嵌入式SIM在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(cellular IoT)發(fā)展的一個關(guān)鍵優(yōu)勢，就是支持全球范圍部署的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)到位。已安裝的蜂窩網(wǎng)絡(luò)包含功能強(qiáng)大的經(jīng)過驗證的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，涵蓋了全球大部分人口稠密的地區(qū)。由于蜂窩頻譜分配是受到許可和監(jiān)管的，因此要訪問這些網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備必須先進(jìn)行識別和授權(quán)。大多數(shù)移動設(shè)備使用訂戶身份模塊(SIM)來實現(xiàn)。

SIM技術(shù)最初由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)開發(fā)用于GSM網(wǎng)絡(luò)，如今，幾乎所有連接到LTE(4G)網(wǎng)絡(luò)的移動設(shè)備都使用SIM技術(shù)。未來的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也需要進(jìn)行識別和授權(quán)，不過需要替代技術(shù)，這是因為傳統(tǒng)的物理SIM卡方案不是適合用于數(shù)十億臺遠(yuǎn)程部署設(shè)備的實用解決方案。

SIMple(簡便)連接

SIM卡安全地存儲國際移動用戶識別碼(IMSI)數(shù)字，該號碼是識別運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)上的卡(和移動電話)的沒有重復(fù)的15位代碼。SIM卡通常與發(fā)行卡的運(yùn)營商相關(guān)聯(lián)，并且該運(yùn)營商處理用戶的接入請求，即便用戶想要使用不同的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，比如在另一個國家的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，也是如此。

當(dāng)請求網(wǎng)絡(luò)訪問時，IMSI和一次性使用的128位認(rèn)證密匙(Ki)被中繼傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行運(yùn)營商驗證，而后，運(yùn)營商授權(quán)連接。

把這個系統(tǒng)用于蜂窩IoT網(wǎng)絡(luò)部署存在兩個主要的缺點(diǎn)，第一個缺點(diǎn)是因為傳統(tǒng)的SIM卡是插入移動設(shè)備的獨(dú)立卡，這意味著它們占用了空間，而且移動設(shè)備需要配置一個端口(這增加了成本并帶來灰塵和水的入口)。如果需要進(jìn)行SIM卡升級，則必須更換每張卡——對于可能的數(shù)百萬臺蜂窩IoT設(shè)備(其中許多將會部署在無法進(jìn)入的地點(diǎn))來說，這是非常不切實際的。

第二個缺點(diǎn)是由于SIM卡與單一運(yùn)營商關(guān)聯(lián)：雖然漫游合同所涵蓋的SIM連接范圍理論上可以通過接入本地網(wǎng)絡(luò)提供接近全球的覆蓋范圍，但實際的覆蓋范圍取決于“歸屬(home)”運(yùn)營商協(xié)商的漫游合作伴數(shù)數(shù)目。

這還意味著支付漫游時會產(chǎn)生高額數(shù)據(jù)費(fèi)用。因為僅僅存儲一組運(yùn)營商憑證，所以傳統(tǒng)SIM方案對于需要在世界任何地方運(yùn)作的蜂窩IoT設(shè)備變得不切實際。例如，在某些地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)，不允許遠(yuǎn)程運(yùn)營商授權(quán)的永久漫游，從而限制了蜂窩IoT設(shè)備的實用性。

嵌入式SIM(eSIM)則能夠克服這些難題，該裝置不再是一個單獨(dú)的、相對較大的外部插件，相反地，顧名思義，它是以芯片的形式出現(xiàn)(稱為嵌入式通用集成電路卡(eUICC))，它成為蜂窩設(shè)備電子組件的一部分。這意味著它可以做得很小，這是緊湊型蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一個重要考慮因素，并且消除了使用外部端口的成本和漏洞(eSIM方案也可以采用傳統(tǒng)的微米或納米SIM卡格式提供，允許在具有端口但沒有內(nèi)置eSIM的舊式設(shè)備中使用。)

一片eSIM擁有多個本地網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商憑證(這與只能容納一個運(yùn)營商憑證的傳統(tǒng)SIM卡相反)。eSIM還可以進(jìn)行“遠(yuǎn)程配置”(通過無線方式重新編程)。這些功能不僅可以實現(xiàn)未來的技術(shù)增強(qiáng)，還可以通過適用于本地網(wǎng)絡(luò)的配置文件進(jìn)行重復(fù)更新，從而消除了持續(xù)漫游帶來的監(jiān)管難題，并且允許連接的設(shè)備利用本地(通常更便宜)數(shù)據(jù)收費(fèi)的優(yōu)勢。

網(wǎng)絡(luò)效益

網(wǎng)絡(luò)方面也有優(yōu)勢：遠(yuǎn)程配置的eSIM使得移動運(yùn)營商能夠無縫地添加蜂窩IoT設(shè)備并收取應(yīng)用數(shù)據(jù)費(fèi)用，否則這些費(fèi)用將被引導(dǎo)到歸屬運(yùn)營商。

Nordic Semiconductor等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商正在采用 eSIM，因此，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)客戶可以獲得全球連接，并且省去與世界各地的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商進(jìn)行協(xié)商和管理合作關(guān)系的諸多麻煩。

此外，eSIM還可以確保開箱即用的本地網(wǎng)絡(luò)連接，從而提高運(yùn)營效率并快速實現(xiàn)可擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)部署。