為什么蜂窩物聯(lián)網需要采用 eSIM 但可能無法實現(xiàn)

低功耗廣域網 (LPWAN) 正在推廣，例如，Bluetooth?Low Energy、Thread 或 Zigbee 短距離無線傳感器網絡連接到云端。LPWAN 通常使用低功耗、公里范圍的蜂窩物聯(lián)網、LoRA 或 Sigfox 無線電連接到回程基礎設施。

在這些相互競爭的技術中，蜂窩物聯(lián)網是唯一一種利用已安裝且經過驗證的全球電信基礎設施的技術。這是一個優(yōu)勢，因為它使部署成本更低且速度更快，但由于蜂窩頻譜受到監(jiān)管和許可，因此連接到網絡并不簡單。

受控訪問

蜂窩運營商謹慎地控制網絡訪問。驗證和授權由用戶識別模塊 (SIM) 卡建立，消費者熟悉它是一種通常插入智能手機側面端口的塑料芯片座。

SIM 卡的發(fā)展可以追溯到歐洲電信標準協(xié)會 (ETSI) 的一項旨在簡化 GSM 網絡訪問的計劃。根據(jù)其網站，德國紙幣和智能卡制造商Giesecke+Devrient 發(fā)明了“SIM 插件” ——后來成為 SIM 卡的全球標準）。1991 年，該公司向芬蘭無線網絡運營商 Radiolinjaj 出售了首批 SIM 卡，后者于當年 3 月開通了首個 GSM 電話。

SIM 存儲國際移動用戶身份 (IMSI) 號碼，這是在運營商網絡上識別卡的唯一 15 位代碼。當請求網絡訪問時，IMSI 和一次性使用的 128 位認證密鑰 (Ki) 被中繼到網絡以進行驗證和授權。

自 1991 年以來，SIM 卡變得越來越小。最初的外形尺寸是信用卡大小，隨后的迭代已經看到產品通過 Mini、Micro 和 Nano 版本縮小。當今流行的 Nano-SIM 取消了所有塑料包裝，尺寸僅為 12.3mm x 8.8mm x 0.67mm。

沒那么簡單

GSM 標準已成為蜂窩技術的主要形式，并構成了 LTE（“4G”和“ 5G ”）技術的基礎。這使得 SIM 卡無處不在。（根據(jù)國際卡制造商協(xié)會 (ICMA) 的數(shù)據(jù)，54 億美元SIM 卡于 2016 年制造。）這也意味著蜂窩物聯(lián)網的主要形式（LTE-M 和 NB-IoT）無縫地采用 SIM 技術。但是盡管有這種愉快的協(xié)同作用，數(shù)十億智能手機通用的 SIM 卡并不適合自主蜂窩物聯(lián)網傳感器。

這在一定程度上是因為——盡管 Nano-SIM 的尺寸很小——它仍然占用寶貴的空間，這在緊湊型蜂窩物聯(lián)網設備中非常寶貴（圖 1）。并且 SIM 需要一個端口（增加成本并提供防塵和防水通道）。更糟糕的是，如果需要升級 SIM 卡，則必須更換每張卡——這對于位于無法訪問的位置的數(shù)百萬蜂窩物聯(lián)網傳感器來說幾乎不切實際。

圖 1：智能手機 SIM 繼續(xù)縮小，但對于空間受限的蜂窩物聯(lián)網設備來說仍然過于龐大。（來源：Passatic/Shutterstock）

另一個挑戰(zhàn)出現(xiàn)了，因為雖然理論上漫游合同上的 SIM 可以通過訪問本地網絡提供全球覆蓋，但實際覆蓋范圍取決于歸屬運營商協(xié)商的漫游關系的數(shù)量。由于 SIM 僅存儲一組運營商憑證，因此它不太適合可能需要在全球數(shù)百個網絡中的任何一個網絡上“開箱即用”的蜂窩物聯(lián)網設備。

SIM 卡由一家運營商發(fā)行，該運營商負責接入并收取費用，即使訂戶在外出時需要使用另一家提供商的網絡也是如此。這對消費者來說是痛苦的，并且對于數(shù)據(jù)購買預算最少的蜂窩物聯(lián)網設備來說可能會讓人望而卻步。更糟糕的是，在一些關鍵地區(qū)，當?shù)胤ㄒ?guī)禁止使用非本地運營商進行永久漫游，這限制了蜂窩物聯(lián)網設備的靈活性。

嵌入式 SIM (eSIM) 消除了對單獨的、相對較大的外部插件的需求。顧名思義，eSIM 是蜂窩設備電子組件的組成部分。這意味著它們可以做得比 Nano-SIM 還要小，并且不再需要昂貴且易受攻擊的外部端口。（eSIM 仍然可以以傳統(tǒng)的 Micro-SIM 或 Nano-SIM 格式提供，允許在具有端口但沒有內置 eSIM 的舊設備中使用。）此外，eSIM 擁有多個網絡運營商憑證，并且可以“遠程provisioned”（通過蜂窩設備的無線鏈路快速重新配置）——實現(xiàn)網絡憑證的快速更新，以確保持續(xù)連接并降低數(shù)據(jù)費用。

那么，eSIM 似乎是蜂窩物聯(lián)網網絡連接需求的答案。問題解決了。好吧，不完全是；一個巨大的挑戰(zhàn)仍然存在，那就是缺乏廣泛采用。問題是，雖然 eSIM 非常適合蜂窩物聯(lián)網（它們主要是為蜂窩物聯(lián)網設計的），但它們不一定適合消費者……或許多網絡運營商。

據(jù) Disruptive Analysis 分析師創(chuàng)始人 Dean Bubley 在接受The Register采訪時表示，在手機中添加 eSIM 將增加其成本。Bubley 指出，差異可能很小，比如說 10 美元——對于頂級的蘋果或三星手機來說沒什么大不了的，但對于面向發(fā)展中國家的廉價手機來說，差異就大得多了。此外，可以在網絡（和資費）之間無縫切換的 eSIM 可能會損害網絡運營商的商業(yè)模式，這些運營商習慣于無論客戶使用哪個網絡都能保持收入。這兩個因素都不太可能加速 eSIM 制造或網絡運營商或電話制造商的支持。反過來，這將對 B2B 蜂窩物聯(lián)網領域的 eSIM 供應產生連鎖反應。

結論

網絡運營商的蜂窩物聯(lián)網收入前景誘人。與智能手機一樣，蜂窩物聯(lián)網設備在授予網絡訪問權限之前需要驗證和授權。為此，智能手機使用 SIM 卡，但它們的外形尺寸不適合蜂窩物聯(lián)網操作的獨特需求。eSIMS 可以滿足蜂窩物聯(lián)網網絡連接的需求；然而，一個重大挑戰(zhàn)仍然存在：缺乏廣泛采用。因此，蜂窩物聯(lián)網可能會尋求另一種發(fā)展：集成 SIM (iSIM)。iSIM 更小，內置于蜂窩物聯(lián)網產品核心的片上系統(tǒng) (SoC) 的硅片中。

審核編輯黃昊宇