作者：

　　u-blox蜂窩通信部門，戰略合作關系高級負責人Simon Glassman

　　u-blox蜂窩通信產品中心，高級產品線經理Samuele Falcomer

　　在偏遠地點部署物聯網設備時，您很可能會利用蜂窩通信技術從每臺設備處收集數據，并向每臺設備發送指令。這就需要用到訂戶身份識別模塊——也就是我們耳熟能詳的SIM卡，在傳統GSM和UMTS網絡中，這種模塊叫作通用集成電路卡(UICC)。

　　SIM卡是一種集成電路(IC)，其中包含加密算法，能夠安全地識別用戶身份，并支持接入移動網絡。眾所周知，如果沒有SIM卡，我們的手機就無法接入網絡，只能撥打緊急電話。

　　探討物聯網及其底層蜂窩通信網絡迅猛發展的文章為數眾多。但與其同步發展演進的SIM技術發展并沒有引起太多關注。本文旨在介紹SIM的最新版本“iSIM”，分析該技術給蜂窩通信物聯網套件的設計者、構建者和運營者帶來的好處。但首先，我們需要簡單回顧一下歷史，帶您了解與iSIM相關的背景，以及各種技術和英文縮略詞。

　　日益縮小的SIM卡

　　SIM卡是運行SIM操作系統(OS)的集成電路，能夠安全地存儲國際移動訂戶身份(IMSI)和移動網絡運營商(MNO)配置文件，從而支持訂戶接入移動網絡。MNO配置文件通過安全的方式編程到SIM卡中，包括特定網絡運營商的網絡接入應用、密鑰和憑據。

　　最初的SIM卡大小與信用卡相仿，隨著迷你SIM卡、micro SIM卡和nano SIM卡的問世，其尺寸不斷縮小。但有一點始終未變——必須有實體SIM卡才能接入移動網絡。

　　eSIM卡與eUICC的問世

　　2010年代初，市面上出現了一種新的選擇：嵌入式SIM卡，簡稱eSIM卡。eSIM卡是一種包含MNO配置文件的SIM芯片，通常采用MFF2封裝(請參見下方圖1)，焊接在設備的印刷電路板(PCB)上。與傳統塑料材質的SIM卡相比，eSIM卡要更小巧、堅固、可靠，并且不易被盜。憑借這些特性，eSIM在汽車、計量和工業監控市場上引起了廣泛的關注。

　　SIM卡與eSIM卡的封裝

　　有些eSIM卡必須預先加載一個MNO配置文件，但其他eSIM卡則支持使用安全的遠程SIM調配(RSP)系統，通過OTA傳輸技術進行配置。具有這種OTA功能的eSIM卡分類為eUICC。eUICC是能夠執行OTA MNO配置文件更新的SIM卡，封裝形式不限。

　　eSIM和eUICC這兩個術語經常被用錯，因此了解其區分原則非常重要。如果術語使用不當，就可能給設備制造商和運營商帶來麻煩，比如他們發現自己選擇的eSIM卡不具備eUICC功能或無法訪問RSP系統，導致無法通過OTA更改現場設備群上的MNO配置文件。

　　隨著eUICC日漸盛行，其RSP管理系統也風生水起。有些RSP系統采用定制實現方式，其他則采用GSMA標準。稍后我們會講到RSP系統。

　　淘汰實體SIM卡的嘗試失敗

　　在SIM卡尺寸成功縮小之后，業界曾嘗試過徹底淘汰實體SIM卡，將其功能整合到蜂窩通信模塊的軟件之中。但出于安全性與完整性方面的原因，這些“軟件SIM卡”方法均以失敗告終。即便在蜂窩通信IC內劃出“可信任專區”，物聯網模塊的安全程度也達不到存儲SIM操作系統的要求。

　　因此，大多數移動網絡運營商拒絕為軟件SIM卡提供支持，僅有少數與特定MNO或移動虛擬網絡運營商(MVNO)合作打造的定制SIM卡成功得以實現。這些均屬于封閉生態系統，也就是說，該解決方案并未在市場上取得廣泛成功。

　　下一輪迭代：iSIM

　　iSIM是SIM卡的下一輪演進，實現了軟件SIM卡意圖實現的“淘汰實體SIM卡”這一目標。iSIM是一種片上系統(SoC)解決方案，將芯片集成安全單元(iSE)嵌入到蜂窩通信IC之中。要點在于，iSE不同于蜂窩通信IC，并且包含SIM操作系統和MNO配置文件。iSE提供的安全性和防篡改級別與傳統SIM卡或eSIM處于同等水平。對于物聯網設備的設計者、構建者和運營者而言，iSIM能帶來諸多優勢。

　　優于塑料SIM卡

　　相較于傳統塑料SIM卡，iSIM不需要使用SIM卡托，因此也無需安裝相關的周邊元器件，在PCB上所占用的空間更小。iSIM因振動和溫度周期變化發生故障的幾率更低。此外，這類卡還能簡化設備制造商的生產制造、采購和調配流程。這是因為制造商不需要事先進行設備SIM卡的商務談判和采購，不需要管理SIM卡庫存，也不需要在調配期間將實物SIM卡插入設備。您的庫存中存放的將是成品物聯網設備，無需為不同的機載SIM卡設置不同的庫存單位(SKU)，您可以使用統一的SKU，并在稍后向iSIM應用網絡配置文件。

　　對于物聯網設備部署人員和操作人員而言，iSIM也有自己的優勢。如果設備采用eUICC iSIM并可訪問RSP系統(具體介紹請見下文)，便可在其生命周期內使用不同的MNO，比如在有更加劃算的費率時靈活更換MNO。

　　在不支持永久漫游的國家/地區，可以輕松地將設備改為使用當地網絡。而且所有這一切都不要求更換實體SIM卡——對于密封的設備而言，更換實體SIM卡根本無從實現，即便在其他設備中，除非部署規模極小，否則換卡必定會帶來極高的成本和極其復雜的操作。

　　所有這些優勢相結合，有助于降低成本、簡化工作，并在物聯網設備的整個生命周期內實現真正的靈活性。

　　相較于eSIM卡的好處

　　相較于eSIM卡，iSIM的優勢體現在更細節的方面，但依然意義非凡。我們來回顧一下兩者之間的主要區別：iSIM是一種SIM操作系統，在蜂窩通信IC內嵌的安全單元上運行，而eSIM卡則是運行SIM操作系統的安全元件，焊接在PCB上。

　　eSIM卡是一種獨立于蜂窩通信模塊的硬件元器件，需要另行購買、配置(除非其具備eUICC功能并且您擁有RSP系統)并焊接到電路板上。這對采購和生產制造成本的影響不容忽視。此外，eSIM卡通常有最低訂購量門檻，而一些物聯網設備供應商最初可能無法滿足或不愿滿足這樣的要求。

　　全新RSP標準：在物聯網設備中支持iSIM的關鍵

　　iSIM若要在物聯網領域產生重大影響，需要具備eUICC功能，還要支持根據網絡和用戶接口受限設備的需求量身定制的RSP支持系統。

　　新款智能手機普遍支持遠程SIM卡調配。消費者不需要插入實體SIM卡，只要使用手機攝像頭掃描二維碼，就能激活RSP系統，并觸發下載操作，將相關MNO配置文件下載到設備的eSIM卡上。這一過程的原理與iSIM相同，唯一的區別在于MNO配置文件的物理存儲位置。

　　既然如此便利，遠程SIM卡調配為什么沒有在蜂窩通信物聯網領域得到廣泛采用?目前有兩種符合GSMA標準的RSP解決方案，其中一種專門用于機器間(M2M)環境(GSMA SGP.01/.02)。但兩者的數據傳輸量都相對較大，而遠程物聯設備的功率預算通常較為有限，需要盡可能減少數據使用量，因此這兩種解決方案都不夠理想。此外，M2M RSP GSMA標準要求MNO將配置文件推送到設備。發起和負責RSP流程控制的既不是物聯網設備，也不是其用戶，這限制了其靈活性。為應對此問題，GSMA正在制定一項專門用于物聯網設備的新標準：SGP.31/.32。該版本定于2024年上半年發布，將成為iSIM在物聯網領域得到廣泛采用的關鍵。

　　激動人心的時刻：蜂窩通信物聯網設備制造商與運營商即將迎來轉機

　　毋庸置疑，這項新標準將給物聯網設備制造商與運營商帶來新的機遇，這讓我們倍感激動。“改變游戲規則”這個詞或許在當今有些使用過度，但我們認為，這個詞恰到好處地形容了新標準帶來的期許。

　　這其中包括諸多機會：降低制造和運營成本，帶來非凡的靈活性，支持更輕松地部署到世界任何地方，以及按需切換MNO，我們迫不及待地想要見證未來——見證我們的蜂窩通信模塊客戶能夠在該模塊的助力下推出哪些新產品和服務。

　　GSMA開發的通用物聯網RSP標準將帶來新的發展，u-blox將積極予以采納。對于使用傳統封裝的廣泛u-blox蜂窩通信物聯網模塊產品組合，包括近期面向北美市場推出的帶eSIM卡(SARA-R500E)的模塊，u-blox也會繼續進行維護和開發。