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    嵌入式SIM在蜂窩物聯網中的應用

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式教程
    • 時間:2019-10-31 16:35

    想必很多人都聽說過蜂窩物聯網(cellular IoT),但是具體核心技術是什么估計知道的人就鳳毛麟角,其中它的一個關鍵優勢,就是支持全球范圍部署的基礎設施已經到位。已安裝的蜂窩網絡包含功能強大的經過驗證的網絡技術,涵蓋了全球大部分人口稠密的地區。由于蜂窩頻譜分配是受到許可和監管的,因此要訪問這些網絡的設備必須先進行識別和授權。大多數移動設備使用訂戶身份模塊(SIM)來實現。

    SIM技術最初由歐洲電信標準協會(ETSI)開發用于GSM網絡,如今,幾乎所有連接到LTE(4G)網絡的移動設備都使用SIM技術。未來的蜂窩物聯網設備也需要進行識別和授權,不過需要替代技術,這是因為傳統的物理SIM卡方案不是適合用于數十億臺遠程部署設備的實用解決方案。

    SIMple(簡便)連接

    SIM卡安全地存儲國際移動用戶識別碼(IMSI)數字,該號碼是識別運營商網絡上的卡(和移動電話)的沒有重復的15位代碼。SIM卡通常與發行卡的運營商相關聯,并且該運營商處理用戶的接入請求,即便用戶想要使用不同的運營商網絡,比如在另一個國家的運營商網絡,也是如此。

    當請求網絡訪問時,IMSI和一次性使用的128位認證密匙(Ki)被中繼傳輸到網絡以進行運營商驗證,而后,運營商授權連接。

    把這個系統用于蜂窩IoT網絡部署存在兩個主要的缺點,第一個缺點是因為傳統的SIM卡是插入移動設備的獨立卡,這意味著它們占用了空間,而且移動設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)。如果需要進行SIM卡升級,則必須更換每張卡——對于可能的數百萬臺蜂窩IoT設備(其中許多將會部署在無法進入的地點)來說,這是非常不切實際的。

    第二個缺點是由于SIM卡與單一運營商關聯: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絡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)”運營商協商的漫游合作伴數數目。

    這還意味著支付漫游時會產生高額數據費用。因為僅僅存儲一組運營商憑證,所以傳統SIM方案對于需要在世界任何地方運作的蜂窩IoT設備變得不切實際。例如,在某些地區,根據當地法規,不允許遠程運營商授權的永久漫游,從而限制了蜂窩IoT設備的實用性。

    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(稱為嵌入式通用集成電路卡(eUICC)),它成為蜂窩設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網設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的微米或納米SIM卡格式提供,允許在具有端口但沒有內置eSIM的舊式設備中使用。)

    一片eSIM擁有多個本地網絡運營商憑證(這與只能容納一個運營商憑證的傳統SIM卡相反)。eSIM還可以進行“遠程配置”(通過無線方式重新編程)。這些功能不僅可以實現未來的技術增強,還可以通過適用于本地網絡的配置文件進行重復更新,從而消除了持續漫游帶來的監管難題,并且允許連接的設備利用本地(通常更便宜)數據收費的優勢。

    網絡效益

    網絡方面也有優勢:遠程配置的eSIM使得移動運營商能夠無縫地添加蜂窩IoT設備并收取應用數據費用,否則這些費用將被引導到歸屬運營商。

    Nordic Semiconductor等蜂窩物聯網解決方案提供商正在采用 eSIM,因此,蜂窩物聯網客戶可以獲得全球連接,并且省去與世界各地的網絡運營商進行協商和管理合作關系的諸多麻煩。

    此外,eSIM還可以確保開箱即用的本地網絡連接,從而提高運營效率并快速實現可擴展的物聯網部署。

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