选择正确的通信介质通常是任何物联网解决方案开发中非常困难的部分。在需要超出Wi-Fi和蓝牙范围的情况下，通常会在LPWAN技术（例如LoRa，Sigfox等）之间进行选择，但是尽管这些技术具有低功耗和长距离等Pro-IoT功能，但它们仍然受累基础设施和覆盖范围的挑战，迫使开发人员转向基于蜂窝（2G，3G，4G等）的通信，尤其是在那些对功耗无忧的应用中。
然而，与通信协议和物联网的快速发展相一致，尽管蜂窝物联网拥有成熟的基础架构和覆盖范围来支持全球部署，但由于包括SIM卡要求和周围挑战在内的诸多因素，难以大规模管理它。
作为针对智能手机和其他消费电子设备的此问题和类似问题的一种解决方案，GSMA（蜂窝通信联盟）于2010年开始探索基于软件的SIM卡的可能性。在2016年，该联盟宣布了一项名为eSIM的技术的技术规范，该技术规范消除了消费类设备中对物理SIM卡的需求，从那时起，多家制造商（例如ARM）采用了新的嵌入式SIM卡ARM eSIM和苹果等其他消费设备巨头将其嵌入到不同的产品中。
对于今天的文章，我们将研究与物联网相关的这项技术。我们将介绍其功能，其当前状态以及对物联网的潜在影响。
什么是eSIM
eSIM有几种名称，包括软SIM，虚拟SIM，嵌入式SIM，电子SIM或远程SIM，但它们均指能够支持虚拟嵌入其中的多个网络运营商资料的嵌入式通用集成电路卡（eUICC）。
与常规SIM卡不同，eSIM可通过软件重新编程。这意味着您可以通过空中软件更改SIM的全部内容，包括国际移动用户身份（IMSI）和网络运营商资料，从而消除了交换SIM卡的需要。
一个常见的误解是，eSIM仅指嵌入式SIM硬件，如以下所示的MFF2 SIM卡，但也指的是普及程度较低的可移动塑料SIM卡，如4FF尺寸的SIM，嵌入式UICC软件也可以在其上部署。
eSIM如何工作？
eSIM的工作原理的基本解释是将SIM与设备一起部署，并且为用户/制造商提供了一个接口，通过它们可以远程添加，更新，扩展或删除多个网络运营商
但是，对于技术描述，根据GSMA的eSIM规范，eSIM有两个主要组件：在制造过程中嵌入在设备中的嵌入式UICC（硬件）和订阅管理平台（SM）。订阅管理平台（SM）由两个关键元素组成； SM-SR（订阅管理安全路由）和SM-DP（订阅管理数据准备）。
在制造或部署过程中，eUICC的制造商或供应商（MNO，M2M设备或消费电子产品制造商等）在SIM-SR中注册SIM，然后与SMUI保持安全连接以管理订阅。通过SM-SR，可以使用来自供应商或SM-DP的命令访问eUICC，后者负责将MNO的配置文件格式化为与eUICC兼容的格式。
为了在eUICC上激活MNO，MNO将一条由用户（通常是通过条形码扫描）或另一种方式发起的命令发送到SM-DP，SM-DP处理该命令并将MNO配置文件下载到eUICC ，同时还提供允许MNO启用/禁用配置文件的界面。
早期，关于eSIM的应用存在一些争论，摩托罗拉（Motorola）这样的组织认为eSIM是面向M2M工业应用的，而苹果（Apple）这样的组织则认为没有理由不应该在消费产品中使用eSIM。据推测，结果是，为了创建适合两种应用的产品，该联盟（GSMA）批准了两种eSIM架构。
- M2M eSIM架构
- 消费电子eSIM体系结构
虽然两种架构都支持eSIM的可重新编程功能，但实现它的方法（除其他外）在两种协议栈中都不同。对于消费电子体系结构，实现了客户端控制的模型，从而使设备的最终用户可以控制远程网络供应和操作员配置文件的管理。但是，对于M2M体系结构，实现了一种服务器控制的模型，该模型允许从后端基础结构/中央服务器进行远程供应和移动网络运营商的管理。由于减少了M2M级别上的人员交互，并且远程升级和更改是适合IoT用例的关键功能，因此这是有道理的。
eSIM的主要功能
绝大多数人肯定会同意，eSIM的最吸引人的功能是它的灵活性，借助它的无线重新编程能力以及浏览多个配置文件的能力，它使用户无需更改物理硬件即可在MNO之间进行切换。来自同一设备上的不同运营商。但是，这会转化为以多种方式影响（肯定，我认为是）该设备的其他几个功能。其中一些功能包括：
1.降低成本
从SIM卡托盘等硬件的成本及其支持电路到SIM卡本身的成本，传统的SIM卡的总拥有成本远高于eSIM卡。
2.互操作性
预计GSMA生态系统中所有经过认可的合作伙伴都将遵守发布的标准和体系结构，从而确保互操作性。
3.小尺寸
传统SIM卡的要求是形状，大小和开口需求，这会影响使用它们的设备的外形尺寸。由于eSIM具有类似芯片的特性，其尺寸仅为Nano SIM的一半左右，并且不需要插槽，因此设计人员在设备的尺寸和外形尺寸方面将具有更大的灵活性。
4.功率效率
尽管eSiM实施的蜂窝通信不十分省电，但与Classic SIM卡相比，其运行功耗更低。
5.安全性
eSIM的另一个明显特征是其物理安全性。将芯片嵌入设备后，几乎不可能对其进行篡改或删除。此外，还提供了全面的安全认证方案（SAS）和eSIM框架。
eSIM对物联网的潜在影响
尽管eSIM将彻底改变电信行业的一切，从运营到服务提供，但它也将对IoT产生重大影响。
eSIMs可能会影响蜂窝物联网的三个主要领域。
1.灵活性
这可能是通过传统SIM卡进行的蜂窝物联网的最大问题。通常，通过蜂窝连接的覆盖范围很广，但每个MNO的覆盖质量因位置而异。因此，要充分利用蜂窝通信的连接功能，用户必须完成在SIM卡之间切换的艰巨且操作密集的任务，这给物联网解决方案带来了限制。但是，借助eSIM，IoT解决方案提供商可以通过无线方式快速安全地切换设备配置文件，甚至可以自动执行流程，因此可以根据信号强度，资费等标准来实现连接更改。
2.可扩展性
随着设备数量的增加，模拟管理可能会变得非常复杂，因此跨多个设备部署蜂窝物联网可能会非常麻烦。借助eSIM提供的灵活性互操作性，可以更好地进行管理。
3.可靠性/耐用性
使用覆盖范围最大的网络提供商提供的单个SIM卡或物理交换SIM卡以提高覆盖范围会带来可靠性挑战。覆盖范围最大的提供商可能不在您的部署位置，并且sim卡在交换过程中会损坏或发生故障。使用eSIM和空中“ SIM交换”，由于简化了设备的机械设计考虑，系统变得更加可靠和耐用。
eSIM的应用程序和用例
尽管预计eSIMs将在每个物联网应用领域中产生影响，但预计某些领域将是巨大的受益者。其中一些行业包括：
1.汽车工业
随着“互联汽车”范式迅速成为主流，eSIM具有提供无缝的车内连通性的潜力，使用户能够享受车辆的所有功能。除了连接性，快速OTA更新还可能会彻底改变所有权转让的实施方式。
2.农业
虽然大多数与农业相关的应用程序都使用LoRa之类的LPWAN协议，但仍经常需要诸如蜂窝连接之类的连接回程才能将数据传送到设备云。由于大多数农场的位置，MNO的信号强度可能会有所不同。借助eSIM，农民可以轻松地在MNO之间切换。
3.物体追踪由于
eSIMs的存在，可以追踪和监视汽车，卡车，货运等不同移动物体的状况的传感器变得更小，具有更长的电池寿命和无限的覆盖范围（在多个MNO之间切换）。
从技术上讲，借助eSIM，可以更好地利用蜂窝物联网实现的每个物联网应用都会提高性能。
iSIM卡
像每一项新技术一样，eSIM技术的改编正在逐渐成为现实，最新的就是iSIM。
iSIM（意思是集成SIM）是一种基于eSIM功能的技术。尽管eSIM通常只是专用芯片，仍然需要连接到设备的处理器，但iSIM将处理器内核和eSIM功能组合到了单个片上系统（SoC）单元中。
它的开发旨在进一步减少SIM的占用空间，因为将其集成到处理器中后，由于BOM的减少，该设备可以变得更小，更便宜。
尽管该技术仍处于初期阶段，但对于大多数应用而言，iSIM绝对是未来的趋势，包括高通在内的多家芯片制造商已经在最近发布的Qualcomm®Snapdragon™855 SOC上跳水了。
结论
尽管要使eSIM成为主流还有许多工作要做，但它有可能建立桥梁，使IoT解决方案能够充分利用蜂窝网络的大量覆盖。随着5G网络的开展以及不同提供商在不同城市获得最大覆盖率的缓慢速度，eSIM无疑将在确保物联网解决方案毫无保留地利用速度方面发挥作用。除了改善连接性，eSIM还将引入新的业务模型，这将有助于物联网解决方案的发展。