eSIM蜂巢式模組靈活可靠　大規模物聯網連接管理有妙方

大規模物聯網需求

由於這些垂直應用中的設備密度很高，因此它們被稱為大規模物聯網(Massive IoT)類型。這一類型中的設備具有相似的需求，像是資料量小、擴展的覆蓋範圍、低成本、低功耗/電池壽命長(10年或更長的時間)、深入室內/地下的覆蓋(例如智慧建築、石油和天然氣等)、安全性(安全性和資料完整性)和更高的延遲容差等。

為了滿足這些要求，ITU-R和3GPP已經定義了LTE-M(LTE機器類型通訊(MTC))和窄頻IoT(NB-IoT)低功率廣域(LPWA)傳輸的行動標準，以支援預計要部署的大量物聯網設備。

5G Americas和Lux Research指出，到2020年，蜂巢式NB-IoT將成為低功耗廣域網路(LPWAN)的主要標準，到2022年在全球的LPWAN連接中可望擁有90%以上的比例。

物聯網解決方案組件

物聯網開發中最困難的任務之一，是為特定的物聯網設備解決方案選擇最合適的組件。作為每一物聯網解決方案的一部分，有許多組件需要考慮，包含內容如下：

・硬體

如設備模組、介面和閘道

・邊緣處理

邊緣智慧和分析，只允許有意義的資料可以傳送到物聯網應用，並降低傳送成本

・網路連接

Wi-Fi、蜂巢式、其他LPWAN、衛星、Zigbee/Z-Wave

・設備管理

設備配置、控制、費率計畫和監控

・資料管理

定義資料結構，包括建模設備和設備行為，處理非結構化資料和資料清理

・物聯網應用

垂直特定應用

・分析

包括描述性、預測性和洞察

・安全性

端至端安全框架、資料加密、資料隱私、設備認證等

・監管

網路/產業認證，資料主權，永久漫遊限制

・其他組件領域

地理支援、可擴展性、可交互操作/預整合等

對於大規模物聯網部署，要滿足較小資料量、擴展覆蓋範圍、低成本、低功耗和安全要求等，硬體和網路連接組件是不可或缺的兩個最重要決策領域(圖1)。

順理成章選擇蜂巢式技術

其他無需特許授權的低功耗廣域網路技術若非為專有的，缺乏覆蓋率或可靠性，便是只適合利基型的使用案例。包括LTE-M和NB-IoT在內需要特許授權的頻譜中的蜂巢式IoT(CIoT)LPWAN連接，為全球物聯網部署提供了非常重要的可擴展性、可交互運作性和安全性功能，包括：

・設備的安全識別(身份管理)

・身份驗證和授權

・使用公開密鑰基礎設施(PKI)對設備資料和訊令進行端至端加密

一定要選擇適當的硬體來實現連接選擇。根據大規模物聯網(Massive IoT)應用，必須選擇支援LTE-M或NB-IoT的CIoT模組，並具有滿足特定部署的屬性，包括小型或非常小的封裝、極低的功耗、支援全球蜂巢式頻寬、用戶辨識模組(SIM)介面和全球認證。

儘管可能有許多CIoT模組和蜂巢式網路可供選擇，但並非所有模組和蜂巢式網路都是同等的。在選擇物聯網解決方案組件時，開發人員或解決方案架構人員應始終保持更深層次的考量。

SIM vs eSIM

與傳統SIM類似，一種稱為嵌入式SIM(eSIM)的模組可控制下一代行動設備(例如智慧手表、穿戴式設備、聯網汽車等)的認證和服務存取。

然而，與傳統SIM不同的是，eSIM是一種可在遠端程式設計的「電子」SIM。eSIM通常是一種「嵌入式」的積體電路晶片形式，可焊接在設備的電路板之中；但它也可提供傳統的SIM封裝，如同在智慧手機中所看到的Micro和Nano格式SIM卡。eSIM由一個名為嵌入式通用積體電路卡(eUICC)的智慧卡容器組成，該容器儲存MNO憑證，並能夠利用稱為遠端SIM卡配置(RSP)的過程，以無線(OTA)的方式對這些MNO憑證進行遠端程式設計。

實施漫遊專用解決方案的標準SIM可以提供近似於全球的覆蓋範圍。但是，實際覆蓋範圍取決於底層行動營運商所協商的漫遊網數目。只供漫遊的SIM僅有一組營運商的憑證，當位於高漫遊成本區(High Roaming Cost Location)或當地法規不允許永久漫遊時，從商業或監理角度來看，是不實用的。

作為下一代的SIM技術，eSIM是一種不會過時的技術，可提供可程式設計的SIM解決方案，能夠在設備所在的任何地方使用本地設定檔。一旦在特定區域中偵測到具有eSIM的設備，就可以利用無線技術從遠端添加本地的設定檔，並且eSIM可以如同普通的本地或區域SIM卡操作，從而排除掉昂貴的漫遊情境和監理問題。該解決方案還可以防止營運商費率變化，並確保接入所需要的行動技術。使用GSMA的eUICC標準，並與可信賴的合作夥伴合作實現平台和全球私人網路連接，從而確保最大的安全性。

看好eSIM帶來的商機，目前已有廠商，如Nordic推出相關方案。該公司發表的nRF9160和iBASIS Global Access for Things進行預先整合，確保裝置之間的交互操作，與目前為LTE-M和NB-IoT應用所推出的任何其他蜂巢式物聯網模組相比，nRF9160系統級封裝(SiP)元件的體積縮小很多，功耗更低，並具有更多的安全功能。

事實上，該方案已獲得GCF認證，符合3GPP LTE對全球蜂巢式網路的可交互操作性的規範以及單獨要求的FCC和CE監管認證要求，並整合了專為運行應用而設計的Arm Cortex-M33應用處理器、LTE數據機、RF前端(RFFE)和電源管理系統。