eSIM和iSIM技術解決了實體SIM卡的諸多限制問題,為未來幾年的全新蜂巢式物聯網(IoT)解決方案奠定良好的基礎。本文將為你說明你所需要知道關於這三種技術間的一些差異。

我們曾在一篇題為「大規模佈署之物聯網裝置連結性」的文章中,簡要地介紹了嵌入式SIM (eSIM)技術;eSIM產品的體積更小,能夠防篡改和防盜竊,可以完全遠端系統管理,而iSIM技術則是在此基礎之下進一步發展。

實現蜂巢式連結的未來

到2025年,連網設備的數量將直衝200億台。在4G和5G網路的支援下,蜂巢式IoT技術將會為物聯網應用提供無所不在的低功耗無線連結。

包括Nordic Semiconductor在內的晶片供應商、基礎設施供應商和網路營運商已經準備好主要的窄頻物聯網(NB-IoT),並將在今年推出LTE-M網路,這將有助於滿足未來數年對即將到來的大規模連接之需求。

實體SIM卡的限制

傳統的SIM卡無所不在,網路供應商利用它們來儲存用以驗證設備的設定檔,並提供安全的識別和儲存。然而,儘管它們具有實用性並且為數眾多,它們的設計也為蜂巢式技術的未來發展帶來了問題。

首先是它們的體積大小。實體SIM卡在實體設備中所佔用的空間相對較大,尤其是考慮到其功能與其他元件的功能相比較時。其次,它們很容易受損,並且有被盜竊的問題。

雖然智慧型手機等消費性電子裝置中仍有實體卡,但它們離理想還很遠。從企業的角度來看,使用SIM卡設備的數量越來越多,也造成了維護和管理上的問題。一言以蔽之,想要在數以百萬計的物聯網設備中更換SIM卡是非常不切實際的。

可程式化解決方案

eSIM技術是必然出現的演進技術,可針對SIM卡所面臨到的挑戰(特別是企業所面臨到的)提供功能強大的可擴展解決方案。eSIM技術的基礎是GSMA所訂定的開放式供應商中立標準。

eSIM與傳統SIM卡所扮演的角色類似,它控制行動設備的身份驗證和服務存取,但有一關鍵性的差異:eSIM是可以遠端程式化的,且通常是一顆永久焊接在元件中的IC。

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改善實體安全性

eSIM和iSIM技術兩者有一類似的理念,那就是將晶片及其身份碼(credential)從可插入卡轉移到元件,而該元件則是實體安裝在產品本身的印刷電路板上。eSIM技術的情況則是焊接在電路板上的一顆晶片;iSIM則進一步發展,在設計時就被整合到SoC或MCU的晶片設計中。

這意味著它們如果未經麻煩的脫焊步驟是無法被實體移除的,而在脫焊之後,它們可能再也無法運作了。這意味著它們提供了更多的實體防篡改/防竊盜保護措施。

顯然地,從12.3mm x 8.8mm的nano SIM轉到6mm x 5mm的eSIM,可以節省超過一半的空間。而在考慮當SIM卡必須位於產品邊緣,以便在特定位置讓人類的手指可以觸摸操作時,可節省的空間還會更多。

轉而採用iSIM技術則意味著零空間考慮,因為它將成為電路板上現有元件的一個組成部分,並且僅佔用晶片整體面積中的一點點平方毫米。

為用戶提供更多選擇

eSIM和iSIM仍然可以像常規SIM一樣進行配置,事實上還有更多功能。它們可以讓客戶選擇營運商和資料計畫,並且可隨意更改號碼。這兩種SIM技術都可以根據需要進行重新編程,以更改營運商及修改對資費的限制或許可;這也需要針對遠端配置進行標準的開發。此處SIM卡的資訊是透過蜂巢式網路進行更新,而不是透過實體方式來換卡。

這是很不錯的選擇,特別是在行動IoT應用(例如貨櫃的資產跟蹤),可將單一裝置以eSIM和iSIM在多家營運商處註冊登記,從而簡化國際漫遊操作,在營運商之間切換並不需要更換SIM卡。未來,應該可以利用eSIM或iSIM技術,而只要以單一資費就可用來管理身份碼和存取多台裝置;這可同時應用到商業和消費產品世界。

eSIM與iSIM之間的關鍵差異在於它們的實作方式;eSIM是附屬於電子裝置處理器的專有晶片,iSIM則是嵌入在主SoC中。這可能只是一個細微的差異,但對於越來越多需要高階安全性的使用案例來說,這是一個重要的差異。

安全的iSIM解決方案

雖然iSIM尚未成為產業標準,但已被廣為採用,它以eSIM技術所提供的改善為基礎。主要的改變是SIM硬體整合到結合了處理器和蜂巢式數據機的SoC架構中。

雖然傳統的SIM卡提供了一定程度的實體安全性,但是eSIM和iSIM都很難被竊取,因此提高了主機設備的完整性。對iSIM技術而言,更是如此。在設計階段,它以實體方式整合到構SoC的周邊元件中。此外,附加的認證層(authentication layer)為行動網路營運商提供了用於支付和其他認證使用案例的信任根(root-of-trust)。

將iSIM選項設計到物聯網SoC中的想法非常具有吸引力。從產品開發的角度來看,它可實現以更低成本開發出更易於設計的裝置。蜂巢式物聯網IoT要真正起飛,必須滿足全球可擴展解決方案的承諾,這意味著要能以低成本生產大量的裝置,因此即使在SoC層面可節省的成本很少,但卻可在企業層面上產生很大的差異。

本文由Nordic Semiconductor供稿;責編:Judith Cheng