為什么蜂窩物聯(lián)網(wǎng)需要采用 eSIM 但可能無法實(shí)現(xiàn)

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

在這些相互競爭的技術(shù)中，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)是唯一一種利用已安裝且經(jīng)過驗(yàn)證的全球電信基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)。這是一個(gè)優(yōu)勢，因?yàn)樗共渴鸪杀靖颓宜俣雀欤捎诜涓C頻譜受到監(jiān)管和許可，因此連接到網(wǎng)絡(luò)并不簡單。

受控訪問

蜂窩運(yùn)營商謹(jǐn)慎地控制網(wǎng)絡(luò)訪問。驗(yàn)證和授權(quán)由用戶識(shí)別模塊 (SIM) 卡建立，消費(fèi)者熟悉它是一種通常插入智能手機(jī)側(cè)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (ETSI) 的一項(xiàng)旨在簡化 GSM 網(wǎng)絡(luò)訪問的計(jì)劃。根據(jù)其網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)）。1991 年，該公司向芬蘭無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商 Radiolinjaj 出售了首批 SIM 卡，后者于當(dāng)年 3 月開通了首個(gè) GSM 電話。

SIM 存儲(chǔ)國際移動(dòng)用戶身份 (IMSI) 號(hào)碼，這是在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)上識(shí)別卡的唯一 15 位代碼。當(dāng)請求網(wǎng)絡(luò)訪問時(shí)，IMSI 和一次性使用的 128 位認(rèn)證密鑰 (Ki) 被中繼到網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行驗(yàn)證和授權(quán)。

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(jīng)看到產(chǎn)品通過 Mini、Micro 和 Nano 版本縮小。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)已成為蜂窩技術(shù)的主要形式，并構(gòu)成了 LTE（“4G”和“ 5G ”）技術(shù)的基礎(chǔ)。這使得 SIM 卡無處不在。（根據(jù)國際卡制造商協(xié)會(huì) (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(wǎng)的主要形式（LTE-M 和 NB-IoT）無縫地采用 SIM 技術(shù)。但是盡管有這種愉快的協(xié)同作用，數(shù)十億智能手機(jī)通用的 SIM 卡并不適合自主蜂窩物聯(lián)網(wǎng)傳感器。

這在一定程度上是因?yàn)椤M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(wǎng)設(shè)備中非常寶貴（圖 1）。并且 SIM 需要一個(gè)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(jí) 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(wǎng)傳感器來說幾乎不切實(shí)際。

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

另一個(gè)挑戰(zhàn)出現(xiàn)了，因?yàn)殡m然理論上漫游合同上的 SIM 可以通過訪問本地網(wǎng)絡(luò)提供全球覆蓋，但實(shí)際覆蓋范圍取決于歸屬運(yùn)營商協(xié)商的漫游關(guān)系的數(shù)量。由于 SIM 僅存儲(chǔ)一組運(yùn)營商憑證，因此它不太適合可能需要在全球數(shù)百個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上“開箱即用”的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

SIM 卡由一家運(yùn)營商發(fā)行，該運(yùn)營商負(fù)責(zé)接入并收取費(fèi)用，即使訂戶在外出時(shí)需要使用另一家提供商的網(wǎng)絡(luò)也是如此。這對消費(fèi)者來說是痛苦的，并且對于數(shù)據(jù)購買預(yù)算最少的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說可能會(huì)讓人望而卻步。更糟糕的是，在一些關(guān)鍵地區(qū)，當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)禁止使用非本地運(yùn)營商進(jìn)行永久漫游，這限制了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的靈活性。

嵌入式 SIM (eSIM) 消除了對單獨(dú)的、相對較大的外部插件的需求。顧名思義，eSIM 是蜂窩設(shè)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(nèi)置 eSIM 的舊設(shè)備中使用。）此外，eSIM 擁有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商憑證，并且可以“遠(yuǎn)程provisioned”（通過蜂窩設(shè)備的無線鏈路快速重新配置）——實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)憑證的快速更新，以確保持續(xù)連接并降低數(shù)據(jù)費(fèi)用。

那么，eSIM 似乎是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接需求的答案。問題解決了。好吧，不完全是；一個(gè)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(wǎng)（它們主要是為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的），但它們不一定適合消費(fèi)者……或許多網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。

據(jù) Disruptive Analysis 分析師創(chuàng)始人 Dean Bubley 在接受The Register采訪時(shí)表示，在手機(jī)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(jí)的蘋果或三星手機(jī)來說沒什么大不了的，但對于面向發(fā)展中國家的廉價(jià)手機(jī)來說，差異就大得多了。此外，可以在網(wǎng)絡(luò)（和資費(fèi)）之間無縫切換的 eSIM 可能會(huì)損害網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的商業(yè)模式，這些運(yùn)營商習(xí)慣于無論客戶使用哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)都能保持收入。這兩個(gè)因素都不太可能加速 eSIM 制造或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或電話制造商的支持。反過來，這將對 B2B 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的 eSIM 供應(yīng)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)收入前景誘人。與智能手機(jī)一樣，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在授予網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限之前需要驗(yàn)證和授權(quán)。為此，智能手機(jī)使用 SIM 卡，但它們的外形尺寸不適合蜂窩物聯(lián)網(wǎng)操作的獨(dú)特需求。eSIMS 可以滿足蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接的需求；然而，一個(gè)重大挑戰(zhàn)仍然存在：缺乏廣泛采用。因此，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)可能會(huì)尋求另一種發(fā)展：集成 SIM (iSIM)。iSIM 更小，內(nèi)置于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品核心的片上系統(tǒng) (SoC) 的硅片中。

審核編輯黃昊宇