物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展及其獨(dú)特的需求推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)SIM卡的發(fā)展，IoT SIM卡是傳統(tǒng)SIM卡的變體，旨在存儲(chǔ)用戶信息并將手機(jī)連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須在沒(méi)有太多人為監(jiān)督的情況下運(yùn)行，更多的是與其他機(jī)器交互，而不是與人交互。物聯(lián)網(wǎng)部署可能包括數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)設(shè)備，需要一個(gè)穩(wěn)定、靈活和安全的網(wǎng)絡(luò)連接。物聯(lián)網(wǎng)SIM卡的設(shè)計(jì)考慮到了這些要求。但是物聯(lián)網(wǎng)SIM卡是如何工作的呢？下面是它們的形式和功能的詳細(xì)介紹。

物聯(lián)網(wǎng)SIM卡地圖

接觸芯片包裹在保護(hù)塑料中，是標(biāo)準(zhǔn)SIM卡最重要的部分。該芯片包括一個(gè)處理器，配備有16-256kb的電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（也稱為EEPROM），以及不同數(shù)量的只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）。

SIM最初是為了驗(yàn)證消費(fèi)者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的用戶而開發(fā)的，SIM用作關(guān)于設(shè)備的獨(dú)特信息的存儲(chǔ)庫(kù)，包括身份驗(yàn)證憑證和運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)，并充當(dāng)允許設(shè)備訪問(wèn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的密鑰。SIM卡對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用尤其有用，因?yàn)楫?dāng)正確配置時(shí)，SIM卡允許開發(fā)人員對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行身份驗(yàn)證、跟蹤位置、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)使用情況并管理自己的蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和連接

移動(dòng)電話的SIM卡通常存儲(chǔ)一組認(rèn)證憑證，允許設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，包括安全密鑰、位置信息和聯(lián)系人IoT-SIM卡供應(yīng)商提供的IoT-SIM卡具有類似功能，識(shí)別設(shè)備以接入網(wǎng)絡(luò)，控制連接，管理安全功能并允許設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)SIM卡和物聯(lián)網(wǎng)SIM卡都包含以下識(shí)別信息：

• 集成電路卡ID（ICCID）

ICCID是分配給SIM卡的一種獨(dú)特的數(shù)字組合，用作單個(gè)芯片的標(biāo)識(shí)。ICCID編號(hào)也用于識(shí)別eSIM配置文件。在物理SIM卡中，iccid顯示在外殼上，也存儲(chǔ)在處理器內(nèi)部。

• 身份驗(yàn)證密鑰（Ki）

每個(gè)SIM卡都包含一個(gè)128位值形式的唯一身份驗(yàn)證密鑰。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)（GSMA）分配Ki，它使用質(zhì)詢-響應(yīng)交換對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證。實(shí)際的Ki不會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，這使得無(wú)法進(jìn)行攔截，并確保設(shè)備及其數(shù)據(jù)的安全。

• 位置區(qū)域標(biāo)識(shí)（LAI）

公共陸地移動(dòng)網(wǎng)（PLMN）的每個(gè)扇區(qū)都被分配一個(gè)標(biāo)識(shí)符或LAI。LAI包含移動(dòng)國(guó)家代碼（MCC）、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)代碼（MNC）和更具體的位置區(qū)號(hào)（LAC）。這種數(shù)據(jù)組合使網(wǎng)絡(luò)能夠精確定位SIM卡及其附屬設(shè)備的位置。

物聯(lián)網(wǎng)SIM卡外形尺寸

隨著SIM技術(shù)的發(fā)展，隨著最新的嵌入式表單完全放棄了它們各自獨(dú)立的解剖結(jié)構(gòu)，這些卡變得越來(lái)越小。早期移動(dòng)電話中使用的原始信用卡大小的SIM卡（1FF）已不再使用，但市場(chǎng)上仍有其他類型的SIM卡。根據(jù)設(shè)備類型、環(huán)境條件、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)據(jù)速度等因素，在物聯(lián)網(wǎng)部署中，一些形狀因素比其他因素更有效。當(dāng)連接的設(shè)備必須在各種極端溫度或惡劣條件下工作時(shí)，最好選擇工業(yè)級(jí)SIM卡。

可在2FF-4FF，這些堅(jiān)固的卡提供額外的保護(hù)層，以防止振動(dòng)和變質(zhì)。以下是適用于物聯(lián)網(wǎng)的四種SIM形式因素的細(xì)分：

• 迷你SIM卡（2FF）

Mini-SIM是在上世紀(jì)90年代中期推出的，它的接觸芯片與較大的1FF相匹配，以適應(yīng)較小的移動(dòng)設(shè)備。它長(zhǎng)約25毫米，寬15毫米，是三張可移動(dòng)SIM卡中最大的一張。迷你SIM卡通常用于自動(dòng)售貨機(jī)和車輛跟蹤中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

• 微型SIM卡（3FF）

由于處理器與Mini-SIM基本相同，Micro-SIM在更小的封裝中提供了相同的存儲(chǔ)和身份驗(yàn)證功能。尺寸為15mm×12mm的Micro-SIM是其前代產(chǎn)品的一半大小，可以輕松地安裝到更緊湊的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，如平板電腦、調(diào)度單元和移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備。

• 納米SIM（4FF）

盡管處理器和內(nèi)存與Mini-SIM和Micro-SIM相同，Nano-SIM（4FF）目前提供的最小可移動(dòng)卡選件為12.3mm×8.8mm。Nano-SIM的厚度也比Micro-SIM薄15%左右，適用于移動(dòng)支付設(shè)備和可穿戴設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

• 嵌入式SIM卡（eSIM或eUICC）

嵌入式SIM（eSIM）也被稱為嵌入式通用集成電路卡（eUICC），由于其在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面的巨大潛力，引起了廣泛關(guān)注。根據(jù)最近的一份報(bào)告，eSIM可能成為物聯(lián)網(wǎng)的最佳移動(dòng)交換解決方案，因?yàn)樗惯\(yùn)營(yíng)商能夠更好地控制漫游成本和連接質(zhì)量。目前最小的SIM為6mm×5mm，eSIM直接焊接到移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部的板上，使其在惡劣條件下更具彈性。由于SIM卡已經(jīng)嵌入設(shè)備中，用戶無(wú)需安裝或更換可拆卸卡，這為希望部署數(shù)千臺(tái)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線設(shè)備的企業(yè)節(jié)省了大量時(shí)間。eSIM還可以更好地抵抗外界干擾，如振動(dòng)和碎片，并且由于其較小的尺寸，使得設(shè)備設(shè)計(jì)更加靈活。但是eSIM還有另一個(gè)更值得注意的功能遠(yuǎn)程配置，即無(wú)需更換SIM卡就可以管理多個(gè)設(shè)備身份。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

隨著市場(chǎng)的爆炸式增長(zhǎng)，硬件制造商正在設(shè)計(jì)帶有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的SIM卡變體，物聯(lián)網(wǎng)SIM卡提供商正在選擇這些應(yīng)用。工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)SIM卡可在-40℃至105℃的溫度下工作，使其成為應(yīng)急響應(yīng)、天氣監(jiān)測(cè)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）等用例的最佳選擇。

最終，物聯(lián)網(wǎng)SIM卡的用途與傳統(tǒng)的移動(dòng)電話SIM卡不同。它們?cè)谶B接的設(shè)備和云之間提供了一個(gè)鏈接，在這里收集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)進(jìn)行聚合和訪問(wèn)。物聯(lián)網(wǎng)SIM卡專注于管理大型設(shè)備組，在以下領(lǐng)域提供了更大的靈活性和支持：

• 數(shù)據(jù)使用

在某些部署情況下，物聯(lián)網(wǎng)SIM卡以不同的速率收集和傳輸數(shù)據(jù)，因此連接服務(wù)提供商通常會(huì)提供聚合數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包是根據(jù)公司的特定需求定制的，并允許整個(gè)設(shè)備組從單個(gè)數(shù)據(jù)使用限制中提取數(shù)據(jù)。

• 長(zhǎng)壽

一旦部署，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能不容易訪問(wèn)，例如，如果它們?cè)诘叵律钐幍牡V井內(nèi)或附著在海洋中的浮標(biāo)上。因此，設(shè)備及其所有組件（包括SIM卡）的壽命至關(guān)重要。工業(yè)級(jí)可移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)SIM卡提供了更長(zhǎng)的使用壽命和堅(jiān)固性，但eSIM為難以觸及的部署提供了最佳解決方案。eSIM被設(shè)計(jì)為在其所嵌入的設(shè)備的生命周期內(nèi)持續(xù)使用，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最佳選擇。

• 網(wǎng)絡(luò)連接

物聯(lián)網(wǎng)SIM卡配備在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間漫游。例如，如果物聯(lián)網(wǎng)部署用于車輛跟蹤，單個(gè)設(shè)備將自動(dòng)連接到給定區(qū)域內(nèi)最強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。兼容的蜂窩網(wǎng)絡(luò)將取決于提供商，但許多物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目使用與智能手機(jī)相同的2G、3G、4G LTE和Cat M1蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。其他網(wǎng)絡(luò)，如LoRaWAN、NB IoT和Sigfox是為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的低功耗廣域網(wǎng)，在許多應(yīng)用中可能是可行的選擇。

• 遠(yuǎn)程資源調(diào)配（eSIM）

雖然漫游物聯(lián)網(wǎng)SIM卡在網(wǎng)絡(luò)連接方面提供了一些靈活性，但eSIM允許更大的自由度。在制造時(shí)，GSMA的eSIM規(guī)范配備了一個(gè)“引導(dǎo)”配置文件，以允許設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的初始連接。然后，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商發(fā)送一個(gè)SIM配置文件來(lái)覆蓋引導(dǎo)。如果將來(lái)需要更換到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商，新的運(yùn)營(yíng)商可以向芯片發(fā)送新的SIM配置文件，替換第一個(gè)配置文件。這種切換SIM卡身份的能力被稱為遠(yuǎn)程配置，它為需要更換運(yùn)營(yíng)商的物聯(lián)網(wǎng)部署提供了極大的簡(jiǎn)化，而不是派遣人員到現(xiàn)場(chǎng)更換每臺(tái)設(shè)備上的SIM卡，物聯(lián)網(wǎng)管理器可以遠(yuǎn)程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而大大節(jié)省了成本和時(shí)間。