蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(cellular IoT)發(fā)展的一個關(guān)鍵優(yōu)勢,就是支持全球范圍部署的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)到位。已安裝的蜂窩網(wǎng)絡(luò)包含功能強大的經(jīng)過驗證的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),涵蓋了全球大部分人口稠密的地區(qū)。由于蜂窩頻譜分配是受到許可和監(jiān)管的,因此要訪問這些網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備必須先進行識別和授權(quán)。大多數(shù)移動設(shè)備使用訂戶身份模塊(SIM)來實現(xiàn)。
SIM技術(shù)最初由歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)開發(fā)用于GSM網(wǎng)絡(luò),如今,幾乎所有連接到LTE(4G)網(wǎng)絡(luò)的移動設(shè)備都使用SIM技術(shù)。未來的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也需要進行識別和授權(quán),不過需要替代技術(shù),這是因為傳統(tǒng)的物理SIM卡方案不是適合用于數(shù)十億臺遠程部署設(shè)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(shù)字,該號碼是識別運營商網(wǎng)絡(luò)上的卡(和移動電話)的沒有重復的15位代碼。SIM卡通常與發(fā)行卡的運營商相關(guān)聯(lián),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(wǎng)絡(luò),比如在另一個國家的運營商網(wǎng)絡(luò),也是如此。
當請求網(wǎng)絡(luò)訪問時,IMSI和一次性使用的128位認證密匙(Ki)被中繼傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)以進行運營商驗證,而后,運營商授權(quán)連接。
把這個系統(tǒng)用于蜂窩IoT網(wǎng)絡(luò)部署存在兩個主要的缺點,第一個缺點是因為傳統(tǒng)的SIM卡是插入移動設(shè)備的獨立卡,這意味著它們占用了空間,而且移動設(shè)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(shù)百萬臺蜂窩IoT設(shè)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(guān)聯(lián):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(wǎng)絡(luò)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(xié)商的漫游合作伴數(shù)數(shù)目。
這還意味著支付漫游時會產(chǎn)生高額數(shù)據(jù)費用。因為僅僅存儲一組運營商憑證,所以傳統(tǒng)SIM方案對于需要在世界任何地方運作的蜂窩IoT設(shè)備變得不切實際。例如,在某些地區(qū),根據(jù)當?shù)胤ㄒ?guī),不允許遠程運營商授權(quán)的永久漫游,從而限制了蜂窩IoT設(shè)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(xiàn)(稱為嵌入式通用集成電路卡(eUICC)),它成為蜂窩設(shè)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(lián)網(wǎng)設(shè)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(tǒng)的微米或納米SIM卡格式提供,允許在具有端口但沒有內(nèi)置eSIM的舊式設(shè)備中使用。)
一片eSIM擁有多個本地網(wǎng)絡(luò)運營商憑證(這與只能容納一個運營商憑證的傳統(tǒng)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(xiàn)未來的技術(shù)增強,還可以通過適用于本地網(wǎng)絡(luò)的配置文件進行重復更新,從而消除了持續(xù)漫游帶來的監(jiān)管難題,并且允許連接的設(shè)備利用本地(通常更便宜)數(shù)據(jù)收費的優(yōu)勢。
網(wǎng)絡(luò)效益
網(wǎng)絡(luò)方面也有優(yōu)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(shè)備并收取應(yīng)用數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)解決方案提供商正在采用 eSIM,因此,蜂窩物聯(lián)網(wǎng)客戶可以獲得全球連接,并且省去與世界各地的網(wǎng)絡(luò)運營商進行協(xié)商和管理合作關(guān)系的諸多麻煩。
此外,eSIM還可以確保開箱即用的本地網(wǎng)絡(luò)連接,從而提高運營效率并快速實現(xiàn)可擴展的物聯(lián)網(wǎng)部署。
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