O que é tecnologia sim embarcada (esim) e como ela pode ajudar com projetos de produtos iot

Selecionar o meio de comunicação correto geralmente é uma parte muito desafiadora do desenvolvimento de qualquer solução de IoT. Em situações em que o alcance além do Wi-Fi e do Bluetooth é necessário, as opções são geralmente entre as tecnologias LPWAN como LoRa, Sigfox, etc., mas embora essas tecnologias venham com recursos Pro-IoT como baixo consumo de energia e longo alcance, elas são limitadas com desafios de infraestrutura e cobertura que empurram os desenvolvedores para a comunicação baseada em celulares (2G, 3G, 4G, etc.), especialmente em aplicações onde a energia não é muito preocupante.

No entanto, em linha com a natureza do chicote dos protocolos de comunicação e IoT, embora a IoT celular tenha a infraestrutura e cobertura comprovadas para dar suporte à implantação global, é incrivelmente difícil de gerenciar em escala devido a vários fatores, incluindo os requisitos do cartão SIM e os desafios em torno isto.

Em parte como uma solução para esse e outros problemas semelhantes com smartphones e outros dispositivos eletrônicos de consumo, a GSMA (consórcio de comunicação celular) em 2010 começou a explorar a possibilidade de cartões SIM baseados em software. Em 2016, o consórcio anunciou a especificação técnica para a tecnologia chamada eSIM, que erradica a necessidade de um cartão SIM físico em dispositivos de consumo e, desde então, a adoção tem crescido com vários fabricantes como um ARM com seu novo SIM embutido chamado ARM eSIM e outros gigantes de dispositivos de consumo, como a Apple, incorporando-o em produtos diferentes.

No artigo de hoje, examinaremos essa tecnologia em relação à IoT. Veremos seus recursos, seu estado atual e o impacto potencial na IoT.

O que é um eSIM

Os eSIMs têm vários nomes, incluindo Soft SIM, Virtual SIM, Embedded SIM, Electronic SIM ou Remote SIM, mas todos eles se referem a um Embedded Universal Integrated Circuit Card (eUICC) capaz de oferecer suporte a vários perfis de operadora de rede virtualmente embutidos nele.

Ao contrário do cartão SIM normal, os eSIMs são reprogramáveis por software. Isso significa que você pode alterar todo o conteúdo do SIM, incluindo a identidade do assinante móvel internacional (IMSI) e os perfis da operadora de rede, por meio de software sem fio, eliminando a necessidade de troca de cartões SIM.

Um equívoco comum é que eSIM se refere apenas ao hardware SIM integrado, como o cartão SIM MFF2 mostrado abaixo, mas também se refere a, embora menos populares, cartões SIM plásticos removíveis como os SIMs de fator de forma 4FF, nos quais um software UICC integrado também pode ser implantado.

Como funciona o eSIM?

Uma explicação básica de como funcionam os eSIMs é que os SIMs são implantados junto com o dispositivo e o usuário / fabricante é fornecido com uma interface por meio da qual pode adicionar, atualizar, estender ou excluir remotamente vários operadores de rede

Para uma descrição técnica, no entanto, de acordo com as especificações eSIM da GSMA, existem dois componentes principais para eSIMs: o UICC integrado (hardware) que é integrado no dispositivo durante a fabricação e uma plataforma de gerenciamento de assinatura (SM). A plataforma de gerenciamento de assinaturas (SM) é composta de dois elementos principais; o SM-SR (roteamento seguro de gerenciamento de assinatura) e o SM-DP (preparação de dados de gerenciamento de assinatura).

Durante o processo de fabricação ou implantação, o fabricante ou fornecedor (MNO, Dispositivo M2M ou fabricante de eletrônicos de consumo, etc.) do eUICC registra os SIMs com o SM-SR, que mantém uma conexão segura com o eUICC para gerenciar assinaturas. Por meio do SM-SR, o eUICC pode ser acessado por meio de comandos do fornecedor ou do SM-DP, que é responsável por formatar os perfis dos MNOs em um formato compatível com o eUICC.

Para ativar um MNO no eUICC, um comando, iniciado de uma forma (normalmente via leitura de código de barras) ou de outra pelo usuário, é enviado pelo MNO para o SM-DP, que processa o comando e baixa o perfil do MNO para o eUICC, ao mesmo tempo que fornece uma interface que permite ao MNO habilitar / desabilitar um perfil.

Houve certo nível de debate sobre as aplicações de eSIMs nos primeiros dias, com organizações como a Motorola acreditando que era voltado para aplicações industriais M2M, enquanto organizações como a Apple acreditavam que não havia razão para que não fosse apresentado em produtos de consumo. Presumivelmente, como resultado disso, para criar algo que se adapte às duas aplicações, o consórcio (GSMA) aprovou duas arquiteturas para eSIMs;

Arquitetura M2M eSIM
Arquitetura eSIM de eletrônicos de consumo

Embora ambas as arquiteturas suportem os recursos reprogramáveis de eSIMs, a abordagem para realizá-los (entre outras coisas) é diferente em ambas as pilhas. Para a arquitetura de eletrônicos de consumo, um modelo controlado pelo cliente é implementado, de forma que o usuário final do dispositivo tenha controle sobre o provisionamento de rede remoto e gerenciamento de perfis de operadora. Para a arquitetura M2M, no entanto, um modelo controlado por servidor que permite o provisionamento e gerenciamento remoto de operadoras de rede móvel a partir de uma infraestrutura de backend / servidor central é implementado. Isso faz sentido, pois a interação humana no nível M2M é reduzida e as atualizações e mudanças remotas são os principais recursos que se encaixam nos casos de uso de IoT.

Principais recursos dos eSIMs

A maioria das pessoas certamente concordará que o recurso mais atraente dos eSIMs é a flexibilidade com que permite aos usuários alternar entre os MNOs sem ter que alterar o hardware físico, graças à sua reprogramação remota e sua capacidade de navegar em vários perfis de diferentes operadores no mesmo dispositivo. Isso, no entanto, se traduz em vários outros recursos que afetam (positivamente, eu acredito) o dispositivo de várias maneiras. Alguns desses recursos incluem;

1. Redução de custos

Do custo do hardware como a bandeja do SIM e seus circuitos de suporte ao custo dos próprios SIMs, entre outros, os cartões SIM clássicos apresentam um custo total de propriedade muito maior do que os eSIMs.

2. Interoperabilidade

Espera-se que todos os parceiros credenciados no ecossistema GSMA cumpram os padrões e arquitetura lançados, garantindo assim a interoperabilidade.

3. Fator de forma pequeno

A forma, o tamanho e a necessidade de uma abertura são requisitos dos cartões SIM clássicos que influenciam o formato do dispositivo em que são usados. Com a natureza semelhante a um chip dos eSIMs, com cerca da metade do tamanho dos Nano SIMs e não requerem um soquete, os designers terão mais flexibilidade com o tamanho e formato dos dispositivos.

4. Eficiência energética

Embora implementem comunicação celular que não é muito eficiente em termos de energia, os eSiMs funcionam com menos energia em comparação com os cartões SIM clássicos.

5. Segurança

Uma outra característica óbvia dos eSIMs é sua segurança física. Ter o chip embutido no dispositivo torna quase impossível adulterar ou remover por uso indevido. Além disso, um esquema de credenciamento de segurança abrangente (SAS) é enviado junto com a estrutura do eSIM.

Impacto potencial do eSIM na IoT

Embora os eSIMs venham a revolucionar tudo sobre o setor de telecomunicações, desde as operações à prestação de serviços, também terão um impacto significativo na IoT.

Existem três áreas principais de IoT celular que podem ser potencialmente impactadas por eSIMs;

1. Flexibilidade

Este é provavelmente o maior problema com a IoT celular via cartões SIM clássicos. Embora a cobertura via conectividade celular, em geral, seja vasta, a qualidade da cobertura de cada MNO difere de local para local. Por esse motivo, para aproveitar totalmente os recursos de conectividade das comunicações celulares, os usuários precisam passar pelas tarefas difíceis e operacionalmente intensas de alternar entre os cartões SIM, o que limita as soluções de IoT. No entanto, com os eSIMs, os provedores de soluções IoT podem alternar perfis de dispositivos com rapidez e segurança Over-the-air ou até mesmo automatizar o processo, para que as alterações de conectividade possam ser implementadas com base em critérios como intensidade do sinal, tarifas etc.

2. Escalabilidade

A implantação de IoT celular em vários dispositivos pode ser um grande incômodo, já que o gerenciamento de simulação pode se tornar realmente complexo muito rápido à medida que o número de dispositivos aumenta. Com a interoperabilidade de flexibilidade oferecida pelos eSIMs, isso pode ser melhor gerenciado.

3. Confiabilidade / durabilidade

Usar um único SIM do provedor de rede com a maior cobertura ou trocar fisicamente os cartões SIM para melhor cobertura apresenta desafios de confiabilidade. O provedor com a maior área de cobertura pode não ter cobertura em seu local de implantação e os cartões SIM são danificados ou falham durante o processo de troca. Com eSIMs e “trocas de SIM” over-the-air, o sistema se torna mais confiável e durável, pois as considerações de design mecânico do dispositivo são simplificadas.

Aplicativos e casos de uso para eSIM

Embora o impacto dos eSIMs seja esperado em todas as áreas de aplicação da IoT, alguns setores devem ser grandes beneficiários. Alguns desses setores incluem

1. Indústria automotiva

Com o Paradigma do “carro conectado” tornando-se rapidamente popular, os eSIMs têm o potencial de fornecer a conectividade perfeita no carro necessária para permitir que os usuários aproveitem todos os recursos dos veículos. Além da conectividade, as atualizações OTA rápidas também podem revolucionar o modo como a transferência de propriedade é implementada.

2. Agricultura

Enquanto a maioria dos aplicativos relacionados à agricultura empregam protocolos LPWAN como LoRa, um backhaul de conectividade como a conectividade celular muitas vezes ainda é necessário para levar os dados para a nuvem do dispositivo. Devido à localização da maioria das fazendas, a intensidade do sinal dos MNOs pode variar. Com os eSIMs, os agricultores podem alternar entre as MNOs sem complicações.

Sensores de rastreamento de objetos que rastreiam e monitoram as condições de diferentes objetos em movimento, como carros, caminhões, remessas, etc., podem ser reduzidos, têm bateria mais longa e área de cobertura ilimitada (alternando entre vários MNOs), graças aos eSIMs.

Tecnicamente, cada aplicativo IoT melhor implementado com IoT celular experimentará aumento de desempenho, graças aos eSIMs.

iSIM

Como toda nova tecnologia, as adaptações da tecnologia eSIM estão gradualmente ganhando vida, sendo as mais recentes o iSIM.

iSIM (que significa SIM integrado) é uma tecnologia construída sobre as funcionalidades dos eSIMs. Enquanto os eSIMs geralmente são apenas um chip dedicado que ainda precisa ser conectado ao processador do dispositivo, o iSIM combina o núcleo do processador e os recursos do eSIM em uma única unidade de sistema no chip (SoC).

Foi desenvolvido com o objetivo de reduzir ainda mais o footprint dos SIMs, pois ao integrá-lo ao processador, o dispositivo pode ficar ainda menor e mais barato, graças à redução do BOM.

Embora a tecnologia ainda esteja em seus estágios iniciais, o iSIM definitivamente parece ser o futuro para a maioria dos aplicativos, e vários fabricantes de chips, incluindo a Qualcomm, já estão avançando nele com o recente lançamento do Qualcomm® Snapdragon ™ 855 SOC.

Conclusão

Embora ainda haja muito trabalho a ser feito para que os eSIMs se tornem populares, eles têm o potencial de construir a ponte que permite que as soluções de IoT aproveitem totalmente a cobertura massiva das redes celulares. Com as Redes 5G em andamento e a taxa lenta com que diferentes provedores podem atingir cobertura máxima em diferentes cidades, os eSIMs certamente serão úteis para garantir que as soluções de IoT aproveitem sem reservas a velocidade que estão prestes a oferecer. Além de melhorar a conectividade, os eSIMs também apresentarão novos modelos de negócios que contribuirão para a abordagem do desenvolvimento de soluções de IoT.