Comment les iSIM faciliteront la réalisation d'appareils IoT

Par Simon Glassman, directeur principal, Partenariats stratégiques – Cellular, u-blox, et Samuele Falcomer, responsable principal de la gamme de produits, Product Center Cellular, u-blox

Lors du déploiement d'équipements IoT dans des emplacements distants, la communication cellulaire sera très probablement utilisée pour collecter des données et envoyer des instructions à chaque appareil. Cela signifie que vous avez besoin d'un module d'identité d'abonné, plus communément appelé SIM ou, comme on l'appelait dans les anciens réseaux GSM et UMTS, d'une carte de circuit intégré universelle (UICC).

La SIM est un circuit intégré (CI) qui identifie de manière sécurisée l'utilisateur, contient les algorithmes de cryptage et permet l'accès au réseau mobile. Comme nous le savons tous grâce à nos téléphones portables : sans SIM, il n'y a pas d'accès au réseau (sauf les appels d'urgence).

De nombreux écrits ont été écrits sur les progrès rapides de l’IoT et des réseaux cellulaires sous-jacents. Ce qui n’a pas attiré autant d’attention, c’est l’évolution simultanée de la technologie SIM. Cet article vise à faire la lumière sur la dernière itération de la SIM – l’iSIM – et à expliquer pourquoi c’est une bonne nouvelle pour ceux qui conçoivent, construisent et travaillent avec des kits IoT cellulaires.

Mais avant d’aborder le sujet, il est nécessaire de faire un peu d’histoire, de préparer le terrain et de comprendre les différentes technologies et acronymes liés à l’iSIM.

La carte SIM qui rétrécit

Les cartes SIM sont des circuits intégrés qui exécutent un système d'exploitation (OS) SIM et stockent en toute sécurité une identité internationale d'abonné mobile (IMSI) et un profil d'opérateur de réseau mobile (MNO), qui permettent à l'abonné d'accéder au réseau mobile. Le profil MNO est programmé en toute sécurité dans la carte SIM et comprend des applications d'accès au réseau, des clés et des informations d'identification pour un opérateur réseau spécifique.

Partant de la taille d'une carte de crédit, les cartes SIM ont été progressivement réduites aux formats mini, micro et nano. Une réduction constante mais toujours liée à un élément physique pour accéder au réseau mobile.

L’apparition de l’eSIM et de l’eUICC

Au début des années 2010, une nouvelle alternative apparaît : la SIM embarquée ou eSIM. Généralement au format MFF2 (voir Figure 1), l'eSIM est une puce SIM contenant le profil de l'opérateur mobile, soudée au circuit imprimé (PCB) d'un appareil. Par rapport aux cartes SIM en plastique classiques, une eSIM est plus petite, plus robuste, plus fiable et moins sujette au vol. Ces fonctionnalités ont permis aux eSIM de gagner du terrain sur les marchés de l'automobile, de la mesure et du contrôle industriel.

Certaines eSIM doivent être préchargées avec un seul profil d'opérateur mobile, tandis que d'autres peuvent être fournies par liaison radio (OTA) à l'aide d'un système sécurisé de fourniture de cartes SIM à distance (RSP). Une eSIM dotée de cette capacité OTA est classée comme eUICC. Un eUICC est une carte SIM de n'importe quel format capable de mettre à jour le profil de l'opérateur mobile via OTA.

Cette distinction entre eSIM et eUICC est importante : les termes sont souvent utilisés à tort de manière interchangeable. Cela peut poser des problèmes aux fabricants et aux opérateurs d'appareils lorsqu'ils découvrent qu'ils ne peuvent pas effectuer de modification OTA du profil MNO sur une flotte d'appareils déjà sur le terrain, car l'eSIM qu'ils ont sélectionnée n'inclut pas la fonctionnalité eUICC ou n'a pas accès à un système RSP. .

À mesure que les eUICC gagnaient en popularité, des systèmes RSP sont apparus pour les gérer. Certaines étaient des implémentations personnalisées, tandis que d’autres utilisaient les normes GSMA. Nous reviendrons prochainement sur les systèmes RSP.

Échec des tentatives de suppression de la carte SIM physique

Une fois la carte SIM réduite, des tentatives ont été faites pour la dématérialiser et l'incorporer dans le logiciel du module cellulaire. Ces approches « SIM douces » ont échoué pour des raisons de sécurité et d’intégrité. Un module IoT, même avec une « zone de confiance » au sein du circuit intégré cellulaire, n'est pas suffisamment sécurisé pour stocker un système d'exploitation SIM.

En conséquence, la plupart des opérateurs de réseaux mobiles ont refusé de prendre en charge les cartes SIM logicielles, et les quelques implémentations qui ont été réalisées sont des cartes SIM personnalisées créées en partenariat avec un opérateur de réseau mobile virtuel (MVNO) ou un MNO spécifique. Il s’agit d’écosystèmes fermés et cette solution n’a pas connu un grand succès sur le marché.

La prochaine itération : l'iSIM

L'iSIM est la prochaine évolution de la SIM et réalise la dématérialisation que recherchaient les SIM logicielles. L'iSIM est une solution de système sur puce (SoC) qui intègre un élément sécurisé en silicium (iSE) intégré au circuit intégré cellulaire. L'iSE est distinct du CI cellulaire et contient le système d'exploitation SIM et le profil de l'opérateur mobile. Elle offre le même niveau de sécurité et d’inviolabilité qu’une SIM classique ou une eSIM.

Les iSIM présenteront de nombreux avantages pour ceux qui conçoivent, construisent et travaillent avec des appareils IoT.

Mieux que les cartes SIM en plastique

Par rapport aux cartes SIM en plastique classiques, les iSIM nécessitent moins d'espace sur le PCB car le besoin de support SIM et des composants environnants associés est éliminé. Les iSIM sont également moins sujets aux pannes dues aux vibrations et aux cycles de température.

De plus, ils simplifient la logistique, les achats et l’approvisionnement pour les fabricants d’appareils. En effet, il n'est pas nécessaire de négocier et d'acheter des cartes SIM pour les appareils à l'avance, de gérer le stock de cartes SIM dans l'entrepôt ou d'insérer physiquement des cartes SIM dans les appareils lors de l'approvisionnement. Vous pouvez également stocker des appareils IoT finis sans avoir besoin de différentes unités de gestion de stock (SKU) pour différentes cartes SIM intégrées. Au lieu de cela, vous pouvez avoir un seul SKU et appliquer ultérieurement un profil réseau à l'iSIM.

Les iSIM offrent également des avantages à ceux qui déploient et exploitent des appareils IoT. Un appareil doté d'une iSIM eUICC et d'un accès à un système RSP (plus d'informations ci-dessous) peut utiliser différents opérateurs de réseau mobile tout au long de sa durée de vie, peut-être pour bénéficier de tarifs plus attractifs dès qu'ils seront disponibles. Dans les pays où l'itinérance permanente n'est pas possible, les appareils peuvent facilement se connecter à un réseau local. Et tout cela peut être fait sans échanger physiquement les cartes SIM, ce qui serait impossible dans des appareils scellés, d'un coût prohibitif et extrêmement complexe sur le plan opérationnel pour de très petits déploiements.

Tout cela se combine pour contribuer à réduire les coûts, à simplifier les opérations et à offrir une véritable flexibilité tout au long du cycle de vie des appareils IoT.

Avantages par rapport aux eSIM

Les avantages d’une iSIM par rapport à une eSIM seront plus nuancés, mais non moins significatifs. Rappelons la différence essentielle entre les deux : l'iSIM est un système d'exploitation SIM qui s'exécute sur un élément sécurisé intégré au circuit intégré cellulaire, tandis qu'une eSIM est un élément sécurisé qui exécute le système d'exploitation SIM, soudé au circuit imprimé.

L'eSIM est un composant matériel discret qui doit être acheté, profilé (sauf si compatible eUICC et qu'un système RSP est disponible) et soudé à la carte, en plus du module de communication cellulaire. Cela entraîne des coûts d’acquisition, de fabrication et de logistique non négligeables. De plus, il existe souvent des quantités minimales de commande associées aux eSIM, que certains fournisseurs d'appareils IoT ne peuvent pas (dans un premier temps) ou ne veulent pas respecter.

Une nouvelle norme RSP : la clé pour déverrouiller les iSIM dans les appareils IoT

Pour que les iSIM aient un impact majeur dans l’espace IoT, ils ont besoin à la fois d’une capacité eUICC et d’un système RSP de support qui s’adapte aux besoins des appareils présentant des limitations de réseau et d’interface utilisateur.

Le provisionnement de cartes SIM à distance est déjà courant dans les nouveaux smartphones. Au lieu d'avoir à insérer une carte SIM physique, les consommateurs scannent un code QR avec l'appareil photo du téléphone. Cela active le système RSP et déclenche le téléchargement du profil MNO correspondant sur l'eSIM de l'appareil. Le processus fonctionne de la même manière avec une iSIM, la seule différence étant l'emplacement physique où le profil de l'opérateur est stocké.

Compte tenu de sa commodité, pourquoi la fourniture de cartes SIM à distance ne s'est-elle pas généralisée dans l'espace IoT cellulaire ?

Il existe actuellement deux solutions RSP conformes à la GSMA, dont une spécifiquement destinée aux environnements machine à machine (M2M) (GSMA SGP.01/.02). Cependant, les deux sont relativement gourmands en données, et ne conviennent donc généralement pas aux appareils IoT distants dotés de budgets énergétiques limités, qui doivent minimiser l'utilisation des données.

De plus, la norme GSMA M2M RSP exige que l'opérateur mobile saisisse le profil sur l'appareil. Ce n'est pas l'appareil IoT ou son utilisateur qui initie et contrôle le processus RSP, ce qui limite la flexibilité.

Pour résoudre ce problème, la GSMA travaille sur une nouvelle norme, conçue spécifiquement pour les appareils IoT : SGP.31/.32. Prévu pour être publié au premier semestre 2024, il sera essentiel pour permettre l’adoption généralisée des iSIM dans l’espace IoT.

Une période passionnante pour les fabricants et les opérateurs d’appareils IoT cellulaires

Il va sans dire que nous sommes très enthousiasmés par les opportunités que cette nouvelle norme offrira aux fabricants et aux opérateurs d’appareils IoT. L’expression « changer la donne » est galvaudée, mais dans ce cas, elle semble appropriée. Avec des opportunités de réduction des coûts de fabrication et d'exploitation, ainsi que la flexibilité de déployer plus facilement n'importe où dans le monde et de basculer entre les ORM à tout moment, nous avons hâte de voir quels nouveaux produits et services nos clients de modules cellulaires pourront proposer. mise sur le marché.

u-blox se félicite du développement de la norme commune IoT RSP en cours de développement par la GSMA. Et nous continuons de maintenir et de développer notre vaste gamme de modules IoT cellulaires avec des facteurs de forme traditionnels, y compris un module avec eSIM (SARA-R500E) récemment lancé pour le marché nord-américain.