Por Simon Glassman, Senior Principal, Strategic Partnerships – Cellular, u-blox, and Samuele Falcomer, Senior Product Line Manager, Product Center Cellular, u-blox
Al desplegar equipos IoT en ubicaciones remotas, lo más probable es que se esté utilizando comunicación celular para recopilar datos y enviar instrucciones a cada dispositivo. Esto significa que se necesitaun módulo de identidad de abonado, más comúnmente conocido como SIM o, como se conocía en las redes GSM y UMTS heredadas, una tarjeta de circuito integrado universal (UICC).
La SIM es un circuito integrado (CI) que identifica de forma segura al usuario, contiene los algoritmos de cifrado y permite el acceso a la red móvil. Como todos sabemos por nuestros teléfonos móviles: sin SIM no hay acceso a la red (salvo llamadas de emergencia).
Se ha escrito mucho sobre los rápidos avances de la IoT y las redes celulares subyacentes. Lo que no ha atraído tanta atención es la evolución simultánea de la tecnología SIM. Este artículo pretende esclarecer la última iteración de la SIM: la iSIM, y explicar por qué es una buena noticia para quienes diseñan, construyen y trabajan con kits de IoT celular.
Pero antes de adentrarnos en el tema, es necesario abracar un poco de historia, para preparar el terreno y entender las distintas tecnologías y acrónimos relacionados con la iSIM.
La SIM menguante
Las SIM son circuitos integrados que ejecutan un sistema operativo (SO) SIM y almacenan de forma segura una identidad internacional de abonado móvil (IMSI) y un perfil de operador de red móvil (MNO), que permite al abonado acceder a la red móvil. El perfil MNO se programa de forma segura en la SIM e incluye las aplicaciones de acceso a la red, las claves y las credenciales de un operador de red concreto.
Tras empezar con el tamaño de una tarjeta de crédito, las SIM se han ido reduciendo gradualmente hasta llegar a los formatos mini, micro y nano. Una reducción constante pero siempre vinculada a un elemento físico para acceder a la red móvil.
La aparición de la eSIM y las eUICC
A principios de la década de 2010 apareció una nueva alternativa: la SIM embebida o eSIM. Normalmente con el factor de forma MFF2 (véase la figura 1), la eSIM es un chip SIM que contiene el perfil del operador de telefonía móvil, soldado a la placa de circuito impreso (PCB) de un dispositivo. En comparación con las tarjetas SIM de plástico convencionales, una eSIM es más pequeña, más robusta, más fiable y menos propensa al robo. Estas características han hecho que las eSIM ganen terreno en los mercados de la automoción, la medición y el control industrial.
Algunas eSIM deben precargarse con un único perfil de operador de telefonía móvil, mientras que otras pueden suministrarse por vía inalámbrica (OTA) mediante un sistema seguro de suministro remoto de SIM (RSP). Una eSIM con esta capacidad OTA se clasifica como eUICC. Una eUICC es una SIM de cualquier formato capaz de actualizar el perfil del operador de telefonía móvil mediante OTA.
Esta distinción entre eSIMs y eUICCs es importante: los términos se utilizan a menudo indistintamente de forma errónea. Esto puede acarrear problemas a los fabricantes de dispositivos y a los operadores, cuando descubren que no pueden realizar un cambio OTA del perfil MNO en una flota de dispositivos que ya están sobre el terreno, porque la eSIM que seleccionaron no incluye la capacidad eUICC ni tiene acceso a un sistema RSP.
A medida que los eUICC ganaban popularidad, surgían sistemas RSP para gestionarlos. Algunos eran implementaciones a medida, mientras que otros utilizan estándares GSMA. Volveremos sobre los sistemas RSP en breve.
Intentos fallidos de eliminar la SIM física
Una vez reducida la SIM, hubo intentos de desmaterializarla e incorporarla al software del módulo celular. Estos enfoques de «SIM blanda» fracasaron por razones de seguridad e integridad. Un módulo IoT, incluso con una «zona de confianza» dentro del circuito integrado celular, no es lo bastante seguro para almacenar un sistema operativo SIM.
Como resultado, la mayoría de los operadores de redes móviles se negaron a admitir las SIM blandas, y las pocas implementaciones que se realizaron son SIM personalizadas creadas en asociación con un operador de redes móviles virtuales (OMV) o un OMR específico. Se trata de ecosistemas cerrados, y esta solución no ha logrado un éxito generalizado en el mercado.
La siguiente iteración: la iSIM
La iSIM es la siguiente evolución de la SIM y consigue la desmaterialización que buscaban las soft SIM. La iSIM es una solución de sistema en chip (SoC) que incorpora un elemento seguro integrado de silicio (iSE) dentro del circuito integrado celular. El iSE es distinto del circuito integrado celular y contiene el sistema operativo de la SIM y el perfil del operador de telefonía móvil. Ofrece el mismo nivel de seguridad y resistencia a la manipulación que una SIM clásica o una eSIM.
Las iSIM tendrán una serie de ventajas para quienes diseñen, construyan y trabajen con dispositivos IoT.
Mejor que las tarjetas SIM de plástico
En comparación con las tarjetas SIM de plástico convencionales, las iSIM requieren menos espacio en la placa de circuito impreso, ya que se elimina la necesidad del soporte de la SIM y los componentes circundantes asociados. Las iSIM también son menos propensas a fallos por vibraciones y ciclos de temperatura.
Además, simplifican la logística, la compra y el aprovisionamiento para los fabricantes de dispositivos. Esto se debe a que no es necesario negociar y comprar las SIM para los dispositivos por adelantado, gestionar el stock de SIM en el almacén o insertar físicamente las SIM en los dispositivos durante el aprovisionamiento. También puede almacenar dispositivos IoT acabados sin necesidad de tener diferentes unidades de mantenimiento de existencias (SKU) para las distintas tarjetas SIM integradas. En su lugar, puede tener una única SKU y aplicar un perfil de red a la iSIM más tarde.
Las iSIM también ofrecen ventajas a quienes despliegan y operan dispositivos IoT. Un dispositivo con una iSIM eUICC y acceso a un sistema RSP (más información al respecto más adelante) puede utilizar diferentes operadores de redes móviles a lo largo de su vida útil, quizá para beneficiarse de tarifas más atractivas a medida que estén disponibles. En países donde no es posible la itinerancia permanente, los dispositivos pueden conectarse fácilmente a una red local. Y todo esto puede hacerse sin necesidad de intercambiar físicamente las tarjetas SIM, lo que sería imposible en dispositivos sellados, además de prohibitivo en cuanto a costes y enormemente complejo desde el punto de vista operativo si no se trata de despliegues muy pequeños.
Todo esto se combina para ayudar a reducir costes, simplificar las operaciones y ofrecer una auténtica flexibilidad a lo largo del ciclo de vida del dispositivo IoT.
Ventajas sobre las eSIM
Las ventajas de una iSIM frente a una eSIM serán más matizadas, pero no por ello menos significativas. Recordemos la diferencia clave entre ambas: la iSIM es un sistema operativo SIM que se ejecuta en un elemento seguro integrado en el circuito integrado celular, mientras que una eSIM es un elemento seguro que ejecuta el sistema operativo SIM, soldado a la placa de circuito impreso.
La eSIM es un componente de hardware discreto que hay que comprar, perfilar (a menos que tenga capacidad eUICC y se disponga de un sistema RSP) y soldar a la placa, además del módulo de comunicación celular. Esto conlleva unos costes nada desdeñables de adquisición, fabricación y logística. Además, suele haber cantidades mínimas de pedido asociadas a las eSIM, que algunos vendedores de dispositivos IoT pueden no estar (inicialmente) en condiciones o dispuestos a cumplir.
Un nuevo estándar RSP: La clave para desbloquear las iSIM en los dispositivos IoT
Para que las iSIM tengan un gran impacto en el espacio IoT, necesitan tanto la capacidad eUICC como un sistema RSP de apoyo que se adapte a las necesidades de los dispositivos con limitaciones de red e interfaz de usuario.
El aprovisionamiento remoto de SIM ya es habitual en los nuevos smartphones. En lugar de tener que insertar una SIM física, los consumidores escanean un código QR con la cámara del teléfono. Esto activa el sistema RSP y desencadena la descarga del perfil MNO pertinente en la eSIM del dispositivo. El proceso funciona igual con una iSIM, con la única diferencia de la ubicación física donde se almacena el perfil del operador.
Dada su conveniencia, ¿por qué no se ha generalizado el aprovisionamiento remoto de SIM en el ámbito del IoT celular?
En la actualidad existen dos soluciones RSP conformes con GSMA, incluida una dirigida específicamente a entornos máquina a máquina (M2M) (GSMA SGP.01/.02). Sin embargo, ambas hacen un uso relativamente intensivo de datos, por lo que no suelen ser adecuadas para dispositivos IoT remotos con presupuestos de energía limitados, que necesitan minimizar el uso de datos.
Además, la norma GSMA M2M RSP exige que el operador de telefonía móvil introduzca el perfil en el dispositivo. No es el dispositivo IoT ni su usuario quienes inician y poseen el control del proceso RSP, lo que limita la flexibilidad.
Para solucionar este problema, la GSMA está trabajando en una nueva norma, diseñada específicamente para dispositivos IoT: SGP.31/.32. Está previsto que se publique en la primera mitad de 2024 y será la clave para permitir la adopción generalizada de las iSIM en el espacio IoT.
Tiempos emocionantes para los fabricantes y operadores de dispositivos IoT celulares
Ni que decir tiene que estamos muy ilusionados con las oportunidades que esta nueva norma va a ofrecer a los fabricantes y operadores de dispositivos IoT. La expresión «que cambiará las reglas del juego» se usa demasiado, pero en este caso nos parece apropiada. Con oportunidades para reducir los costes de fabricación y funcionamiento, además de la flexibilidad para desplegar en cualquier parte del mundo con mayor facilidad, y cambiar entre MNO cuando se desee, no podemos esperar a ver qué nuevos productos y servicios nuestros clientes de módulos celulares son capaces de llevar al mercado.
u-blox acoge con satisfacción el desarrollo del estándar común IoT RSP que está elaborando la GSMA. Y seguimos manteniendo y desarrollando nuestro amplio portfolio de módulos IoT celulares con factores de forma tradicionales, que incluye un módulo con eSIM (SARA-R500E) lanzado recientemente para el mercado norteamericano.
