嵌入式SIM在蜂窝物联网中的应用

 想必很多人都听说过蜂窝物联网(cellular IoT)，但是具体核心技术是什么估计知道的人就凤毛麟角，其中它的一个关键优势，就是支持全球范围部署的基础设施已经到位。已安装的蜂窝网络包含功能强大的经过验证的网络技术，涵盖了全球大部分人口稠密的地区。由于蜂窝频谱分配是受到许可和监管的，因此要访问这些网络的设备必须先进行识别和授权。大多数移动设备使用订户身份模块(SIM)来实现。

SIM技术最初由欧洲电信标准协会(ETSI)开发用于GSM网络，如今，几乎所有连接到LTE(4G)网络的移动设备都使用SIM技术。未来的蜂窝物联网设备也需要进行识别和授权，不过需要替代技术，这是因为传统的物理SIM卡方案不是适合用于数十亿台远程部署设备的实用解决方案。

SIMple(简便)连接

SIM卡安全地存储国际移动用户识别码(IMSI)数字，该号码是识别运营商网络上的卡(和移动电话)的没有重复的15位代码。SIM卡通常与发行卡的运营商相关联，并且该运营商处理用户的接入请求，即便用户想要使用不同的运营商网络，比如在另一个国家的运营商网络，也是如此。

当请求网络访问时，IMSI和一次性使用的128位认证密匙(Ki)被中继传输到网络以进行运营商验证，而后，运营商授权连接。

把这个系统用于蜂窝IoT网络部署存在两个主要的缺点，第一个缺点是因为传统的SIM卡是插入移动设备的独立卡，这意味着它们占用了空间，而且移动设备需要配置一个端口(这增加了成本并带来灰尘和水的入口)。如果需要进行SIM卡升级，则必须更换每张卡——对于可能的数百万台蜂窝IoT设备(其中许多将会部署在无法进入的地点)来说，这是非常不切实际的。

第二个缺点是由于SIM卡与单一运营商关联：虽然漫游合同所涵盖的SIM连接范围理论上可以通过接入本地网络提供接近全球的覆盖范围，但实际的覆盖范围取决于“归属(home)”运营商协商的漫游合作伴数数目。

这还意味着支付漫游时会产生高额数据费用。因为仅仅存储一组运营商凭证，所以传统SIM方案对于需要在世界任何地方运作的蜂窝IoT设备变得不切实际。例如，在某些地区，根据当地法规，不允许远程运营商授权的永久漫游，从而限制了蜂窝IoT设备的实用性。

嵌入式SIM(eSIM)则能够克服这些难题，该装置不再是一个单独的、相对较大的外部插件，相反地，顾名思义，它是以芯片的形式出现(称为嵌入式通用集成电路卡(eUICC))，它成为蜂窝设备电子组件的一部分。这意味着它可以做得很小，这是紧凑型蜂窝物联网设备的一个重要考虑因素，并且消除了使用外部端口的成本和漏洞(eSIM方案也可以采用传统的微米或纳米SIM卡格式提供，允许在具有端口但没有内置eSIM的旧式设备中使用。)

一片eSIM拥有多个本地网络运营商凭证(这与只能容纳一个运营商凭证的传统SIM卡相反)。eSIM还可以进行“远程配置”(通过无线方式重新编程)。这些功能不仅可以实现未来的技术增强，还可以通过适用于本地网络的配置文件进行重复更新，从而消除了持续漫游带来的监管难题，并且允许连接的设备利用本地(通常更便宜)数据收费的优势。

网络效益

网络方面也有优势：远程配置的eSIM使得移动运营商能够无缝地添加蜂窝IoT设备并收取应用数据费用，否则这些费用将被引导到归属运营商。

Nordic Semiconductor等蜂窝物联网解决方案提供商正在采用 eSIM，因此，蜂窝物联网客户可以获得全球连接，并且省去与世界各地的网络运营商进行协商和管理合作关系的诸多麻烦。

此外，eSIM还可以确保开箱即用的本地网络连接，从而提高运营效率并快速实现可扩展的物联网部署。