Cos'è la tecnologia embedded sim (esim) e come può essere d'aiuto con la progettazione di prodotti iot

La selezione del giusto mezzo di comunicazione è solitamente una parte molto impegnativa dello sviluppo di qualsiasi soluzione IoT. In situazioni in cui è richiesta una portata oltre quella di Wi-Fi e Bluetooth, le opzioni sono solitamente tra le tecnologie LPWAN come LoRa, Sigfox, ecc., Ma mentre queste tecnologie sono dotate di funzionalità Pro-IoT come bassa potenza e lungo raggio, sono sellate con sfide di infrastruttura e copertura che spingono gli sviluppatori verso la comunicazione basata su cellulare (2G, 3G, 4G, ecc.), soprattutto nelle applicazioni in cui l'alimentazione non è un problema.

Tuttavia, in linea con la natura frusta dei protocolli di comunicazione e dell'IoT, mentre l'IoT cellulare ha l'infrastruttura e la copertura comprovate per supportare l'implementazione globale, è incredibilmente difficile da gestire su larga scala a causa di diversi fattori tra cui i requisiti della scheda SIM e le sfide che lo circondano esso.

In parte come soluzione a questo e altri problemi simili con smartphone e altri dispositivi elettronici di consumo, GSMA (il consorzio per la comunicazione cellulare) nel 2010 ha iniziato a esplorare la possibilità di schede SIM basate su software. Nel 2016, il consorzio ha annunciato la specifica tecnica per la tecnologia chiamata eSIM, che elimina la necessità di una scheda SIM fisica nei dispositivi consumer e da allora l'adozione è cresciuta con diversi produttori come ARM con la sua nuova SIM incorporata chiamata ARM eSIM e altri giganti dei dispositivi di consumo come Apple lo integrano in prodotti diversi.

Nell'articolo di oggi, esamineremo questa tecnologia in relazione all'IoT. Esamineremo le sue caratteristiche, il suo stato attuale e il potenziale impatto sull'IoT.

Cos'è una eSIM

Le eSIM hanno diversi nomi, tra cui Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM o Remote SIM, ma si riferiscono tutte a una Embedded Universal Integrated Circuit Card (eUICC) in grado di supportare più profili di operatore di rete virtualmente incorporati in essa.

A differenza della normale scheda SIM, le eSIM sono riprogrammabili tramite software. Ciò significa che è possibile modificare l'intero contenuto della SIM, inclusa l'identità dell'abbonato mobile internazionale (IMSI) e i profili dell'operatore di rete, tramite software via etere, eliminando la necessità di scambiare le schede SIM.

Un malinteso comune è che eSIM si riferisca solo all'hardware SIM incorporato come la scheda SIM MFF2 mostrata di seguito, ma si riferisce anche a schede SIM in plastica rimovibili, sebbene meno popolari, come le SIM con fattore di forma 4FF, su cui può essere installato anche un software UICC integrato schierato.

Come funziona l'eSIM?

Una spiegazione di base del funzionamento delle eSIM è che le SIM vengono distribuite insieme al dispositivo e all'utente / produttore viene fornita un'interfaccia attraverso la quale può aggiungere, aggiornare, estendere o eliminare da remoto più operatori di rete

Per una descrizione tecnica, tuttavia, secondo le specifiche eSIM di GSMA, ci sono due componenti principali per le eSIM: l'UICC (hardware) incorporato che è incorporato nel dispositivo durante la produzione e una piattaforma di gestione degli abbonamenti (SM). La piattaforma di gestione delle sottoscrizioni (SM) è composta da due elementi chiave; SM-SR (Subscription Management Secure Routing) e SM-DP (Subscription Management Data Preparation).

Durante il processo di produzione o distribuzione, il produttore o il fornitore (MNO, dispositivo M2M o produttore di elettronica di consumo, ecc.) Dell'eUICC registra le SIM con l'SM-SR, che quindi mantiene una connessione sicura con l'eUICC per gestire gli abbonamenti. Attraverso l'SM-SR, l'eUICC può essere raggiunto con i comandi del venditore o SM-DP, che è responsabile della formattazione dei profili degli MNO in un formato compatibile con l'eUICC.

Per attivare un MNO sull'eUICC, un comando, avviato in un modo (tipicamente tramite scansione del codice a barre) o nell'altro dall'utente, viene inviato dall'MNO all'SM-DP, che elabora il comando e scarica il profilo MNO nell'eUICC, fornendo anche un'interfaccia che consente all'MNO di abilitare / disabilitare un profilo.

C'è stato un certo livello di dibattito sulle applicazioni delle eSIM nei primi giorni con organizzazioni come Motorola che credevano che fosse orientato verso applicazioni industriali M2M mentre organizzazioni come Apple credevano che non ci fosse motivo per cui non dovrebbe essere presente nei prodotti di consumo. Presumibilmente, come risultato di ciò, per creare qualcosa che si adatta a entrambe le applicazioni, il consorzio (GSMA) ha approvato due architetture per eSIM;

1. Architettura M2M eSIM
2. Architettura eSIM per l'elettronica di consumo

Sebbene entrambe le architetture supportino le funzionalità riprogrammabili delle eSIM, l'approccio per realizzarlo (tra le altre cose) è diverso in entrambi gli stack. Per l'architettura dell'elettronica di consumo, viene implementato un modello controllato dal client, in modo tale che l'utente finale del dispositivo abbia il controllo del provisioning di rete remoto e della gestione dei profili operatore. Per l'architettura M2M, invece, è implementato un modello controllato da server che consente il provisioning e la gestione remota degli operatori di rete mobile da un'infrastruttura backend / server centrale. Ciò ha senso poiché l'interazione umana a livello M2M è ridotta e gli aggiornamenti e le modifiche remote sono le caratteristiche chiave che si adattano ai casi d'uso dell'IoT.

Caratteristiche principali delle eSIM

La maggior parte delle persone sarà sicuramente d'accordo sul fatto che la caratteristica più interessante delle eSIM è la flessibilità con cui consente agli utenti di passare da un MNO a un altro senza dover cambiare l'hardware fisico, grazie alla sua riprogrammazione over-the-air e alla sua capacità di navigare tra più profili da diversi operatori sullo stesso dispositivo. Questo, tuttavia, si traduce in molte altre funzionalità che influenzano (positivamente, credo) il dispositivo in diversi modi. Alcune di queste caratteristiche includono;

1. Riduzione dei costi

Dal costo dell'hardware come il SIM Tray e dei suoi circuiti di supporto al costo delle SIM stesse tra gli altri, le classiche SIM Card presentano un costo totale quello di proprietà che è di gran lunga superiore alle eSIM.

2. Interoperabilità

Ci si aspetta che tutti i partner accreditati nell'ecosistema GSMA rispettino gli standard e l'architettura rilasciati, garantendo così l'interoperabilità.

3. Fattore di forma ridotto

La forma, le dimensioni e la necessità di un'apertura sono requisiti delle classiche SIM Card che influenzano il fattore di forma del dispositivo in cui vengono utilizzate. Con la natura simile a un chip delle eSIM, circa la metà delle dimensioni delle Nano SIM e non richiedono un socket, i progettisti avranno maggiore flessibilità con le dimensioni e il fattore di forma dei dispositivi.

4. Efficienza energetica

Anche se implementano la comunicazione cellulare che non è molto efficiente dal punto di vista energetico, gli eSiM funzionano con meno energia rispetto alle schede SIM classiche.

5. Sicurezza

Un'altra caratteristica ovvia delle eSIM è la loro sicurezza fisica. Avere il chip incorporato nel dispositivo rende quasi impossibile manometterlo o rimuoverlo per uso improprio. Oltre a questo, insieme al framework eSIM viene fornito uno schema completo di accreditamento di sicurezza (SAS).

Potenziale impatto di eSIM sull'IoT

Sebbene le eSIM rivoluzioneranno tutto ciò che riguarda il settore delle telecomunicazioni, dalle operazioni al rendering dei servizi, avrà anche un impatto significativo sull'IoT.

Ci sono tre aree principali dell'IoT cellulare che possono essere potenzialmente influenzate dalle eSIM;

1. Flessibilità

Questo è probabilmente il problema più grande con l'IoT cellulare tramite le classiche SIM Card. Mentre la copertura tramite connettività cellulare, in generale, è vasta, la qualità della copertura di ciascun MNO varia da luogo a luogo. Per questo motivo, per sfruttare appieno le funzionalità di connettività delle comunicazioni cellulari, gli utenti devono affrontare i compiti difficili e ad alta intensità operativa del passaggio da una scheda SIM all'altra, il che pone un limite alle soluzioni IoT. Tuttavia, con le eSIM, i fornitori di soluzioni IoT possono cambiare i profili dei dispositivi in ​​modo rapido e sicuro Over-the-air o persino automatizzare il processo, in modo che le modifiche alla connettività possano essere implementate in base a criteri come la potenza del segnale, le tariffe, ecc.

2. Scalabilità

Distribuire IoT cellulare su più dispositivi può essere piuttosto complicato poiché la gestione delle sim potrebbe diventare davvero complessa abbastanza velocemente con l'aumentare del numero di dispositivi. Con la flessibilità dell'interoperabilità offerta dalle eSIM, questo può essere gestito meglio.

3. Affidabilità / durata

L'utilizzo di una singola SIM dal provider di rete con la copertura più ampia o lo scambio fisico di schede SIM per una migliore copertura, introduce problemi di affidabilità. Il provider con l'area di copertura più ampia potrebbe non avere copertura nella posizione di distribuzione e le schede SIM si danneggiano o si guastano durante il processo di scambio. Con le eSIM e gli "scambi SIM" over-the-air il sistema diventa più affidabile e durevole in quanto vengono semplificate le considerazioni di progettazione meccanica per il dispositivo.

Applicazioni e casi d'uso per eSIM

Sebbene l'impatto delle eSIM sia previsto in ogni area di applicazione IoT, alcuni settori dovrebbero essere enormi beneficiari. Alcuni di questi settori includono-

1. Industria automobilistica

Con il paradigma della "macchina connessa" che sta rapidamente diventando mainstream, le eSIM hanno il potenziale per fornire la perfetta connettività in auto necessaria per consentire agli utenti di godere di tutte le funzionalità dei veicoli. Oltre alla connettività, anche i rapidi aggiornamenti OTA potrebbero potenzialmente rivoluzionare il modo in cui viene implementato il trasferimento di proprietà.

2. Agricoltura

Sebbene la maggior parte delle applicazioni legate all'agricoltura utilizzi protocolli LPWAN come LoRa, spesso è ancora necessario un backhaul di connettività come la connettività cellulare per trasferire i dati al cloud del dispositivo. A causa dell'ubicazione della maggior parte delle aziende agricole, la potenza del segnale degli MNO può variare. Con le eSIM, gli agricoltori possono passare da un MNO a un altro senza problemi.

3. I

sensori di tracciamento degli oggetti che tracciano e monitorano le condizioni di diversi oggetti in movimento come auto, camion, spedizioni, ecc. Possono essere ridotti per una maggiore durata della batteria e un'area di copertura illimitata (passaggio tra più MNO), grazie alle eSIM.

Tecnicamente, ogni singola applicazione IoT implementata meglio con IoT cellulare sperimenterà un aumento delle prestazioni, grazie alle eSIM.

iSIM

Come ogni nuova tecnologia, gli adattamenti della tecnologia eSIM stanno gradualmente prendendo vita, mentre i più recenti sono iSIM.

iSIM (che significa SIM integrata) è una tecnologia costruita sulle funzionalità delle eSIM. Sebbene le eSIM siano di solito solo un chip dedicato che deve ancora essere collegato al processore del dispositivo, iSIM combina il core del processore e le funzionalità eSIM in un'unica unità SoC (System-on-Chip).

È stato sviluppato con l'obiettivo di ridurre ulteriormente l'ingombro delle SIM, in quanto integrandolo nel processore, il dispositivo può diventare ancora più piccolo, ed economico, grazie alla riduzione della BOM.

Anche se la tecnologia è ancora nelle sue fasi iniziali, iSIM sembra sicuramente essere il futuro per la maggior parte delle applicazioni e diversi produttori di chip, tra cui Qualcomm, stanno già saltando su di esso con la recente versione di Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Conclusione

Sebbene ci sia ancora un sacco di lavoro da fare affinché le eSIM diventino mainstream, ha il potenziale per costruire il ponte che consente alle soluzioni IoT di sfruttare appieno l'enorme copertura delle reti cellulari. Con le reti 5G in lavorazione e la bassa velocità con cui diversi fornitori potrebbero ottenere la massima copertura in diverse città, le eSIM torneranno sicuramente utili per garantire che le soluzioni IoT sfruttino senza riserve la velocità che è pronta a portare. Oltre a migliorare la connettività, le eSIM introdurranno anche nuovi modelli di business che contribuiranno all'approccio allo sviluppo di soluzioni IoT.