ما هي تقنية sim المدمجة وكيف يمكن أن تساعد في تصميمات منتجات iot

عادةً ما يكون اختيار وسيلة الاتصال المناسبة جزءًا صعبًا للغاية في تطوير أي حل لإنترنت الأشياء. في المواقف التي تتطلب نطاقًا يتجاوز نطاق Wi-Fi و Bluetooth ، تكون الخيارات عادةً بين تقنيات LPWAN مثل LoRa و Sigfox وما إلى ذلك ، ولكن في حين أن هذه التقنيات تأتي مع ميزات Pro-IoT مثل الطاقة المنخفضة والطويلة المدى ، فهي مثقلة مع تحديات البنية التحتية والتغطية التي تدفع المطورين نحو الاتصال الخلوي (2G ، 3G ، 4G ، إلخ) لا سيما في التطبيقات التي لا تشكل فيها الطاقة مصدر قلق كبير

ومع ذلك ، تماشيًا مع طبيعة الفئران السوطية لبروتوكولات الاتصال وإنترنت الأشياء ، في حين أن إنترنت الأشياء الخلوي لديها البنية التحتية المثبتة والتغطية لدعم النشر العالمي ، فمن الصعب للغاية إدارتها على نطاق واسع بسبب عدة عوامل بما في ذلك متطلبات بطاقة SIM والتحديات المحيطة عليه.

جزئيًا كحل لهذه المشكلة والمشكلات المماثلة مع الهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأخرى ، بدأت GSMA (اتحاد الاتصالات الخلوية) في عام 2010 في استكشاف إمكانية بطاقات SIM القائمة على البرامج. في عام 2016 ، أعلن الكونسورتيوم عن المواصفات الفنية للتقنية المسماة eSIM ، والتي تلغي الحاجة إلى بطاقة SIM فعلية في الأجهزة الاستهلاكية ، ومنذ ذلك الحين ، نما الاعتماد مع العديد من الشركات المصنعة مثل ARM مع بطاقة SIM المدمجة الجديدة التي تسمى ARM eSIM و عمالقة الأجهزة الاستهلاكية الأخرى مثل Apple تقوم بتضمينها في منتجات مختلفة.

بالنسبة لمقال اليوم ، سوف ندرس هذه التكنولوجيا فيما يتعلق بإنترنت الأشياء. سنستعرض ميزاته وحالته الحالية وتأثيره المحتمل على إنترنت الأشياء.

ما هي شريحة eSIM

تنتقل eSIMs بعدة أسماء بما في ذلك Soft SIM أو Virtual SIM أو Embedded SIM أو SIM الإلكترونية أو Remote SIM ، لكنها تشير جميعها إلى بطاقة دوائر متكاملة مدمجة (eUICC) قادرة على دعم ملفات تعريف مشغل شبكة متعددة مدمجة فعليًا فيها.

على عكس بطاقة SIM العادية ، فإن eSIMs هي برامج قابلة لإعادة البرمجة. هذا يعني أنه يمكنك تغيير محتويات بطاقة SIM بالكامل ، بما في ذلك هوية المشترك الدولي للهاتف المحمول (IMSI) وملفات تعريف مشغل الشبكة ، عبر برنامج عبر الهواء ، مما يلغي الحاجة إلى تبديل بطاقات SIM.

هناك اعتقاد خاطئ شائع بأن eSIM يشير فقط إلى أجهزة SIM المدمجة مثل بطاقة MFF2 SIM الموضحة أدناه ، ولكنه يشير أيضًا إلى ، على الرغم من كونها أقل شيوعًا ، بطاقات SIM البلاستيكية القابلة للإزالة مثل بطاقات SIM ذات الشكل 4FF ، والتي يمكن أيضًا أن يكون برنامج UICC مضمنًا عليها نشر.

كيف تعمل شريحة eSIM؟

التفسير الأساسي لكيفية عمل eSIMs هو أنه يتم نشر بطاقات SIM جنبًا إلى جنب مع الجهاز ويتم تزويد المستخدم / الشركة المصنعة بواجهة يمكن من خلالها إضافة العديد من مشغلي الشبكات أو تحديثهم أو تمديدهم أو حذفهم عن بُعد

للحصول على وصف تقني ، ومع ذلك ، وفقًا لمواصفات eSIM بواسطة GSMA ، هناك مكونان رئيسيان لبطاقات eSIM: UICC (الأجهزة) المضمنة في الجهاز أثناء التصنيع ومنصة إدارة الاشتراك (SM). تتكون منصة إدارة الاشتراك (SM) من عنصرين رئيسيين ؛ SM-SR (التوجيه الآمن لإدارة الاشتراكات) و SM-DP (إعداد بيانات إدارة الاشتراك).

أثناء عملية التصنيع أو النشر ، تقوم الشركة المصنعة أو البائع (MNO أو M2M Device أو الشركة المصنعة للإلكترونيات الاستهلاكية ، وما إلى ذلك) من eUICC بتسجيل بطاقات SIM مع SM-SR ، والتي تحافظ بعد ذلك على اتصال آمن مع eUICC لإدارة الاشتراكات. من خلال SM-SR ، يمكن الوصول إلى eUICC بأوامر من البائع أو SM-DP ، وهو المسؤول عن تشكيل ملفات تعريف MNO في تنسيق متوافق مع eUICC.

لتنشيط MNO على eUICC ، يتم إرسال أمر بدأ بطريقة واحدة (عادةً عن طريق مسح الرمز الشريطي) أو الآخر بواسطة المستخدم بواسطة MNO إلى SM-DP ، الذي يعالج الأمر ويقوم بتنزيل ملف تعريف MNO إلى eUICC ، مع توفير واجهة تسمح لـ MNO بتمكين / تعطيل ملف تعريف.

كان هناك قدر من الجدل حول تطبيقات eSIM في الأيام الأولى مع منظمات مثل Motorola تعتقد أنها موجهة نحو تطبيقات M2M الصناعية بينما اعتقدت منظمات مثل Apple أنه لا يوجد سبب لعدم ظهورها في المنتجات الاستهلاكية. من المفترض ، نتيجة لذلك ، لإنشاء شيء يناسب كلا التطبيقين ، وافق الكونسورتيوم (GSMA) على بنيتين لـ eSIMs ؛

هندسة M2M eSIM
بنية eSIM للإلكترونيات الاستهلاكية

بينما تدعم كلتا البنيتين الميزات القابلة لإعادة البرمجة في eSIMs ، يختلف نهج تحقيقها (من بين أشياء أخرى) في كلتا الرزم. بالنسبة لهندسة الإلكترونيات الاستهلاكية ، يتم تنفيذ نموذج يتحكم فيه العميل ، بحيث يتحكم المستخدم النهائي للجهاز في توفير الشبكة البعيدة وإدارة ملفات تعريف المشغل. ومع ذلك ، بالنسبة لهندسة M2M ، يتم تنفيذ نموذج يتحكم فيه الخادم يسمح بالتزويد عن بُعد وإدارة مشغلي شبكات الهاتف المحمول من البنية التحتية الخلفية / الخادم المركزي. هذا منطقي حيث يتم تقليل التفاعل البشري على مستوى M2M والترقيات والتغييرات عن بُعد هي الميزات الرئيسية التي تناسب حالات استخدام إنترنت الأشياء.

الميزات الرئيسية لبطاقات eSIMs

سيوافق معظم الناس بالتأكيد على أن الميزة الأكثر جاذبية لـ eSIMs هي المرونة التي تتيح للمستخدمين التبديل بين مشغلي شبكات الجوال دون الحاجة إلى تغيير الأجهزة المادية ، وذلك بفضل قابليتها لإعادة البرمجة عبر الهواء ، وقدرتها على التنقل في ملفات تعريف متعددة من مشغلين مختلفين على نفس الجهاز. هذا ، مع ذلك ، يترجم إلى العديد من الميزات الأخرى التي تؤثر (بشكل إيجابي ، على ما أعتقد) على الجهاز بعدة طرق. بعض هذه الميزات تشمل ؛

1. تخفيض التكلفة

من تكلفة الأجهزة مثل علبة SIM والدوائر الداعمة إلى تكلفة بطاقات SIM نفسها من بين أمور أخرى ، تقدم بطاقات SIM الكلاسيكية تكلفة إجمالية للملكية أكبر بكثير من eSIMs.

2. إمكانية التشغيل البيني

من المتوقع أن يمتثل جميع الشركاء المعتمدين في النظام البيئي GSMA للمعايير والبنية الصادرة ، وبالتالي ضمان قابلية التشغيل البيني.

3. عامل الشكل الصغير

شكل الفتحة وحجمها والحاجة إليها من متطلبات بطاقات SIM الكلاسيكية التي تؤثر على عامل شكل الجهاز الذي تستخدم فيه. مع الطبيعة الشبيهة بالشريحة لشرائح eSIMs ، حوالي نصف حجم بطاقات Nano SIM ولا تتطلب مقبسًا ، سيكون لدى المصممين مرونة أكبر مع حجم وشكل الأجهزة.

4. كفاءة الطاقة

على الرغم من أنها تنفذ اتصالًا خلويًا غير ملائم للطاقة ، إلا أن eSiM تعمل بطاقة أقل مقارنة ببطاقات SIM الكلاسيكية.

5. الأمن

إحدى السمات الواضحة الأخرى لبطاقات eSIM هي أمانها المادي. يجعل وجود الشريحة المدمجة في الجهاز من المستحيل العبث بها أو إزالتها لسوء الاستخدام. إلى جانب ذلك ، يتم شحن مخطط اعتماد أمني شامل (SAS) جنبًا إلى جنب مع إطار عمل eSIM.

التأثير المحتمل لشريحة eSIM على إنترنت الأشياء

بينما ستحدث eSIMs ثورة في كل شيء عن صناعة الاتصالات من العمليات إلى تقديم الخدمة ، سيكون لها أيضًا تأثير كبير على إنترنت الأشياء.

هناك ثلاثة مجالات رئيسية لإنترنت الأشياء الخلوي يمكن أن تتأثر بشرائح eSIM ؛

1. المرونة

ربما تكون هذه هي أكبر مشكلة في إنترنت الأشياء الخلوي عبر بطاقات SIM الكلاسيكية. في حين أن التغطية عبر الاتصال الخلوي ، بشكل عام ، واسعة ، فإن جودة التغطية من قبل كل MNO تختلف من موقع إلى آخر. لهذا السبب ، للاستفادة الكاملة من ميزات الاتصال للاتصالات الخلوية ، يتعين على المستخدمين المرور بالمهام الصعبة والمكثفة من الناحية التشغيلية للتبديل بين بطاقات SIM مما يضع قيودًا على حلول إنترنت الأشياء. ومع ذلك ، باستخدام eSIMs ، يمكن لموفري حلول إنترنت الأشياء تبديل ملفات تعريف الجهاز بسرعة وأمان عبر الهواء أو حتى أتمتة العملية ، لذلك يمكن تنفيذ تغييرات الاتصال بناءً على معايير مثل قوة الإشارة والتعريفات وما إلى ذلك.

2. قابلية التوسع

قد يكون نشر إنترنت الأشياء الخلوي عبر أجهزة متعددة أمرًا صعبًا تمامًا حيث يمكن أن تصبح إدارة sim معقدة حقًا بسرعة كبيرة مع زيادة عدد الأجهزة. مع مرونة التشغيل البيني الذي توفره eSIMs ، يمكن إدارة ذلك بشكل أفضل.

3. الموثوقية / المتانة

إن استخدام بطاقة SIM واحدة من مزود الشبكة ذي التغطية الأكبر أو بطاقات SIM التي يتم تبديلها فعليًا لتحسين التغطية ، يقدم تحديات موثوقية. قد لا يكون للموفر الذي يتمتع بأكبر منطقة تغطية تغطية في موقع النشر الخاص بك ، وتتلف بطاقات sim أو تفشل أثناء عملية التبديل. مع eSIMs و "مبادلات SIM" عبر الهواء ، يصبح النظام أكثر موثوقية ومتانة حيث يتم تبسيط اعتبارات التصميم الميكانيكي للجهاز.

التطبيقات وحالات استخدام eSIM

في حين أن تأثير eSIMs متوقع في كل مجال من مجالات تطبيقات إنترنت الأشياء ، فمن المتوقع أن تكون بعض القطاعات مستفيدة ضخمة. بعض هذه القطاعات تشمل-

1. صناعة السيارات

مع تحول نموذج "السيارة المتصلة" إلى الاتجاه السائد بسرعة ، فإن eSIMs لديها القدرة على توفير اتصال سلس داخل السيارة مطلوب للسماح للمستخدمين بالاستمتاع بجميع ميزات المركبات. إلى جانب الاتصال ، يمكن أن تحدث تحديثات OTA السريعة ثورة في كيفية تنفيذ نقل الملكية.

2. الزراعة

في حين أن معظم التطبيقات المتعلقة بالزراعة تستخدم بروتوكولات LPWAN مثل LoRa ، إلا أنه غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى ربط اتصال مثل الاتصال الخلوي لإيصال البيانات إلى سحابة الجهاز. نظرًا لموقع معظم المزارع ، قد تختلف قوة إشارة مشغلي شبكات الجوال. باستخدام eSIMs ، يمكن للمزارعين التبديل بين مشغلي شبكات الجوال (MNO) دون متاعب.

3. يمكن

جعل مستشعرات تتبع الكائنات التي تتعقب وتراقب أحوال الأجسام المتحركة المختلفة مثل السيارات والشاحنات والشحنات وما إلى ذلك أصغر ، وتتمتع بعمر بطارية أطول ، ومنطقة تغطية غير محدودة (التبديل بين أجهزة MNO المتعددة) ، وذلك بفضل eSIMs.

من الناحية الفنية ، سيشهد كل تطبيق IoT منفرد بشكل أفضل باستخدام IoT الخلوي زيادة في الأداء ، وذلك بفضل eSIMs.

iSIM

مثل كل تقنية جديدة ، بدأت تعديلات تقنية eSIM تدب في الحياة تدريجيًا مع أحدثها iSIM.

iSIM (أي بطاقة SIM المدمجة) هي تقنية مبنية على وظائف eSIMs. في حين أن eSIMs عادة ما تكون مجرد شريحة مخصصة لا تزال تتطلب الاتصال بمعالج الجهاز ، فإن iSIM تجمع بين جوهر المعالج وخصائص eSIM في وحدة نظام على شريحة واحدة (SoC).

تم تطويره بهدف تقليل حجم بطاقات SIM ، حيث يمكن أن يصبح الجهاز أصغر وأرخص من خلال دمجها في المعالج ، وذلك بفضل تقليل BOM

على الرغم من أن التكنولوجيا لا تزال في مراحلها الأولى ، يبدو أن iSIM بالتأكيد هو المستقبل لمعظم التطبيقات ، وقد بدأ العديد من مصنعي الرقائق ، بما في ذلك Qualcomm ، في القفز عليها بالفعل مع الإصدار الأخير من Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

استنتاج

على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لكي تصبح eSIMs سائدة ، إلا أن لديها القدرة على بناء الجسر الذي يسمح لحلول إنترنت الأشياء بالاستفادة الكاملة من التغطية الواسعة للشبكات الخلوية. مع وجود شبكات 5G قيد العمل ، والمعدل البطيء الذي قد يحقق به مزودو الخدمات المختلفون أقصى تغطية عبر مدن مختلفة ، ستكون eSIM في متناول اليد بالتأكيد في ضمان أن حلول إنترنت الأشياء تعمل دون تحفظ على السرعة ، وهي مستعدة لتحقيق ذلك. إلى جانب تحسين الاتصال ، ستقدم eSIM أيضًا نماذج أعمال جديدة من شأنها أن تسهم في كيفية تطوير حلول إنترنت الأشياء.