Vượt qua Ranh giới với Thẻ SIM trong Thiết bị IoT

Created: Tháng Chín 18, 2020
Updated: Tháng Bảy 1, 2024

Khi tôi cầm điện thoại lên, thẻ SIM có lẽ là thứ cuối cùng tôi nghĩ đến. Hầu hết mọi người ngoài ngành viễn thông có lẽ không biết nhiều về những mảnh nhựa này. Một cách đơn giản nhất, thẻ SIM giúp nhà mạng xác định điện thoại của bạn mỗi khi điện thoại của bạn đi vào phạm vi của một trạm gốc. Những thẻ này quan trọng vì chúng cung cấp cho thiết bị một danh tính độc đáo, có thể sau đó được liên kết trở lại với kế hoạch điện thoại di động và tài khoản thanh toán của bạn. Các kỹ sư IoT quan tâm nhiều hơn về phần trước, trong khi các công ty viễn thông (không ngạc nhiên) quan tâm nhiều hơn về phần sau.

Đã có một số linh kiện bạn sẽ cần thêm vào nếu bạn muốn sản phẩm IoT tiếp theo của mình có khả năng kết nối di động. Sử dụng thẻ SIM cho thiết bị IoT để truy cập vào mạng di động mang lại một số lợi thế so với các thiết bị có khả năng kết nối di động mà không cần thẻ SIM. Có một số linh kiện khác bạn sẽ cần để truy cập dữ liệu từ thẻ SIM để sử dụng với các nhà mạng địa phương. Hãy xem danh sách ngắn gọn các linh kiện cần thiết mà bạn sẽ cần nếu bạn muốn sử dụng thẻ SIM trong sản phẩm IoT tiếp theo của mình.

UICCs và Thẻ SIM cho Thiết bị IoT Không Phụ thuộc vào Nhà Mạng

Để hiểu ngữ cảnh đằng sau cuộc thảo luận này, người ta nên lưu ý rằng lớp thẻ SIM hiện tại được biết đến trong ngành là thẻ mạch tích hợp toàn cầu (UICC). SIM toàn cầu liên quan (uSIM) là một mô-đun logic để truy cập Mọi người tôi đã nói chuyện trong ngành sử dụng SIM, uSIM và UICC gần như có thể thay thế cho nhau, nhưng tôi sẽ cố gắng cung cấp sự phân biệt đủ rõ ràng ở đây.

Trong quá khứ gần đây, thẻ SIM của bạn được sử dụng để liên kết điện thoại của bạn một cách độc quyền với một nhà điều hành mạng di động cụ thể (MNO, như Verizon), hoặc một nhà điều hành mạng di động ảo (MVNO, cơ bản là một mạng phụ trên một nhà mạng lớn hơn). Bạn có thể chuyển thẻ SIM của mình vào một điện thoại mới một cách dễ dàng (như với điện thoại AT&T), và thông tin thuê bao của bạn sẽ được liên kết với điện thoại mới. Đó là một khái niệm khá đơn giản, nhưng nó là một phiền toái nếu bạn bao giờ muốn thay đổi thông tin thuê bao/nhà mạng cho một điện thoại cụ thể. Bạn cần phải thay thẻ SIM trong thiết bị cho một thẻ được liên kết với nhà mạng mới của bạn, hoặc bạn phải hy vọng rằng điện thoại của mình hỗ trợ cấu hình từ xa.

Những tiến bộ gần đây đã thay đổi động thái này: UICCs như đã đề cập ở trên và SIM ảo. UICCs gần như bạn có thể có được thẻ SIM không phụ thuộc vào nhà mạng. Các thông tin quan trọng cần thiết để truy cập nhiều nhà mạng được viết lên một thẻ SIM tiêu chuẩn. Trong một UICC, việc truy cập được chọn ở cấp độ phần mềm hoặc firmware, và việc truy cập được xác thực ở cấp độ nhà mạng. Trong SIM ảo, không có thẻ SIM vật lý; mọi thứ được lưu trữ và kiểm soát trên đám mây. Điều này đã dẫn đến việc tạo ra các MVNO dựa trên đám mây.

Thẻ SIM Nano là lý tưởng cho các sản phẩm IoT cần dịch vụ di động.

Mặc dù có sự xuất hiện của các dịch vụ MVNO mới, chúng dường như chưa thực sự phổ biến trong lĩnh vực IoT bởi vì những MVNO dựa trên đám mây này cơ bản là đang bán lại quyền truy cập viễn thông. Các nhà phát triển có thể trực tiếp liên hệ với nhà cung cấp dịch vụ chính và nhận được quyền truy cập di động với mức giá giảm.

Chọn cách thức truyền thống và sử dụng thẻ SIM vật lý mang lại một số lợi ích cho các nhà phát triển hệ sinh thái IoT:

Dễ dàng chuyển đổi thẻ giữa các thiết bị. Bạn không cần phải qua một lớp ứng dụng hay liên hệ trực tiếp với nhà cung cấp SIM ảo để chuyển dịch vụ giữa các thiết bị. Chỉ cần rút thẻ SIM từ thiết bị này và đặt vào thiết bị khác.
Hỗ trợ tốt hơn cho UICC vật lý. Hiện tại, vẫn có sự hỗ trợ lớn hơn cho thẻ SIM vật lý về phạm vi mạng lưới.
Tương thích với 5G. Nếu bạn định hoạt động trên mạng 5G, UICC có khả năng tương thích về phía trước.
Dự phòng cho SIM tích hợp. Một số modem không dây có SIM tích hợp bên trong mô-đun (gọi là eSIM, hoặc SIM-on-chip bởi một số nhà sản xuất linh kiện). Bạn có thể mở rộng các lựa chọn kết nối của mình với một công tắc analog (xem bên dưới) để kết nối với một SIM bổ sung.

Nhược điểm chính khi sử dụng thẻ SIM rời và các linh kiện khác là chiếm nhiều không gian trên bảng mạch và thiếu khả năng cung cấp từ xa từ các nhà cung cấp.

Lựa chọn linh kiện cho thẻ SIM trong thiết bị IoT

Nếu bạn muốn làm việc với một thẻ SIM trong thiết bị IoT tiếp theo của mình, có một số linh kiện bạn sẽ cần để kết nối với thẻ và trích xuất dữ liệu từ nó khi cần. Dưới đây là một số lựa chọn cho sản phẩm IoT tiếp theo của bạn.

Semtech, ECLAMP2465T

Với các khái niệm và thiết kế IoT công nghiệp ngày càng phổ biến, bộ lọc dòng EMI ECLAMP2465T từ Semtech được khuyến nghị cho bảo vệ ESD/EMI trên các đường clock, I/O, reset và nguồn cho thẻ SIM. Linh kiện này cung cấp bảo vệ ESD đạt tiêu chuẩn IEC 61000-4-2 Cấp 4 lên đến ±18 kV (qua không khí) và ±10 kV (tiếp xúc trực tiếp). IC này bao gồm một diode TVS bổ sung trên bus VCC cho bảo vệ ESD thêm.

Sơ đồ bộ lọc EMI ECLAMP2465T với các điện trở kết thúc. Từ tài liệu dữ liệu ECLAMP2465T.

ON Semiconductor, FSA2567MPX

FSA2567MPX từ ON Semiconductor là một công tắc analog tiêu thụ điện năng thấp để kết nối với hai thẻ SIM trong một hệ thống. Hệ thống thẻ SIM kép mang lại cho bạn sự linh hoạt để chuyển đổi giữa nhiều bộ thông tin xác thực. Linh kiện này được ra mắt lần đầu tiên vào khoảng cùng thời gian với những chiếc smartphone đầu tiên, nhưng vẫn là một công tắc analog được khuyến nghị để kết nối với các I/O chung trong bộ xử lý cơ sở của thiết bị. IC này cung cấp dung lượng đầu vào thấp trên các đường dữ liệu (10 pF) với mức tiêu thụ điện năng thấp (tối đa 1 μA) và ít nhất 160 MHz băng thông (-3 dB).

FSA2567MPX cung cấp độ nhiễu thấp với hiệu suất cao lên đến khoảng băng thông 100 MHz. Từ tài liệu dữ liệu FSA2567MPX.

Infineon, Sê-ri SLM 97

Sản phẩm IoT cần phải được bảo mật, và sê-ri mô-đun bảo mật SLM 97 từ Infineon cung cấp một loạt các giải pháp cấp công nghiệp. Các ứng dụng cho những linh kiện này bao gồm eCall, IoT công nghiệp, V2X, cơ sở hạ tầng thông minh, và các lĩnh vực liên quan. Những mô-đun này giao tiếp qua các giao diện tiêu chuẩn (I2C, SPI, ISO 7816, GPIO, SWP) với mã hóa AES 128/256.

Infineon cung cấp một danh mục các giải pháp cho bảo mật hệ thống nhúng nhắm vào sản phẩm IoT.

Các Linh Kiện Khác cho Sản Phẩm IoT với Thẻ SIM

Sản phẩm IoT di động sẽ cần một số linh kiện khác để giao tiếp trên các mạng di động và các giao thức khác ngoài thẻ SIM. Modem di động bao gồm các giao diện bạn cần để giao tiếp với thẻ, nhưng các linh kiện khác bao gồm:

Dù bạn muốn thiết kế sản phẩm IoT loại nào, bạn có thể tìm thấy thẻ SIM cho thiết bị IoT và các linh kiện khác với các tính năng tìm kiếm và lọc tiên tiến trên Octopart. Khi bạn sử dụng Octopart, bạn sẽ có một giải pháp hoàn chỉnh cho việc tìm nguồn cung và quản lý chuỗi cung ứng. Hãy xem trang mạch tích hợp của chúng tôi để bắt đầu tìm kiếm các linh kiện bạn cần.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.