Ultrapassando Fronteiras com Cartões SIM em Dispositivos IoT

Criada: Setembro 18, 2020
Atualizada: Julho 1, 2024

Quando pego meu telefone, um cartão SIM é provavelmente a última coisa em que penso. A maioria das pessoas fora da indústria de telecomunicações provavelmente não sabe muito sobre essas peças de plástico. No sentido mais simples, um cartão SIM ajuda uma operadora de telecomunicações a identificar seu telefone assim que seu telefone entra no alcance de uma torre celular. Esses cartões são importantes pois fornecem aos dispositivos uma identidade única, que pode então ser vinculada de volta ao seu plano de telefone móvel e à sua conta de cobrança. Engenheiros de IoT se importam mais com o primeiro aspecto, enquanto as telecomunicações (sem surpresa) se importam mais com o último.

Já existem alguns componentes que você precisará adicionar se quiser que seu próximo produto IoT tenha capacidades celulares. Usar um cartão SIM para dispositivos IoT para ganhar acesso a redes celulares oferece algumas vantagens sobre dispositivos capazes de celular sem cartões SIM. Existem alguns outros componentes que você precisará para acessar dados de um cartão SIM para uso com operadoras locais. Dê uma olhada na nossa lista curta dos componentes essenciais que você precisará se quiser usar um cartão SIM no seu próximo produto IoT.

UICCs e Cartões SIM para Dispositivos IoT Agnósticos de Operadora

Para entender o contexto por trás desta discussão, deve-se notar que a classe atual de cartões de módulo de identidade do assinante (SIM) é conhecida na indústria como cartões de circuito integrado universal (UICC). O SIM universal relacionado (uSIM) é um módulo lógico para acessar. Todos com quem conversei na indústria usam SIM, uSIM e UICC quase que indistintamente, mas tentarei fornecer distinção suficiente aqui.

No passado recente, seu cartão SIM era usado para vincular seu aparelho exclusivamente a um operador de rede móvel específico (MNO, como a Verizon), ou a um operador de rede móvel virtual (MVNO, basicamente uma sub-rede em uma operadora maior). Você poderia trocar seu cartão SIM para um novo telefone com facilidade (como com telefones da AT&T), e suas informações de assinante seriam vinculadas ao novo telefone. É um conceito bastante simples, mas era um incômodo se você quisesse mudar as informações de assinante/operadora para um aparelho específico. Você precisava trocar um cartão SIM no dispositivo por um que estivesse vinculado à sua nova operadora, ou tinha que esperar que seu aparelho suportasse provisionamento remoto.

Avanços recentes mudaram essa dinâmica: UICCs como mencionado acima e SIM virtual. UICCs são o mais próximo que você pode chegar de cartões SIM agnósticos de operadora. Credenciais-chave necessárias para acessar múltiplas operadoras são escritas em um cartão SIM padrão. Em um UICC, o acesso é escolhido no nível do software ou firmware, e o acesso é validado no nível da operadora. Em SIM virtual, não há cartão SIM físico; tudo é armazenado e controlado na nuvem. Isso levou à criação de MVNOs baseados na nuvem.

Cartões SIM Nano são ideais para produtos IoT que requerem serviços celulares.

Apesar da disponibilidade de novos serviços MVNO, eles não parecem ter ganhado popularidade no espaço IoT porque esses MVNOs baseados em nuvem basicamente revendem acesso de telecomunicações. Os desenvolvedores podem ir diretamente ao operador primário e obter acesso móvel com desconto.

Seguir o caminho tradicional e manter-se com um cartão SIM físico oferece alguns benefícios para os desenvolvedores do ecossistema IoT:

Trocar cartões entre dispositivos facilmente. Você não precisa passar por uma camada de aplicação ou contatar diretamente seu provedor de SIM virtual para mover o serviço entre dispositivos. Simplesmente retire o SIM de um dispositivo e coloque-o em outro.
Maior suporte para UICCs físicos. Atualmente, ainda há maior suporte para cartões SIM físicos em termos de cobertura de rede.
Compatível com 5G. Se você vai operar em uma rede 5G, os UICCs são compatíveis com as tecnologias futuras.
Backup para SIM embutido. Alguns modems sem fio possuem um SIM embutido dentro do módulo (chamado eSIM, ou SIM-on-chip por alguns fabricantes de componentes). Você pode expandir suas opções de conectividade com um interruptor analógico (veja abaixo) para interface com um SIM adicional.

As principais desvantagens de usar um cartão SIM discreto e outros componentes são o maior espaço na placa e a falta de provisionamento remoto pelos provedores.

Opções de Componentes para Cartões SIM em Dispositivos IoT

Se você quer trabalhar com um cartão SIM no seu próximo dispositivo IoT, há uma série de componentes que você precisará para interagir com o cartão e extrair dados dele conforme necessário. Aqui estão algumas opções para o seu próximo produto IoT.

Semtech, ECLAMP2465T

Com os conceitos e designs de IoT industrial ganhando popularidade, o filtro de linha EMI ECLAMP2465T da Semtech é um componente recomendado para proteção ESD/EMI em linhas de relógio, I/O, reset e alimentação para cartões SIM. Este componente oferece proteção ESD atendendo aos padrões IEC 61000-4-2 Nível 4 até ±18 kV (ar) e ±10 kV (contato direto). Este IC inclui um diodo TVS adicional no barramento VCC para proteção ESD adicional.

Esquema do filtro de linha EMI ECLAMP2465T com resistores de terminação. Do datasheet do ECLAMP2465T.

ON Semiconductor, FSA2567MPX

O FSA2567MPX da ON Semiconductor é um interruptor analógico de baixa potência para interface com dois cartões SIM em um único sistema. Sistemas com duplo cartão SIM oferecem flexibilidade para alternar entre vários conjuntos de credenciais. Este componente foi lançado aproximadamente na mesma época que os primeiros smartphones, mas ainda é um interruptor analógico recomendado para interface com I/Os de propósito geral no processador de base do dispositivo. Este IC fornece baixa capacitância de entrada em linhas de dados (10 pF) com baixo consumo de energia (1 μA máx) e pelo menos 160 MHz de largura de banda (-3 dB).

O FSA2567MPX oferece baixa diafonia com alto ganho até uma largura de banda de ~100 MHz. Do datasheet do FSA2567MPX.

Infineon, Série SLM 97

Produtos IoT precisam ser seguros, e a série SLM 97 de módulos de segurança da Infineon oferece uma gama de soluções de grau industrial. As aplicações para esses componentes incluem eCall, IoT industrial, V2X, infraestrutura inteligente e áreas relacionadas. Esses módulos se comunicam via interfaces padrão (I2C, SPI, ISO 7816, GPIO, SWP) com criptografia AES 128/256.

A Infineon oferece um portfólio de soluções para a segurança de sistemas embarcados voltadas para produtos IoT.

Outros Componentes para Produtos IoT com Cartões SIM

Produtos móveis IoT precisarão de vários outros componentes para se comunicarem em redes celulares e outros protocolos além de cartões SIM. Modems celulares incluem as interfaces de que você precisa para se comunicar com um cartão, mas outros componentes incluem:

Não importa que tipo de produto IoT você queira projetar, você pode encontrar os cartões SIM para dispositivos IoT e outros componentes com os recursos avançados de busca e filtragem no Octopart. Quando você usa o Octopart, você terá uma solução completa para sourcing e gestão da cadeia de suprimentos. Dê uma olhada na nossa página de circuitos integrados para começar a procurar pelos componentes de que precisa.

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