【我的物联网成长记 10】五分钟了解物联网 SIM 卡

阅读数:15 2019 年 12 月 24 日 14:08

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

【摘要】 SIM 卡是移动通信中不可或缺的组成部分,在物联网解决方案中,设备移动上网也需要使用 SIM 卡。那么,SIM 卡是什么?SIM 卡有几种?各种 SIM 卡有什么区别?本文将为您答疑解惑。

通信进化史

过去几百年间,通信技术经历了天变地异般的发展:数百年前的古代,人们通过“烽火传讯”、“信鸽传书”、“击鼓传声”、“旗语”等利用自然界的基本规律和人的基础感官(视觉,听觉等)可达性建立通信系统。

到了 19 世纪中叶以后,随着电报、电话的发现,电磁波的发现,人类通信领域产生了根本性的巨大变革,从此,人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式,用电信号作为新的载体,同此带来了一系列技术革新,开始了人类通信的新时代。利用电和磁的技术,来实现通信的目的,是近代通信起始的标志。

到了 20 世纪 80 年代,随着数字传输、程控电话交换通信技术的应用,进入了移动通信和互联网通信时代。

21 世纪之后,从人与人的通信时代,跨入了物与物的互联、感知的智能时代。

而本文的主角,SIM 卡,自从 1991 年诞生后,至今还在不断发展,是通信技术中不可或缺的一部分。

SIM 卡进化史

大家都知道,手机上插入一张 SIM 卡,就可以连到运营商网络,实现打电话等通信功能,没有了它就是一部“裸机”,就不能接入网络运营商进行通信服务。SIM 卡作为网络运营商对于我们身份辨别的证件,其起到了重要的作用。【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

SIM 卡(Subscriber Identity Module 客户识别模块)实际是装有微处理器的芯片卡,在这里面存储了数字移动电话客户的信息,加密的密钥以及用户的电话簿等内容,可供 GSM 网络客户身份进行鉴别,并对客户通话时的语音信息进行加密。

它的内部有 5 个模块,并且每个模块都对应一个功能:微处理器 CPU(8 位)、程序存储器 ROM(3~8kbit)、工作存储器 RAM(6~16kbit)数据存储器 EEPROM(128~256kbit)和串行通信单元。这 5 个模块被胶封在 SIM 卡铜制接口后与普通 IC 卡封装方式相同。这 5 个模块必须集成在一块集成电路中,否则其安全性会受到威胁,因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用 SIM 卡的重要线索。

SIM 卡在与手机连接时,最少需要 5 个连接线:电源 (VCC) 、复位 (RST)、时钟 (CLK)、接地端 (GND)、数据 I/O 口 (I/O)。

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

关于 SIM 卡的形态,在 SIM 卡最初诞生之时,其实是一张和信用卡同样大小的卡片。

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

这个大小的卡被称为标准卡。但对于国内手机用户来说,更熟悉的应该是以下三种大小的卡:

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

  • 第二代标准的 Mini 卡,国内用户俗称的大卡。

  • 第三代标准的 Micro 卡,俗称小卡。

  • 第四代标准的 Nano 卡。

这些 SIM 卡的功能都是一样的,只是随着技术发展,为了适应设备的小型化,SIM 卡也越来越小。

那在物联网世界里,物与物之间是怎么感知和联接的呢?

物联网通过设备上的各种传感器如温湿度传感器、RFID 标签等感知终端来识别物体,采集数据等。并通过固定宽带、NB-IoT、2/3/4/5G 在内的多种网络,将设备接入到华为物联网平台进行互联。若设备使用 2/3/4/5G 和 NB-IoT 网络接入,则需要通过 SIM 卡接入运营商网络。

而随着物联网的发展,设备类型越来越多,设备尺寸越来越小,对 SIM 卡外部环境的适配性要求越来越高,对 SIM 卡寿命的要求越来越长,对 SIM 卡尺寸的要求越来越小,促使 SIM 卡的形态从插拔式 SIM 卡,演进到嵌入式 SIM 卡和 vSIM 卡。

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

属性 插拔式 SIM 卡(mini/micro/nano) 嵌入式 SIM 卡(eUICC) vSIM
尺寸
适配温度 -25℃~85℃ -40℃~105℃ 无限制
寿命 10 年 15 年 无限制

Nano 卡虽然看起来已经很小了,但是它们还需要设备具有配套的卡槽。这个卡槽的结构和走线,对于一些智能穿戴设备(智能手环、智能眼镜等)来说还是太大了。而且插拔式 SIM 卡里面的用户信息固定不可更改,一张 SIM 卡就是一个用户与运营商之间的契约,若您想要切换运营商,必须换卡。为了解决这些问题,eSIM 和 vSIM 诞生了。

  • 嵌入式 SIM 卡:eSIM,也称 eUICC(embedded UICC),顾名思义,与传统可插拔的 SIM 卡不同,eSIM 的概念是将 SIM 卡直接嵌入到设备中。eSIM 的本质还是 SIM 卡,不过它的“卡体”是一颗直接嵌在电路板的可编程的集成电路,其大小比 Nano 还要小上几倍。因为其可编程特性,eSIM 支持通过 OTA(空中写卡)方式进行远程配置,更新运营商配置文件,实现网络切换。综上所述,因为 eSIM 将 SIM 卡功能虚拟化和设备集成化,使用 eSIM 时的 SIM 卡码号的切换也将迎来全新的用户体验: 用户不必再来回插拔 SIM 卡,而是直接通过与终端交互,通过 APP 或者云端,即可在全球范围内将终端智能设备连接到所选择的当地网络,且可动态切换,使设备可以始终处于优质网速中。通过这种方式,eSIM 不但增强了整体用户体验,也为设备的管理分配带来极大便利。

  • vSIM 卡:即 virtual-SIM,虚拟 SIM 卡技术。可以说,vSIM 就是 eSIM 的进一步演进,继承了 eSIM 的功能,并完全消灭了卡体,直接依托通信模块自身软硬件实现通信。终端设备拥有 vSIM 功能的通信模块,配合为 vSIM 特殊定制的底层软件,实现了内置加密存储数据(IMSI、KI 等)。在登陆网络、鉴权、通信时,自动处理相应的逻辑,从而实现不需要实体 SIM 卡也能提供稳定的通信体验。

eSIM 和 vSIM 除了进一步缩小甚至消灭了实体卡之外,它们更重要的功能是解除了用户和运营商的直接绑定,对用户来说,切换运营商变得和切换 WIFI 一样简单。但对运营商来说,因为用户粘性变小了,这显然不是一件好事,但是他们却也在大力支持 eSIM 和 vSIM,这又是为什么呢?

这个原因其实我们前面已经提到了,就是物联网。对物联网设备来说,传统的插拔式 SIM 卡已经无法满足其设备上网的需求了。例如,若一个设备需要在全球范围内移动,但它在移动过程中又需要全程联网上报数据,那么负责这个设备的企业该怎么办?办一张有全球上网功能的 SIM 卡?这样的话上网资费就太贵了。在设备经过的每个国家或区域办一张本地 SIM 卡,每到一个新地方就换卡?这样的话维护和运营成本又会太高。而 eSIM/vSIM 的空中写卡能力则能完美解决这个问题,设备到达每个新区域前,仅需联网更新下配置,到了新区域后就可以使用本地资费上网了。所以,物联网设备生产商都会去追求这些新技术,而物联网的海量设备全部需要接入网络,这一块大蛋糕运营商自然不会放过。于是,现在各种 eSIM 和 vSIM 百花齐放,都在试图抢占这个市场。

如何选择设备使用的 SIM 卡

针对采用 SIM 卡接入物联网平台的设备,特别是针对可移动的设备,华为推出“全球 SIM 联接”云服务,支持嵌入式 SIM 卡和 vSIM 卡方式,提供卡购买、卡管理、设备接入、设备发放能力,借助定向流量、空中写卡和远程设备发放技术,实现设备全球就近接入公有云站点,享受当地资费,向客户提供一站式设备连接管理的优质服务。

【我的物联网成长记10】五分钟了解物联网SIM卡

若您想了解更多,请访问“全球 SIM 卡联接”云服务。

下期预告:N 招带你玩转规则引擎

本文转载自华为云社区博客。

原文链接: https://bbs.huaweicloud.com/blogs/134292

评论

发布