа, встроенного в устройство, делает его практически невозможным подделать или удалить в случае неправильного использования. Помимо этого, вместе с платформой eSIM поставляется комплексная схема аккредитации безопасности (SAS).

Потенциальное влияние eSIM на Интернет вещей

Хотя eSIM произведут революцию во всем, что касается телекоммуникационной отрасли, от операций до предоставления услуг, они также окажут значительное влияние на Интернет вещей.

Существует три основные области сотового Интернета вещей, на которые потенциально могут повлиять eSIM:

1. Гибкость

Вероятно, это самая большая проблема сотового Интернета вещей через классические SIM-карты. Хотя покрытие сотовой связи в целом обширно, качество покрытия каждого оператора мобильной связи различается от места к месту. По этой причине, чтобы в полной мере использовать возможности подключения сотовой связи, пользователям приходится решать сложные и трудоемкие задачи по переключению между SIM-картами, что накладывает ограничения на решения IoT. Однако с помощью eSIM поставщики решений Интернета вещей могут быстро и безопасно переключать профили устройств по беспроводной сети или даже автоматизировать этот процесс, поэтому изменения в подключении могут быть реализованы на основе таких критериев, как уровень сигнала, тарифы и т. д.

2. Масштабируемость

Развертывание сотового Интернета вещей на нескольких устройствах может оказаться довольно сложной задачей, поскольку управление сим-картами может очень быстро усложниться по мере увеличения количества устройств. Благодаря гибкости взаимодействия, предлагаемой eSIM, этим можно управлять гораздо более гибко и удобно. 

3. Надежность/долговечность

Использование одной SIM-карты от оператора сети с наибольшим покрытием или физическая замена SIM-карт для улучшения покрытия создает проблемы с надежностью. У провайдера с наибольшей зоной покрытия может не быть покрытия в вашем регионе развертывания, а сим-карты могут быть повреждены или выйти из строя в процессе замены. Благодаря eSIM и беспроводной «замене SIM-карт» система становится более надежной и долговечной, поскольку упрощается механическая конструкция устройства.

Приложения и варианты использования eSIM

Хотя ожидается, что влияние eSIM будет ощущаться в каждой области применения IoT, некоторые секторы, как ожидается, получат огромную выгоду. К ним можно отнести следующие секторы.

1. Автомобильная промышленность

С парадигмой «подключенного автомобиля», которая быстро становится мейнстримом, eSIM-карты имеют потенциал для обеспечения бесперебойного подключения в автомобиле, необходимого для того, чтобы пользователи могли пользоваться всеми функциями транспортных средств. Помимо подключения, быстрые обновления OTA (беспроводные) также могут потенциально произвести революцию в том, как реализуется передача права собственности.

2. Сельское хозяйство

Хотя большинство приложений, связанных с сельским хозяйством, используют протоколы LPWAN, такие как LoRa, для передачи данных в облако устройств часто по-прежнему требуется транзитное соединение, такое как сотовая связь. Из-за расположения большинства ферм уровень сигнала операторов мобильной связи может различаться. Благодаря eSIM фермеры могут без проблем переключаться между операторами мобильной связи.

3. Датчики

Датчики отслеживания объектов, которые отслеживают и контролируют состояние различных движущихся объектов, таких как автомобили, грузовики, грузы и т. д., могут быть уменьшены, иметь более длительный срок службы батареи и неограниченную зону покрытия (переключение между несколькими MNO) благодаря eSIM.

Технически, каждое отдельное приложение IoT, которое лучше реализовано с помощью сотового IoT, получит повышение производительности благодаря eSIM.

iSIM

Как и любая новая технология, адаптация технологии eSIM постепенно воплощается в жизнь, самой последней из которых является iSIM.

iSIM (Integrated SIM, что означает интегрированная SIM-карта) — это технология, основанная на функциях eSIM. Хотя eSIM обычно представляют собой просто выделенный чип, который все равно необходимо подключить к процессору устройства, iSIM объединяет ядро ​​процессора и функции eSIM в единый блок системы на кристалле (SoC).

Оно было разработано с целью дальнейшего сокращения занимаемой площади SIM-карт, поскольку за счет его интеграции в процессор устройство может стать еще меньше и дешевле благодаря уменьшению спецификации. 

Несмотря на то, что технология все еще находится на ранней стадии, iSIM определенно является будущим для большинства приложений, и несколько производителей чипов, включая Qualcomm, уже используют ее с недавним выпуском процессора Qualcomm® Snapdragon™ 855 SOC.

Заключение

Несмотря на то, что еще предстоит проделать огромную работу, чтобы eSIM стали массовыми, у них есть потенциал построить мост, который позволит решениям IoT полностью использовать огромный охват сотовых сетей. Учитывая, что сети 5G находятся в разработке, а также медленные темпы, с которыми разные провайдеры могут достичь максимального покрытия в разных городах, eSIM определенно пригодятся в обеспечении того, чтобы решения IoT безоговорочно использовали скорость, которую они готовы обеспечить. Помимо улучшения возможности подключения, eSIM также представит новые бизнес-модели, которые будут способствовать развитию подходов к разработке решений IoT.

12 просмотров