Grenzen überschreiten mit SIM-Karten in IoT-Geräten

Erstellt: September 18, 2020
Aktualisiert am: Juli 1, 2024

Wenn ich mein Telefon in die Hand nehme, ist eine SIM-Karte wahrscheinlich das Letzte, woran ich denke. Die meisten Menschen außerhalb der Telekommunikationsbranche wissen wahrscheinlich nicht viel über diese Stücke aus Plastik. Im einfachsten Sinne hilft eine SIM-Karte einem Telekommunikationsanbieter, Ihr Telefon zu identifizieren, sobald Ihr Telefon in Reichweite eines Mobilfunkturms kommt. Diese Karten sind wichtig, da sie Geräten eine einzigartige Identität verleihen, die dann mit Ihrem Mobilfunktarif und Ihrem Abrechnungskonto verknüpft werden kann. IoT-Ingenieure kümmern sich mehr um Ersteres, während Telekommunikationsunternehmen (nicht überraschend) mehr Wert auf Letzteres legen.

Es gibt bereits einige Komponenten, die Sie hinzufügen müssen, wenn Sie möchten, dass Ihr nächstes IoT-Produkt über zellulare Fähigkeiten verfügt. Die Verwendung einer SIM-Karte für IoT-Geräte, um Zugang zu Mobilfunknetzen zu erhalten, bietet einige Vorteile gegenüber zellularen Geräten ohne SIM-Karten. Es gibt einige andere Komponenten, die Sie benötigen, um Daten von einer SIM-Karte für die Verwendung mit lokalen Anbietern zugänglich zu machen. Schauen Sie sich unsere kurze Liste der wesentlichen Komponenten an, die Sie benötigen, wenn Sie eine SIM-Karte in Ihrem nächsten IoT-Produkt verwenden möchten.

UICCs und SIM-Karten für netzunabhängige IoT-Geräte

Um den Kontext hinter dieser Diskussion zu verstehen, sollte man beachten, dass die aktuelle Klasse von Subscriber Identity Module (SIM)-Karten in der Branche als Universal Integrated Circuit Cards (UICC) bekannt ist. Das damit verbundene Universal SIM (uSIM) ist ein logisches Modul für den Zugriff. Jeder, mit dem ich in der Branche gesprochen habe, verwendet SIM, uSIM und UICC fast austauschbar, aber ich werde versuchen, hier eine ausreichende Unterscheidung zu bieten.

In der jüngeren Vergangenheit wurde Ihre SIM-Karte verwendet, um Ihr Mobiltelefon ausschließlich an einen bestimmten Mobilfunknetzbetreiber (MNO, wie Verizon) oder einen mobilen virtuellen Netzwerkbetreiber (MVNO, im Grunde ein Unter-Netzwerk eines größeren Anbieters) zu binden. Sie konnten Ihre SIM-Karte mit Leichtigkeit in ein neues Telefon einlegen (wie bei AT&T-Telefonen), und Ihre Abonnenteninformationen würden mit dem neuen Telefon verknüpft. Es ist ein ziemlich einfaches Konzept, aber es war schmerzhaft, wenn Sie jemals Abonnenten-/Anbieterinformationen für ein bestimmtes Mobiltelefon ändern wollten. Sie mussten eine SIM-Karte im Gerät gegen eine austauschen, die mit Ihrem neuen Anbieter verknüpft war, oder Sie mussten hoffen, dass Ihr Mobiltelefon die Fernprovisionierung unterstützte.

Neuere Entwicklungen haben diese Dynamik verändert: UICCs, wie oben erwähnt, und virtuelle SIM. UICCs sind so nah wie möglich an netzunabhängigen SIM-Karten. Schlüsselberechtigungen, die erforderlich sind, um auf mehrere Anbieter zuzugreifen, werden auf eine Standard-SIM-Karte geschrieben. Bei einer UICC wird der Zugriff auf Software- oder Firmware-Ebene ausgewählt und auf Anbieterebene validiert. Bei virtueller SIM gibt es keine physische SIM-Karte; alles wird in der Cloud gespeichert und gesteuert. Dies hat zur Schaffung von Cloud-basierten MVNOs geführt.

Nano-SIM-Karten sind ideal für IoT-Produkte, die zellulare Dienste benötigen.

Trotz der Verfügbarkeit neuerer MVNO-Dienste scheinen sie im IoT-Bereich nicht Fuß gefasst zu haben, da diese cloud-basierten MVNOs im Grunde genommen nur Telekommunikationszugang weiterverkaufen. Entwickler können direkt zum primären Anbieter gehen und mobilen Zugang zu einem Rabatt erhalten.

Den altmodischen Weg zu gehen und bei einer physischen SIM-Karte zu bleiben, bietet einige Vorteile für Entwickler im IoT-Ökosystem:

Einfacher Wechsel der Karten zwischen Geräten. Sie müssen nicht durch eine Anwendungsschicht gehen oder Ihren virtuellen SIM-Anbieter direkt kontaktieren, um den Dienst zwischen Geräten zu verschieben. Ziehen Sie einfach die SIM aus einem Gerät und setzen Sie sie in ein anderes ein.
Größere Unterstützung für physische UICCs. Derzeit gibt es immer noch eine größere Unterstützung für physische SIM-Karten in Bezug auf die Netzabdeckung.
5G-kompatibel. Wenn Sie in einem 5G-Netzwerk arbeiten möchten, sind UICCs zukunftskompatibel.
Backup für eingebettete SIM. Einige drahtlose Modems haben eine eingebettete SIM im Modul (genannt eSIM oder SIM-on-Chip von einigen Komponentenherstellern). Sie können Ihre Konnektivitätsoptionen mit einem analogen Schalter (siehe unten) für die Schnittstelle mit einer zusätzlichen SIM erweitern.

Die primären Nachteile der Verwendung einer diskreten SIM-Karte und anderer Komponenten sind größerer Platzbedarf auf der Platine und das Fehlen der Fernprovisionierung durch Anbieter.

Komponentenoptionen für SIM-Karten in IoT-Geräten

Wenn Sie mit einer SIM-Karte in Ihrem nächsten IoT-Gerät arbeiten möchten, gibt es eine Reihe von Komponenten, die Sie benötigen, um mit der Karte zu interagieren und bei Bedarf Daten von ihr abzurufen. Hier sind einige Optionen für Ihr nächstes IoT-Produkt.

Semtech, ECLAMP2465T

Mit der zunehmenden Beliebtheit von industriellen IoT-Konzepten und -Designs ist der ECLAMP2465T EMI-Leitungsfilter von Semtech eine empfohlene Komponente für ESD-/EMI-Schutz an Takt-, I/O-, Reset- und Stromversorgungsleitungen für SIM-Karten. Diese Komponente bietet ESD-Schutz, der den IEC 61000-4-2 Level 4 Standards bis zu ±18 kV (Luft) und ±10 kV (Direktkontakt) entspricht. Dieser IC enthält eine zusätzliche TVS-Diode am VCC-Bus für zusätzlichen ESD-Schutz.

Schaltbild des ECLAMP2465T EMI-Leitungsfilter mit Abschlusswiderständen. Aus dem ECLAMP2465T Datenblatt.

ON Semiconductor, FSA2567MPX

Der FSA2567MPX von ON Semiconductor ist ein stromsparender Analogschalter für die Schnittstelle mit zwei SIM-Karten in einem einzigen System. Dual-SIM-Kartensysteme geben Ihnen die Flexibilität, zwischen mehreren Anmeldeinformationen zu wechseln. Diese Komponente wurde ungefähr zur gleichen Zeit wie die ersten Smartphones veröffentlicht, ist aber immer noch ein empfohlener Analogschalter für die Schnittstelle mit allgemeinen I/Os im Basisbandprozessor des Geräts. Dieser IC bietet eine niedrige Eingangskapazität auf Datenleitungen (10 pF) mit geringem Stromverbrauch (maximal 1 μA) und mindestens 160 MHz Bandbreite (-3 dB).

Der FSA2567MPX bietet geringes Übersprechen mit hoher Verstärkung bis zu einer Bandbreite von ~100 MHz. Aus dem FSA2567MPX-Datenblatt.

Infineon, SLM 97 Serie

IoT-Produkte müssen sicher sein, und die SLM 97 Serie von Sicherheitsmodulen von Infineon bietet eine Reihe von industrietauglichen Lösungen. Anwendungen für diese Komponenten umfassen eCall, industrielle IoT, V2X, intelligente Infrastruktur und verwandte Bereiche. Diese Module kommunizieren über Standard-Schnittstellen (I2C, SPI, ISO 7816, GPIO, SWP) mit AES 128/256-Verschlüsselung.

Infineon bietet ein Portfolio von Lösungen für die Sicherheit eingebetteter Systeme, die auf IoT-Produkte abzielen.

Weitere Komponenten für IoT-Produkte mit SIM-Karten

Mobile IoT-Produkte benötigen eine Reihe anderer Komponenten für die Kommunikation in Mobilfunknetzen und anderen Protokollen über SIM-Karten hinaus. Zellulare Modems umfassen die Schnittstellen, die Sie für die Kommunikation mit einer Karte benötigen, aber andere Komponenten umfassen:

Unabhängig davon, welchen Typ von IoT-Produkt Sie entwerfen möchten, können Sie die SIM-Karten für IoT-Geräte und andere Komponenten mit den fortgeschrittenen Such- und Filterfunktionen in Octopart finden. Wenn Sie Octopart verwenden, haben Sie eine Komplettlösung für Beschaffung und Lieferkettenmanagement. Sehen Sie sich unsere Seite mit integrierten Schaltkreisen an, um mit der Suche nach den benötigten Komponenten zu beginnen.

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