連接性是一個簡單的詞，表示通常不簡單的事物。在不斷擴大的“物聯網”（IoT） 領域，它是數以千計的可穿戴設備、汽車和物流解決方案概念的關鍵。對于系統構建商而言，連接技術的選擇將對可用性、可靠性、用戶體驗以及最終解決方案的成功產生重大影響。低功耗廣域網 （LPWAN） 技術提供了廣泛的解決方案，從短程室內到全國性解決方案，盡管有局限性。然而，在第三代合作伙伴計劃 （3GPP） 的保護傘下，提供真正的全球連接的是蜂窩無線。

　　窄帶物聯網 （NB-IoT） 是在 3GPP 第 13 版中指定的，而 LTE-M 是在第 12 版中定義的，隨著移動網絡運營商 （MNO） 的推出支持，為物聯網解決方案開發人員提供低功耗全球連接。5G 還滿足物聯網需求，將大規模連接作為其三個核心重點領域之一，以及高帶寬和超可靠的低延遲通信。總之，蜂窩對于物聯網連接的重要性是顯而易見的，預計未來幾年將部署數十億蜂窩連接的物聯網設備。

　　繁瑣的 SIM

　　幾十年來，將用戶識別模塊 （SIM） 插入閃亮的新手機一直是通向連接的儀式。然而，自 1991 年推出以來，它一直在努力跟上不斷縮小的手機尺寸，而 4FF 格式似乎已經用盡了可用的最高級功能。雖然 SIM 卡對消費者來說偶爾是一個棘手的挑戰，但對物聯網產品制造商來說卻是一個多管齊下的問題。如果用戶可以更換 SIM 卡，那么在設計用于戶外使用的產品中防止灰塵和濕氣進入就更具挑戰性。此外，具有蜂窩合同的物聯網設備需要多個庫存單位 （SKU） 編號，即使產品之間的唯一區別是移動網絡運營商的 SIM 卡。

　　出現了影響供應商和消費者的進一步問題。讓我們看一個例子，跟蹤攝像機，它在監控野生動物和農場畜群方面廣受歡迎，其中許多提供預先打包的蜂窩連接。潛在購買者知道哪家 MNO 提供商在使用攝像機的地區提供最佳覆蓋范圍。如果具有所需 MNO 的相機不可用，他們將選擇替代品，從而導致銷售失敗。供應商被夾在中間，試圖根據他們無法控制的因素來管理庫存和需求。

　　在制造過程中對 SIM 的物理處理也難以自動化，從而增加了成本。此外，如果相機跨越國界，比如從美國進入墨西哥或加拿大，它可能會失去功能或產生高額漫游費用，就像俄羅斯科學家追蹤的草原鷹的故事一樣。

　　eSIM

　　顯然，需要一種新的方法來應對 SIM 挑戰。可移動的塑料 SIM 源自蜂窩意味著語音，語音意味著人類交流的時代。此后，蜂窩技術取得了顯著進步，使得通過蜂窩網絡對 SIM 進行“重新編程”以實現與更換 SIM 相同的結果成為可能。嵌入式 SIM 或 eSIM 是硅技術與 MNO 蜂窩網絡支持的標準的組合。

　　全球移動通信系統協會 （GSMA） 開發了一個名為遠程 SIM 配置 （RSP） 的規范，該規范定義了 MNO 如何使用無線 （OTA） 流程更新存儲在 eSIM 中的訂閱數據。對于消費者而言，這意味著可以通過掃描二維碼而不是物理交換塑料 SIM 來更改蜂窩合同。對于物聯網設備供應商，只需按一下按鈕，就可以將新的訂閱數據傳播到所有連接的設備。

　　在設備端，舊的 SIM 和連接器被 eSIM 解決方案取代，該解決方案在制造過程中焊接到 IoT 設備的板上。由于設備中嵌入了安全性，因此不需要專門的安全編程設施或數據服務器。摩托羅拉 razr 手機是最早放棄塑料 SIM 卡的手機之一，而智能手表等可穿戴設備則出于必要而采用了它們。雖然當今 eSIM 產品的最大 M2M/IOT 用戶是汽車行業，汽車行業使用它們來支持各種互聯服務，但 eSIM 的大部分增長將來自非汽車應用。

　　看似簡單，高度安全

　　盡管 eSIM 尺寸小且引腳數少，但它是一個高度安全的計算平臺。Infineon 的 OPTIGA? Connect IoT OC2321 等設備基于安全控制器；在本例中為 32 位 ARM? SecurCore? SC300?。它以 44 MHz 運行，配備 1 MB 閃存和 32 KB SRAM，完全符合 GSMA SGP.02 遠程配置架構，并具有最多 10 個 MNO 配置文件的空間。采用尺寸僅為 5 × 6 × 0.9 mm 的微型 VQFN-8-4 封裝，它需要的電路板面積不到塑料 nano-SIM 的 30%（圖 2）。憑借 -40 °C 至 +105 °C 的工業工作范圍，它還非常適合極端工作環境中的物聯網應用，包括風力渦輪機的遠程維護訪問、資產跟蹤和車輛充電點。

　　這種統包式 eSIM 方法意味著物聯網制造商可以在全球范圍內以單一 SKU 提供其產品，同時通過單一提供商簡化訂閱和成本管理。此外，用戶還受益于他們專用的基礎設施托管和正常運行時間，再加上最先進的網絡安全，使制造商能夠專注于物聯網產品的功能和產品差異化。使用 OTA 更新，可以為物聯網部署提供額外的漫游合作伙伴，以利用較低的數據成本。

　　物聯網設備制造商面臨的挑戰之一是尋找能夠在整個部署區域提供覆蓋、成本和服務的最佳平衡的 MNO。使用一個 MNO 配置文件的設備可能會在多個國家/地區產生高昂的數據成本，盡管物聯網制造商可以訪問提供較低費用的本地 MNO。OC2321 解決了這個問題，這要歸功于一個預加載的引導配置文件，該配置文件在全球范圍內與 Tata Communication MOVE? 全球物聯網解決方案結合使用。Tata 專門針對物聯網和 M2M 連接，與 230 多個地區的 900 多家 MNO 簽訂了協議。這為合同提供了重要的談判杠桿，使他們能夠提供極具競爭力的連接包，這將超出單個企業的掌握。

　　雖然 eSIM 可能比塑料 SIM 稍貴一些，但系統成本節省超過了彌補差異。SIM 安裝的 SIM 托盤和處理成本完全下降。由于缺少首選 MNO 的產品可用性而導致的銷售損失已成為過去。庫存的簡化還可以節省成本。此外，物聯網設備供應商能夠為用戶提供更多可定制的數據包和連接選項，使他們能夠與競爭對手區分開來，并且不受與單個 MNO 合作的限制。

　　eSIM：連接變得簡單

　　從蜂窩連接意味著人類語音連接的時代開始，塑料 SIM 卡是一項正在衰落的技術。隨著每年數十億個物聯網節點的增加，是時候從繁瑣的塑料 SIM 切換到 eSIM，這是一種滿足 21 世紀連接和配置期望的解決方案。eSIM 可顯著節省空間并在制造過程中輕松處理，為物聯網產品制造商解決了各種挑戰。

　　審核編輯：郭婷