eSIM zapewnia globalny zasięg komunikacji dla przemysłowych aplikacji IoT
| TechnikaJeśli chodzi o komunikację, to producenci OEM, których zadaniem jest tworzenie przemysłowych rozwiązań IoT i M2M oraz firmy i przedsiębiorstwa, które kupują, a następnie wdrażają te rozwiązania, stają przed szeregiem wyzwań i problemów. Łatwość projektowania, integracji i testowania aplikacji mają jak zawsze duże znaczenie, ale coraz częściej możliwość szybkiego wdrożenia na dużą skalę w różnych lokalizacjach geograficznych na całym świecie potrafi mieć kluczowe znaczenie dla sukcesu sprzedaży produktu.
W przeciwieństwie do wielu produktów konsumenckich, w pozostałych typach rozwiązań długoterminowe, niezawodne i bezpieczne działanie przez długi czas staje się czynnikiem kluczowym – szczególnie tam, gdzie urządzenia M2M i IoT mają być wdrażane w zdalnych, a czasem trudnych środowiskach i lokalizacjach.
Żyjemy w świecie, w którym inteligentna komunikacja jest coraz ważniejsza zarówno w sektorze konsumenckim, jak i komercyjnym. Niektóre szacunki wskazują, że do 2025 r. będzie ponad 25 mld podłączonych urządzeń i chociaż wiele z nich może być smartfonami i tabletami, znacznie więcej będzie częścią Internetu Rzeczy (IoT). Jednocześnie ludzie są bardziej mobilni, a firmy bardziej rozproszone, przez co granice państwowe są coraz mniej istotne dla biznesu. Chociaż duża część urządzeń IoT i M2M może mieć charakter stacjonarny (takie jak zdalne monitory lub inteligentne liczniki, które automatycznie komunikują się z dostawcą mediów), aby producenci urządzeń IoT mogli uzyskać korzyści ze skali i pozostać konkurencyjnymi, identyczne produkty sprzedaje się na wiele rynków, a więc muszą być zgodne z wymaganiami prawnymi w różnych krajach i standardami branżowymi. Każdy kraj ma często różne wymagania dotyczące wymagań technicznych (rys. 1).
Ponadto w coraz większej liczbie aplikacji urządzenie IoT jest z natury mobilne. Śledzenie zasobów, logistyka towarów, systemy monitoringu floty to przykłady urządzeń, które są w stanie przekraczać granice państw podczas nieprzerwanego działania. Jednak bez względu na lokalizację, muszą one pozostawać połączone, aby wykonywać niezbędne operacje i otrzymywać dane i aktualizacje oprogramowania zawierające poprawki błędów oraz nowe funkcje.
Najważniejsze jest to, że oczekiwania klientów są takie, aby sprzęt działał od razu po wyjęciu z pudełka, a przekraczanie granic państwowych nie powinno wiązać się z dodatkowymi czynnościami. Takie możliwości zapewniają karty eSIM, które, używane w połączeniu z odpowiednimi platformami komunikacji, będą odgrywać coraz ważniejszą rolę we wdrożeniach systemów przemysłowego IoT (IIoT) na dużą skalę.
Karty aSIM (eUICC)
Łączność zapewniana przez sieć komórkową ma fundamentalne znaczenie dla możliwości działania przez dzisiejsze przemysłowe aplikacje IoT i realizacji zdalnych aktualizacji oprogramowania firmware. Coraz częściej taka łączność jest możliwa dzięki wykorzystaniu technologii eSIM. Karty tego typu pomagają zmniejszyć złożoność projektu, zapewniają ekonomię skali, upraszczają zarządzanie produktem i skracają czas jego wprowadzania na rynek oraz umożliwiają zoptymalizowane działanie na całym świecie.
Karty eUICC zastępują tradycyjną wyjmowaną kartę SIM modułem identyfikacji użytkownika opartym na globalnej specyfikacji GSMA (www.gsma. com), który jest podłączony na stałe do urządzenia (zainstalowany na PCB). Przemysł motoryzacyjny był jednym z pierwszych użytkowników tej technologii i szacuje się, że do 2025 r. będą już 2 mld urządzeń łączących się za pośrednictwem eSIM, co stanowi coraz większą część wszystkich działających.
Korzystanie z fizycznej karty SIM często wymaga osobnego nabycia i skonfigurowania urządzenia i karty SIM dla każdej sztuki, co dla konsumenta nie wydaje się wielkim obciążeniem, ale jest znacznie większym problemem związanym z zasobami w przypadku wdrożeń przemysłowych urządzeń IoT na dużą skalę. Kwestia ta staje się jeszcze bardziej dotkliwa w przypadku konieczności współpracy z wieloma operatorami sieci komórkowych (MNO) w celu zapewnienia zasięgu globalnego, a nawet regionalnego oraz w przypadku konieczności zmiany operatora dla urządzeń rozmieszczonych w trudnych lokalizacjach, np. zdalnie działających stacji monitoringu klimatu.
Dla użytkownika końcowego rozwiązania eSIM umożliwiają pobieranie profili cyfrowych abonenta z chmury bezpośrednio do urządzenia, umożliwiając im łatwe przełączanie się między różnymi operatorami sieci. Nie ma już potrzeby odwiedzania sklepu ani czekania, aż fizyczna karta SIM dotrze pocztą. W przypadku przedsiębiorstw karty eSIM zapewniają elastyczność w dodawaniu podłączonych urządzeń i łatwej zamianie ich między użytkownikami, bez konieczności wymiany kart chipowych SIM. Profile użytkowników można tworzyć i dostosowywać do potrzeb każdego pracownika za pomocą narzędzi do zdalnego zarządzania eSIM-em.
W przypadku urządzeń IoT ich producenci też odnoszą korzyści, ponieważ mogą oferować gotowe do użycia globalne rozwiązanie komunikacji. Ponadto karty eSIM poprawiają również bezpieczeństwo, ponieważ nie można ich fizycznie usunąć z urządzenia, w którym są zainstalowane. Oznacza to, że na użytkowników mogą być nałożone odgórne ograniczenia co do zasad korzystania i do jakich danych mają dostęp.
Wiele operatorów sieci komórkowych
Tradycyjnie największym problemem dla firm, które potrzebowały wdrożyć w swoich produktach globalnie działające rozwiązania komunikacyjne, był sposób radzenia sobie z wieloma operatorami sieci ruchomej (umowy, logistyka, taryfy). Jeszcze bardziej złożone wyzwanie pojawia się pod względem interoperacyjności, łączności i regulacji, gdy aplikacja wymaga przemieszczania się między regionami, zwłaszcza gdy roaming jest ograniczony czasowo.
Pomysł, że sprzęt może być wyposażony w kartę SIM dla konkretnego operatora lub, co gorsza, że jest sprzętowo połączony z konkretnym dostawcą usług (np. przez oprogramowanie firmware), jest przestarzały, ponieważ jest bardzo niewygodny – szczególnie w przypadku firm, które wdrażają instalacje na dużą skalę. Na przykład urządzenie IoT może być zlokalizowane zdalnie, co sprawia, że fizyczna wymiana karty SIM jest droga, wymaga dużych zasobów pracowniczych i jest czasochłonna. Chociaż jest to do ogarnięcia dla firm z kilkoma urządzeniami w terenie lub z ograniczoną potrzebą przemieszczania się po całym świecie, w przypadku firm, które mają setki lub tysiące takiego sprzętu, złożoność i koszt podejścia z wieloma operatorami staje się nie do utrzymania.
Dobra wiadomość jest taka, że masowi użytkownicy mają teraz jakieś wyjście. Mogą skorzystać z kompleksowej platformy zarządzania łącznością. Dzięki takiemu podejściu pojedyncza firma (dostawca platformy) negocjuje i utrzymuje umowy o łączność z dziesiątkami operatorów sieci ruchomej w skali globalnej i zapewnia do nich przejrzysty dostęp dla jej użytkowników.
Połączenie kart eSIM i platform zarządzania w jedną całość
Jednym ze sposobów wygodnego zapewnienia jednolitej łączności w globalnie działających aplikacjach IoT nowej generacji jest połączenie technologii eSIM z opisanymi powyżej platformami łączności. Połączenie sprzętu i oprogramowania zapewni firmom pewność, że ich sprzęt będzie łączyć się bezpiecznie i niezawodnie, gdziekolwiek się znajdzie na świecie. Za pomocą platformy agregującej usługi wielu operatorów mogą też uwolnić się od skomplikowanych negocjacji, podpisywania dziesiątek umów i prowadzenia rozliczeń.
Takie przesłanki doprowadziły do nawiązania współpracy pomiędzy firmami Infineon Technologies i Tata Communications. Celem było opracowanie gotowego do użycia rozwiązania modułu eSIM, zaprojektowanego z myślą o zapewnieniu kompleksowej komunikacji w przypadku wdrożeń IoT na dużą skalę, zapewniającego bezproblemowy i zabezpieczony, zintegrowany dostęp do sieci komórkowych w ponad 200 krajach.
Karta OPTIGA Connect IoT eSIM dla mobilnych urządzeń IoT jest oparta na wysoce wydajnym kontrolerze bezpieczeństwa Infineon SLM 97 i systemie operacyjnym zgodnym z GSM eSIM M2M. Korzystanie z technologii eSIM zapewnia zasięg na całym świecie w sieciach 2G, 3G, 4G, LTE-M i NB-IoT (rys. 2).
Dostęp do komunikacji zapewnia platforma Tata Communications MOVE. Jest ona opisywana jako pierwsza na świecie prawdziwie globalno-lokalna sieć komórkowa. Tata Communications MOVE zapewnia ogólnoświatową, niezależną, transgraniczną łączność komórkową poprzez dostęp do ponad 640 operatorów MNO w ponad 200 krajach i działa na zasadzie "niezależności od operatora". Cały ruch danych jest obsługiwany przez najbliższy regionalny punkt obecności (point-of-presence, PoP), aby zapewnić najlepszą jakość usług, a integrowane połączenie z głównymi dostawcami chmury umożliwia bezpieczną łączność mobilną w sieciach prywatnych.
Istnieje wiele korzyści związanych z platformą MOVE, chociaż prostota i łatwość wdrożenia i użytkowania należą do najważniejszych. Zintegrowana platforma zapewnia inteligentną łączność w ramach całego systemu – coś, co byłoby niemożliwe w przypadku korzystania z wielu różnych dostawców (rys. 3).
Zdalna aktywacja i konfiguracja urządzeń IoT drogą radiową umożliwiają bardziej zautomatyzowane i bezpieczne zarządzanie dużą liczbą urządzeń w trybie online. Jest to szczególnie istotne podczas wdrażania systemów inteligentnego opomiarowania lub aplikacji telemetrycznych oraz urządzeń do zarządzania fl otą pojazdów, w których urządzenia są rozproszone na rozległych obszarach geograficznych. Dzięki OPTIGA Connect IoT eSIM podłączenie urządzenia lub nawet całej floty urządzeń do Internetu można zrealizować, a potem w całości zarządzać zdalnie za pośrednictwem portalu internetowego. Gdy produkt jest w zgodny ze specyfikacją Remote SIM Provision opracowaną przez GSMA, dostawcy usług komunikacji (operatorzy) mogą być wybierani po produkcji, wysyłce i wdrożeniu urządzeń. Można ich również zmieniać w całym cyklu życia produktu, zapewniając w ten sposób łatwość użytkowania, a także elastyczność w zakresie wyboru operatorów sieci ruchomej i abonamentów. Użytkownicy nie muszą przejmować się wymogami formalnymi, ponieważ wszystko to jest załatwiane za pośrednictwem Tata Communications.
Infineon i Tata Communications planują opracować jeszcze szereg projektów referencyjnych, które zostaną udostępnione producentom urządzeń IoT, co jeszcze bardziej przyspieszy i uprości opracowywanie, prototypowanie i wdrażanie urządzeń.
Globalne śledzenie zasobów
Przed podjęciem współpracy z Infineonem, jedna z globalnych firm logistycznych działająca w Europie, USA, regionie Azji i Pacyfiku oraz Ameryce Południowej wdrożyła system monitoringu zasobów, który bazował na specjalnym urządzeniu działającym na dwóch różnych częstotliwościach komórkowych. Do obsługi wybrano jednego operatora sieci klasy Tier 1, aby zapewnić globalną dostępność. Okazało się jednak, że zasięg nie jest zawsze dostępny i nie ma go wcale w regionach, w których operator nie miał własnej infrastruktury. Ponadto w niektórych krajach, takich jak Brazylia, gdzie roaming jest dostępny tylko przez krótki czas i tak istniała potrzeba korzystania z lokalnych operatorów sieci ruchomej, co często wymagało innej karty SIM w urządzeniu. Ponadto w przypadku, gdy firma logistyczna miała preferencyjne stawki w niektórych krajach, dostęp do nich nie był możliwy za pośrednictwem operatora klasy Tier 1, co wiązało się z wyższymi opłatami lub niedogodnościami związanymi z zarządzaniem usługami u innego lokalnego MNO, a więc w inny sposób.
Współpracując z Infineonem, firma skorzystała z rozwiązania OPTIGA Connect IoT eSIM i platformy Tata Communications MOVE. Zapewnia to szeroki zasięg i możliwość dostępu do wstępnie wynegocjowanych stawek za pomocą jednego rozwiązania dla 640+ operatorów sieci mobilnej w ponad 200 krajach. Wstępnie zapisane w chipie dane uwierzytelniające do sieci komórkowej eliminują potrzebę pełnego pobierania nowych poświadczeń, upraszczając wdrażanie regionalne i roaming transgraniczny, a jednocześnie przyczyniając się do wydłużenia czasu pracy na baterii. Wreszcie, programowalne mechanizmy działania platformy umożliwiają automatyzację zarządzania urządzeniami mobilnymi i kierowanie danych bezpośrednio do chmury w oparciu o specyficzne mechanizmy dostępu w danym regionie.
Olivier Carron, Infineon Technologies
Dejan Rasuo, Tata Communicat
Infineon
www.infineon.com
