通信進(jìn)化史
過(guò)去幾百年間，通信技術(shù)經(jīng)歷了天變地異般的發(fā)展：數(shù)百年前的古代，人們通過(guò)“烽火傳訊”、“信鴿傳書(shū)”、“擊鼓傳聲”、“旗語(yǔ)”等利用自然界的基本規(guī)律和人的基礎(chǔ)感官（視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)等）可達(dá)性建立通信系統(tǒng)。
到了19世紀(jì)中葉以后，隨著電報(bào)、電話的發(fā)有，電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類通信領(lǐng)域產(chǎn)生了根本性的巨大變革，從此，人類的信息傳遞可以脫離常規(guī)的視聽(tīng)覺(jué)方式，用電信號(hào)作為新的載體，同此帶來(lái)了一系列技術(shù)革新，開(kāi)始了人類通信的新時(shí)代。利用電和磁的技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的目的，是近代通信起始的標(biāo)志。
到了20世紀(jì)80年代，隨著數(shù)字傳輸、程控電話交換通信技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)入了移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代。
21世紀(jì)之后，從人與人的通信時(shí)代，跨入了物與物的互聯(lián)、感知的智能時(shí)代。
而本文的主角，SIM卡，自從1991年誕生后，至今還在不斷發(fā)展，是通信技術(shù)中不可或缺的一部分。
SIM卡進(jìn)化史
大家都知道，手機(jī)上插入一張SIM卡，就可以連到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)打電話等通信功能，沒(méi)有了它就是一部“裸機(jī)”，就不能接入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行通信服務(wù)。SIM卡作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)于我們身份辨別的證件，其起到了重要的作用。
SIM卡（Subscriber Identity Module 客戶識(shí)別模塊）實(shí)際是裝有微處理器的芯片卡，在這里面存儲(chǔ)了數(shù)字移動(dòng)電話客戶的信息，加密的密鑰以及用戶的電話簿等內(nèi)容，可供GSM網(wǎng)絡(luò)客戶身份進(jìn)行鑒別，并對(duì)客戶通話時(shí)的語(yǔ)音信息進(jìn)行加密。
它的內(nèi)部有5個(gè)模塊，并且每個(gè)模塊都對(duì)應(yīng)一個(gè)功能：微處理器CPU（8位）、程序存儲(chǔ)器ROM（3～8kbit）、工作存儲(chǔ)器 RAM （6～16kbit）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM（128～256kbit）和串行通信單元。這5個(gè)模塊被膠封在SIM卡銅制接口后與普通IC卡封裝方式相同。這5個(gè)模塊必須集成在一塊集成電路中，否則其安全性會(huì)受到威脅，因?yàn)樾酒g的連線可能成為非法存取和盜用SIM卡的重要線索。
SIM卡在與手機(jī)連接時(shí)，最少需要5個(gè)連接線：電源(VCC) 、復(fù)位(RST)、時(shí)鐘(CLK)、接地端(GND)、數(shù)據(jù)I/O口(I/O)。
關(guān)于SIM卡的形態(tài)，在SIM卡最初誕生之時(shí)，其實(shí)是一張和信用卡同樣大小的卡片。
這個(gè)大小的卡被稱為標(biāo)準(zhǔn)卡。但對(duì)于國(guó)內(nèi)手機(jī)用戶來(lái)說(shuō)，更熟悉的應(yīng)該是以下三種大小的卡：
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第二代標(biāo)準(zhǔn)的Mini卡，國(guó)內(nèi)用戶俗稱的大卡。
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第三代標(biāo)準(zhǔn)的Micro卡，俗稱小卡。
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第四代標(biāo)準(zhǔn)的Nano卡。
這些SIM卡的功能都是一樣的，只是隨著技術(shù)發(fā)展，為了適應(yīng)設(shè)備的小型化，SIM卡也越來(lái)越小。
那在物聯(lián)網(wǎng)世界里，物與物之間是怎么感知和聯(lián)接的呢？
物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)設(shè)備上的各種傳感器如溫濕度傳感器、RFID標(biāo)簽等感知終端來(lái)識(shí)別物體，采集數(shù)據(jù)等。并通過(guò)固定寬帶、NB-IoT、2/3/4/5G在內(nèi)的多種網(wǎng)絡(luò)，將設(shè)備接入到華為 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) 進(jìn)行互聯(lián)。若設(shè)備使用2/3/4/5G和NB-IoT網(wǎng)絡(luò)接入，則需要通過(guò)SIM卡接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。
而隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，設(shè)備類型越來(lái)越多，設(shè)備尺寸越來(lái)越小，對(duì)SIM卡外部環(huán)境的適配性要求越來(lái)越高，對(duì)SIM卡壽命的要求越來(lái)越長(zhǎng)，對(duì)SIM卡尺寸的要求越來(lái)越小，促使SIM卡的形態(tài)從插拔式SIM卡，演進(jìn)到嵌入式SIM卡和vSIM卡。
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屬性 |
插拔式SIM卡（mini/micro/nano） |
嵌入式SIM卡（eUICC） |
vSIM |
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尺寸 |
大 |
小 |
無(wú) |
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適配溫度 |
-25℃~85℃ |
-40℃~105℃ |
無(wú)限制 |
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壽命 |
10年 |
15年 |
無(wú)限制 |
Nano卡雖然看起來(lái)已經(jīng)很小了，但是它們還需要設(shè)備具有配套的卡槽。這個(gè)卡槽的結(jié)構(gòu)和走線，對(duì)于一些智能穿戴設(shè)備（智能手環(huán)、智能眼鏡等）來(lái)說(shuō)還是太大了。而且插拔式SIM卡里面的用戶信息固定不可更改，一張SIM卡就是一個(gè)用戶與運(yùn)營(yíng)商之間的契約，若您想要切換運(yùn)營(yíng)商，必須換卡。為了解決這些問(wèn)題，eSIM和vSIM誕生了。
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嵌入式SIM卡：eSIM，也稱eUICC（embedded UICC），顧名思義，與傳統(tǒng)可插拔的SIM卡不同，eSIM的概念是將SIM卡直接嵌入到設(shè)備中。eSIM的本質(zhì)還是SIM卡，不過(guò)它的“卡體”是一顆直接嵌在電路板的可編程的集成電路，其大小比Nano還要小上幾倍。因?yàn)槠淇删幊烫匦?，eSIM支持通過(guò)OTA（空中寫(xiě)卡）方式進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，更新運(yùn)營(yíng)商配置文件，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換。綜上所述，因?yàn)閑SIM將SIM卡功能虛擬化和設(shè)備集成化，使用eSIM時(shí)的SIM卡碼號(hào)的切換也將迎來(lái)全新的用戶體驗(yàn)： 用戶不必再來(lái)回插拔SIM卡，而是直接通過(guò)與終端交互，通過(guò)APP或者云端，即可在全球范圍內(nèi)將終端智能設(shè)備連接到所選擇的當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)，且可動(dòng)態(tài)切換，使設(shè)備可以始終處于優(yōu)質(zhì)網(wǎng)速中。通過(guò)這種方式，eSIM不但增強(qiáng)了整體用戶體驗(yàn)，也為設(shè)備的管理分配帶來(lái)極大便利。
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vSIM卡：即virtual-SIM，虛擬SIM卡技術(shù)?？梢哉f(shuō)，vSIM就是eSIM的進(jìn)一步演進(jìn)，繼承了eSIM的功能，并完全消滅了卡體，直接依托通信模塊自身軟硬件實(shí)現(xiàn)通信。終端設(shè)備擁有vSIM功能的通信模塊，配合為vSIM特殊定制的底層軟件，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)置加密存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（IMSI、KI等）。在登陸網(wǎng)絡(luò)、鑒權(quán)、通信時(shí)，自動(dòng)處理相應(yīng)的邏輯，從而實(shí)現(xiàn)不需要實(shí)體SIM卡也能提供穩(wěn)定的通信體驗(yàn)。
eSIM和vSIM除了進(jìn)一步縮小甚至消滅了實(shí)體卡之外，它們更重要的功能是解除了用戶和運(yùn)營(yíng)商的直接綁定，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，切換運(yùn)營(yíng)商變得和切換WIFI一樣簡(jiǎn)單。但對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛脩粽承宰冃×?，這顯然不是一件好事，但是他們卻也在大力支持eSIM和vSIM，這又是為什么呢？
這個(gè)原因其實(shí)我們前面已經(jīng)提到了，就是物聯(lián)網(wǎng)。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的插拔式SIM卡已經(jīng)無(wú)法滿足其設(shè)備上網(wǎng)的需求了。例如，若一個(gè)設(shè)備需要全球***，但它在***過(guò)程中又需要全程聯(lián)網(wǎng)上報(bào)數(shù)據(jù)，那么負(fù)責(zé)這個(gè)設(shè)備的企業(yè)該怎么辦？辦一張有全球***功能的SIM卡？這樣的話***資費(fèi)就太貴了。在設(shè)備經(jīng)過(guò)的每個(gè)國(guó)家或區(qū)域辦一張本地SIM卡，每到一個(gè)新地方就換卡？這樣的話維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本又會(huì)太高。而eSIM/vSIM的空中寫(xiě)卡能力則能完美解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)備到達(dá)每個(gè)新區(qū)域前，僅需聯(lián)網(wǎng)更新下配置，到了新區(qū)域后就可以使用本地資費(fèi)上網(wǎng)了。所以，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生產(chǎn)商都會(huì)去追求這些新技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)的海量設(shè)備全部需要接入網(wǎng)絡(luò)，這一塊大蛋糕運(yùn)營(yíng)商自然不會(huì)放過(guò)。
物聯(lián)網(wǎng)SIM卡如何選
不同行業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)SIM卡的需求不同，我們可以總結(jié)出以下場(chǎng)景：
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網(wǎng)絡(luò)/SIM卡 |
特點(diǎn) |
典型行業(yè) |
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NB-IoT、2/3G |
傳輸速率<100Kbps，成本低，功耗低，覆蓋廣 |
三表（電表、水表、氣表）、POS機(jī)、共享單車、共享電動(dòng)車等 |
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4G、5G |
傳輸速率>1Mbps；功耗較高 |
車聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等 |
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備除了無(wú)線流量需求外，還需要以下兩個(gè)場(chǎng)景流量。
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海外流量：企業(yè)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備，銷售海外。使用海外流量，則需和多個(gè)海外運(yùn)營(yíng)商洽談，部分企業(yè)可能沒(méi)有海外渠道。典型的行業(yè)有車企（銷售海外）、物流、運(yùn)輸、保健等。
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不換卡切換運(yùn)營(yíng)商：因網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不好或訂購(gòu)套餐到期要更換運(yùn)營(yíng)商套餐，需要手工更換不同運(yùn)營(yíng)商SIM卡，人工成本高；典型的行業(yè)有新零售、運(yùn)輸?shù)取?/p>
