利用 eSIM 前端簡化全球行動通訊物聯網部署

June 28, 2017 Rich Nass

行動通訊網路採用一致的存取方法,是真正全球化的物聯網連線能力解決方案,卻因為目前的 SIM 卡實作可能產生漫遊費用或必須換卡,反而成了產品部署的阻礙。 嵌入式 SIM 卡 (eSIM) 就是解決方案,尤其是結合使用者可設定的託管服務平台時,因為後者讓佈建、驗證和安全的工作更容易推進。

行動通訊網路的連線能力隨著每一代技術而增長,包括 5G 計劃和低功耗廣域網路 (LPWAN),例如 LTE-M(專為物聯網設計的 LTE 技術)以及窄頻物聯網 (NB-IoT)。

使用 SIM 卡是行動通訊裝置的主要特色之一,但是這些 SIM 卡通常屬於業者所有而且在產品漫遊時必須換卡,否則可能產生漫遊費用。 全球行動通訊系統協會 (Global System for Mobile Communication Association, GSMA) 推動研發的
eSIM 終於打破了這種現狀。 eSIM 是整合式 SIM 晶片,無法(也不需要)從裝置上拆卸下來(圖 1)。 反而它們可以在全球各地運作,支援多個電信資費方案,也可以從遠端重新程式化。 OEM 急切需要這些特色功能,因為他們在多個地理區域橫跨多家行動網路業者 (MNO) 部署物聯網裝置時,想要把握住反覆產生的「即服務」收入。

圖 1:eSIM 卡直接焊接在印刷電路板上而且不需要更換,所以更加堅固耐用。 (資料來源:Android Community)

eSIM 通用於典型的行動通訊、5G 和 NB-IoT 網路時,OEM 便更有信心去設計和供應全球適用的產品,因為他們知道這些產品開箱即可連線,在室內和戶外連線不間斷,而且跨國漫遊時會重新連線。 這對於通常沒有使用者介面 (UI) 而且必須自主運作的物聯網裝置而言,是相當重要的特性。

利用 eSIM 開發新產品

eSIM 在電子方面與傳統 SIM 卡相同,但是依據 MFF2 嵌入式 SIM 尺寸標準來建構。 因為焊接在印刷電路板上,所以它自然比較堅固耐用。 雖然焊墊的功能與編號已縮小成 MFF2 的比例,除此以外 eSIM 沒有其他變動,本機 eSIM 與無線電調變解調器/模組互動時也是這種情況。 標準 SIM 卡應用程式工具組 (SAT) 功能讓 eSIM 整合程序變得相對簡單,因為 SAT 是 GSM/UMTS/LTE 標準中已臻成熟的環節。

雖然傳統 SIM 卡與 eSIM 皆可利用一個 SKU 提供全球連線能力,但是傳統 SIM 卡必須使用全球漫遊設定檔才能完成這項任務。 由於資料漫遊搭配全球漫遊交換網路一起運作,傳統 SIM 實作必須支付一筆成本開銷。

為了克服這個問題,嵌入式通用積體電路卡 (Universal Integrated Circuit Card, eUICC) 便應運而生,讓所有業者皆可重新寫入儲存在 eSIM 晶片的資訊。 如今,使用者只需聯絡一家服務提供者即可更換業者:不需要新的 SIM 卡,且可以馬上切換。 使用 eUICC 格式的裝置可以儲存以及動態管理超過一家業者的設定檔。 資費方案管理服務讓業者可以從遠端將已部署裝置上的設定檔重新程式化,而且同樣不需要更換實體 SIM 卡。

因為擁有這些遠端佈建功能,所以能下載本機 MNO 設計檔,省下了漫遊費用。 在禁止永久漫遊的國家中,裝置可以從遠端切換 MNO 設定檔,有利於遵循當地相關法規。

依應用程式情境而定,eSIM 設定檔切換可能是一次性作業或者更加頻繁。 賦予 OEM 或服務提供者更多控制權,他們便可以根據資料需求、地理位置與個別使用者或應用程式來管理 eSIM 設定檔。

但是我們務必要知道,eSIM 的機器對機器 (M2M) 標準與消費者版本的標準在本質上並不相同。 M2M(或物聯網)版本是專門為不需要使用者和/或 UI 即可操作的裝置而設計。 因為這樣的情況,企業/後端系統內的規則決定如何選擇設定檔,而設定檔部署則由 Subscription Manager-Secure Routing (SM-SR) 作業執行。 使用 bootstrap 設定檔的 eSIM 會直接出現這個動作,而有提供設定檔(資費方案)管理平台與服務的供應商例如
Arkessa 會提供這種設定檔。

eSIM 及實現連線能力即服務模式

雖然行動通訊提供的全球連線能力相對穩定,但是必須與多家 MNO 針對區域性部署簽訂合約之後才能實現。 為了簡化這個程序,Arkessa 提供一個商用介面,將這些 MNO 網路的存取方式聚合起來並確保未來可繼續適用。 您可以把它想像成一種連線能力即服務 (CaaS),志在簡化企業物聯網並確保未來繼續適用。

Arkessa 也與 OEM 合作以便套用合適的 MNO 設定檔和價格,並且提供監視與控制資料連線的託管服務。 所取得的全部資料,例如帳單資訊、資料用量和警示,無論使用哪一家 MNO 都可以透過 Arkessa 的使用者可設定的儀表板進行路由。 資費方案/設定檔管理協助企業在混合多種漫遊和本地資費方案的情況下控制全球連線能力的成本。 我們可以根據企業的規則,按照地區、應用程式和/或企業政策決定合適的資費方案,然後再下載該資費方案。

Arkessa 介面處理 SIM 佈建,包括多因素驗證和安全功能,如遠端用戶撥入驗證服務 (Radius)、私人 IP 位址分配、使用者名稱和密碼。 私有的存取點名稱 (APN) 技術以及一個安全、具有彈性恢復力的網路架構鞏固了安全性與服務連續性。 該架構的範圍跨越 MNO 射頻網路直至雲端與資料中心基礎架構。 這個拓撲確保通往物聯網裝置的資料傳輸與存取皆安全可靠。

藉由 eSIM 可重新程式化的特性,託管服務(如 Arkessa 所提供者)可以擴大包含設定檔選擇和切換程序。 由 MNO、SIM 廠商和行動通訊基礎架構提供者所組成的合作夥伴價值鏈體系,以及矽元件合作夥伴,例如提供 Intel Atom® 處理器和 Intel® Quark™ 處理器的 Intel®,將是我們達成這項任務的助力。 這是最理想的外型 (form)、裝配 (fit) 與功能 (function) 組合,可滿足許多啟用 eSIM 功能的 5G 和 NB-IoT 裝置的低成本與低電源需求(圖 2)。

圖 2. eSIM 透過電信業者把應用程式和技術的控制權交到 OEM 和一般使用者手上。 (資料來源:Deutsche Telekom)

eSIM:擴大物聯網 OEM 的連線能力與控管

選擇適當的合作夥伴、技術和服務合約,讓您在全球市場部署物聯網裝置時更加輕鬆。 Arkessa 就是這類合作夥伴的好例子,它有能力處理 OEM 經常疲於應付的連線能力難題。 把能夠更確切控制連接遠端裝置、人員和資產的連線能力之 eSIM 技術結合這些功能時,開發人員可以研發出證實有效的解決方案,協助企業監視和調整他們使用產品與資源的方式。

作者簡介

Rich Nass

Richard Nass’ key responsibilities include setting the direction for all aspects of OpenSystems Media’s Embedded and IoT product portfolios, including websites, E-newsletters, print and digital magazines, and various other digital and print activities, including the recently launched IoT Design website. He was instrumental in developing the company’s online educational portal, Embedded University. Previously, Nass was the Brand Director for UBM’s award-winning Design News property. Prior to that, he led the content team for UBM Canon’s Medical Devices Group, as well all custom properties and events in the U.S., Europe, and Asia. Nass has been in the engineering OEM industry for more than 25 years. In prior stints, he led the Content Team at EE Times, handling the Embedded and Custom groups, and the TechOnline DesignLine network of design engineering websites. Nass holds a BSEE degree from the New Jersey Institute of Technology

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