¿Qué es la tecnología de simulación integrada (esim) y cómo puede ayudar con los diseños de productos de iot?

Seleccionar el medio de comunicación adecuado suele ser una parte muy desafiante del desarrollo de cualquier solución de IoT. En situaciones en las que se requiere un rango más allá del de Wi-Fi y Bluetooth, las opciones generalmente se encuentran entre las tecnologías LPWAN como LoRa, Sigfox, etc., pero si bien estas tecnologías vienen con características Pro-IoT como baja potencia y largo alcance, están cargadas. con desafíos de infraestructura y cobertura que empujan a los desarrolladores hacia la comunicación basada en celulares (2G, 3G, 4G, etc.), especialmente en aplicaciones donde la energía no es una gran preocupación.

Sin embargo, de acuerdo con la naturaleza de rata látigo de los protocolos de comunicación y el IoT, mientras que el IoT celular tiene la infraestructura y la cobertura probadas para respaldar la implementación global, es increíblemente difícil de administrar a escala debido a varios factores, incluidos los requisitos de la tarjeta SIM y los desafíos que la rodean. eso.

En parte como una solución a este y otros problemas similares con los teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos de consumo, GSMA (el consorcio de comunicación celular) en 2010 comenzó a explorar la posibilidad de tarjetas SIM basadas en software. En 2016, el consorcio anunció la especificación técnica para la tecnología llamada eSIM, que erradica la necesidad de una tarjeta SIM física en dispositivos de consumo, y desde entonces, la adopción ha crecido con varios fabricantes como un ARM con su nueva SIM integrada llamada ARM eSIM y otros gigantes de dispositivos de consumo como Apple lo integran en diferentes productos.

En el artículo de hoy, examinaremos esta tecnología en relación con IoT. Repasaremos sus características, su estado actual y el impacto potencial en IoT.

Que es una eSIM

Las eSIM tienen varios nombres, incluidos Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM o Remote SIM, pero todos se refieren a una tarjeta de circuito integrado universal integrada (eUICC) capaz de admitir múltiples perfiles de operador de red virtualmente integrados en ella.

A diferencia de la tarjeta SIM normal, las eSIM son reprogramables por software. Esto significa que puede cambiar todo el contenido de la SIM, incluida la identidad del suscriptor móvil internacional (IMSI) y los perfiles del operador de red, a través de software por aire, eliminando la necesidad de intercambiar tarjetas SIM.

Un error común es que eSIM se refiere solo al hardware SIM integrado como la tarjeta SIM MFF2 que se muestra a continuación, pero también se refiere, aunque menos populares, a las tarjetas SIM plásticas extraíbles como las SIM de factor de forma 4FF, en las que también se puede instalar un software UICC integrado. desplegado.

¿Cómo funciona eSIM?

Una explicación básica de cómo funcionan las eSIM es que las SIM se implementan junto con el dispositivo y el usuario / fabricante cuenta con una interfaz a través de la cual pueden agregar, actualizar, extender o eliminar múltiples operadores de red de forma remota.

Sin embargo, para una descripción técnica, de acuerdo con las especificaciones de eSIM de GSMA, hay dos componentes principales de las eSIM: la UICC (hardware) integrada que está integrada en el dispositivo durante la fabricación y una plataforma de administración de suscripción (SM). La plataforma de gestión de suscripciones (SM) se compone de dos elementos clave; SM-SR (Enrutamiento seguro de gestión de suscripciones) y SM-DP (Preparación de datos de gestión de suscripciones).

Durante el proceso de fabricación o implementación, el fabricante o proveedor (MNO, dispositivo M2M o fabricante de productos electrónicos de consumo, etc.) de la eUICC registra las SIM con el SM-SR, que luego mantiene una conexión segura con la eUICC para administrar las suscripciones. A través del SM-SR, se puede acceder al eUICC con comandos del proveedor o SM-DP, que es responsable de formatear los perfiles de los MNO en un formato que sea compatible con el eUICC.

Para activar un MNO en la eUICC, el MNO envía un comando, iniciado de una manera (generalmente mediante el escaneo de códigos de barras) u otro por el usuario, al SM-DP, que procesa el comando y descarga el perfil de MNO en la eUICC, al mismo tiempo que proporciona una interfaz que permite que el MNO habilite / deshabilite un perfil.

Hubo cierto nivel de debate sobre las aplicaciones de las eSIM en los primeros días con organizaciones como Motorola que creían que estaba orientado hacia aplicaciones industriales M2M, mientras que organizaciones como Apple creían que no había ninguna razón por la que no debería aparecer en productos de consumo. Presumiblemente, como resultado de esto, para crear algo que se adapte a ambas aplicaciones, el consorcio (GSMA) aprobó dos arquitecturas para eSIM;

Arquitectura eSIM M2M
Arquitectura eSIM de electrónica de consumo

Si bien ambas arquitecturas admiten las características reprogramables de las eSIM, el enfoque para realizarlas (entre otras cosas) es diferente en ambas pilas. Para la arquitectura de electrónica de consumo, se implementa un modelo controlado por el cliente, de modo que el usuario final del dispositivo tiene control sobre el aprovisionamiento de red remoto y la gestión de los perfiles de operador. Sin embargo, para la arquitectura M2M, se implementa un modelo controlado por servidor que permite el aprovisionamiento y la gestión remotos de los operadores de redes móviles desde una infraestructura de back-end / servidor central. Esto tiene sentido, ya que la interacción humana en el nivel M2M se reduce y las actualizaciones y cambios remotos son las características clave que se adaptan a los casos de uso de IoT.

Características clave de las eSIM

La mayoría de las personas definitivamente estarán de acuerdo en que la característica más atractiva de las eSIM es la flexibilidad con la que permite a los usuarios cambiar entre MNO sin tener que cambiar el hardware físico, gracias a su reprogramación inalámbrica y su capacidad para navegar por múltiples perfiles. de diferentes operadores en el mismo dispositivo. Esto, sin embargo, se traduce en varias otras características que afectan (de manera positiva, creo) al dispositivo de varias maneras. Algunas de estas características incluyen;

1. Reducción de costos

Desde el costo del hardware como la bandeja SIM y sus circuitos de soporte hasta el costo de las tarjetas SIM, entre otros, las tarjetas SIM clásicas presentan un costo total de propiedad que es mucho mayor que las eSIM.

2. Interoperabilidad

Se espera que todos los socios acreditados en el ecosistema GSMA cumplan con los estándares y la arquitectura publicados, asegurando así la interoperabilidad.

3. Factor de forma pequeño

La forma, el tamaño y la necesidad de una abertura son requisitos de las tarjetas SIM clásicas que influyen en el factor de forma del dispositivo en el que se utilizan. Con la naturaleza similar a un chip de las eSIM, aproximadamente la mitad del tamaño de las Nano SIM y no requieren un zócalo, los diseñadores tendrán más flexibilidad con el tamaño y el factor de forma de los dispositivos.

4. Eficiencia energética

A pesar de que implementan la comunicación celular que no es muy amigable con la energía, las eSiM operan con menos energía en comparación con las tarjetas SIM clásicas.

5. Seguridad

Otra característica obvia de las eSIM es su seguridad física. Tener el chip integrado en el dispositivo hace que sea casi imposible manipularlo o quitarlo por mal uso. Aparte de esto, se envía un esquema integral de acreditación de seguridad (SAS) junto con el marco de eSIM.

Impacto potencial de eSIM en IoT

Si bien las eSIM revolucionarán todo lo relacionado con la industria de las telecomunicaciones, desde las operaciones hasta la prestación de servicios, también tendrán un impacto significativo en IoT.

Hay tres áreas principales de IoT celular que pueden verse potencialmente afectadas por las eSIM;

1. Flexibilidad

Este es probablemente el mayor problema con el IoT celular a través de las tarjetas SIM clásicas. Si bien la cobertura a través de la conectividad celular, en general, es amplia, la calidad de la cobertura de cada MNO difiere de un lugar a otro. Por esta razón, para aprovechar al máximo las características de conectividad de las comunicaciones celulares, los usuarios tienen que pasar por las tareas difíciles y operativamente intensivas de cambiar entre tarjetas SIM, lo que limita las soluciones de IoT. Sin embargo, con las eSIM, los proveedores de soluciones de IoT pueden cambiar los perfiles de los dispositivos de forma rápida y segura por aire o incluso automatizar el proceso, por lo que los cambios de conectividad se pueden implementar en función de criterios como la intensidad de la señal, las tarifas, etc.

2. Escalabilidad

La implementación de Cellular IoT en varios dispositivos puede ser bastante complicada, ya que la gestión de sim puede volverse realmente compleja con bastante rapidez a medida que aumenta la cantidad de dispositivos. Con la flexibilidad de interoperabilidad que ofrecen las eSIM, esto se puede gestionar mejor.

3. Fiabilidad / durabilidad

El uso de una única SIM del proveedor de red con la mayor cobertura o el intercambio físico de tarjetas SIM para mejorar la cobertura presenta desafíos de confiabilidad. Es posible que el proveedor con el área de cobertura más grande no tenga cobertura en su ubicación de implementación y que las tarjetas SIM se dañen o fallen durante el proceso de intercambio. Con las eSIM y los “intercambios de SIM” por aire, el sistema se vuelve más confiable y duradero a medida que se simplifican las consideraciones de diseño mecánico para el dispositivo.

Aplicaciones y casos de uso para eSIM

Si bien se espera el impacto de las eSIM en todas las áreas de aplicación de IoT, se espera que algunos sectores se beneficien enormemente. Algunos de estos sectores incluyen-

1. Industria automotriz

Con el paradigma del “automóvil conectado” que se está generalizando rápidamente, las eSIM tienen el potencial de proporcionar la conectividad perfecta en el automóvil necesaria para permitir a los usuarios disfrutar de todas las características de los vehículos. Además de la conectividad, las actualizaciones rápidas de OTA también podrían revolucionar la forma en que se implementa la transferencia de propiedad.

2. Agricultura

Si bien la mayoría de las aplicaciones relacionadas con la agricultura emplean protocolos LPWAN como LoRa, a menudo todavía se requiere un backhaul de conectividad como la conectividad celular para llevar los datos a la nube del dispositivo. Debido a la ubicación de la mayoría de las granjas, la intensidad de la señal de los MNO puede variar. Con las eSIM, los agricultores pueden cambiar entre MNO sin problemas.

3. Los

sensores de seguimiento de objetos que rastrean y monitorean las condiciones de diferentes objetos en movimiento como automóviles, camiones, envíos, etc. se pueden hacer más pequeños, tener una batería más duradera y un área de cobertura ilimitada (conmutación entre múltiples MNO), gracias a las eSIM.

Técnicamente, cada aplicación de IoT que se implemente mejor con IoT celular experimentará un aumento de rendimiento gracias a las eSIM.

iSIM

Como toda nueva tecnología, las adaptaciones de la tecnología eSIM están cobrando vida gradualmente y las más recientes son iSIM.

iSIM (que significa SIM integrada) es una tecnología basada en las funcionalidades de las eSIM. Si bien las eSIM suelen ser solo un chip dedicado que aún requiere estar conectado al procesador del dispositivo, la iSIM combina el núcleo del procesador y las funciones de eSIM en una sola unidad de sistema en chip (SoC).

Fue desarrollado con el objetivo de reducir aún más la huella de las SIM, ya que al integrarlo en el procesador, el dispositivo puede volverse aún más pequeño y más barato, gracias a la reducción de la lista de materiales.

Aunque la tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas, iSIM definitivamente parece ser el futuro para la mayoría de las aplicaciones, y varios fabricantes de chips, incluido Qualcomm, ya se están lanzando a ella con el reciente lanzamiento de Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Conclusión

Si bien todavía hay mucho trabajo por hacer para que las eSIM se conviertan en la corriente principal, tiene el potencial de construir el puente que permite que las soluciones de IoT aprovechen por completo la cobertura masiva de las redes celulares. Con las redes 5G en proceso y la velocidad lenta con la que diferentes proveedores podrían alcanzar la máxima cobertura en diferentes ciudades, las eSIM definitivamente serán útiles para garantizar que las soluciones de IoT aprovechen sin reservas la velocidad que está preparada para brindar. Además de mejorar la conectividad, las eSIM también introducirán nuevos modelos de negocio que contribuirán a cómo se aborda el desarrollo de soluciones de IoT.