物联网SIM卡的形式和功能

　　物联网（IoT）的发展及其独特的需求推动了物联网SIM卡的发展，IoTSIM卡是传统SIM卡的变体，旨在存储用户信息并将手机连接到蜂窝网络。

　　物联网设备必须在没有太多人为监督的情况下运行，更多的是与其他机器交互，而不是与人交互。物联网部署可能包括数千甚至数百万个设备，需要一个稳定、灵活和安全的网络连接。物联网SIM卡的设计考虑到了这些要求。但是物联网SIM卡是如何工作的呢？下面是它们的形式和功能的详细介绍。

　　物联网SIM卡地图

　　接触芯片包裹在保护塑料中，是标准SIM卡最重要的部分。该芯片包括一个处理器，配备有16-256kb的电子可擦除可编程只读存储器（也称为EEPROM），以及不同数量的只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。

　　SIM最初是为了验证消费者移动网络上的用户而开发的，SIM用作关于设备的独特信息的存储库，包括身份验证凭证和运营商数据，并充当允许设备访问蜂窝网络的密钥。SIM卡对于物联网应用尤其有用，因为当正确配置时，SIM卡允许开发人员对单个设备进行身份验证、跟踪位置、监控数据使用情况并管理自己的蜂窝数据网络。

　　数据存储和连接

　　移动电话的SIM卡通常存储一组认证凭证，允许设备连接到网络，包括安全密钥、位置信息和联系人IoT-SIM卡供应商提供的IoT-SIM卡具有类似功能，识别设备以接入网络，控制连接，管理安全功能并允许设备发送和接收数据。传统SIM卡和物联网SIM卡都包含以下识别信息：

　　集成电路卡ID（ICCID）

　　ICCID是分配给SIM卡的一种独特的数字组合，用作单个芯片的标识。ICCID编号也用于识别eSIM配置文件。在物理SIM卡中，iccid显示在外壳上，也存储在处理器内部。

　　身份验证密钥（Ki）

　　每个SIM卡都包含一个128位值形式的唯一身份验证密钥。全球移动通信系统协会（GSMA）分配Ki，它使用质询-响应交换对设备进行网络认证。实际的Ki不会通过网络传输，这使得无法进行拦截，并确保设备及其数据的安全。

　　位置区域标识（LAI）

　　公共陆地移动网（PLMN）的每个扇区都被分配一个标识符或LAI。LAI包含移动国家代码（MCC）、移动网络代码（MNC）和更具体的位置区号（LAC）。这种数据组合使网络能够精确定位SIM卡及其附属设备的位置。

　　物联网SIM卡外形尺寸

　　随着SIM技术的发展，随着最新的嵌入式表单完全放弃了它们各自独立的解剖结构，这些卡变得越来越小。早期移动电话中使用的原始信用卡大小的SIM卡（1FF）已不再使用，但市场上仍有其他类型的SIM卡。根据设备类型、环境条件、网络标准和所需数据速度等因素，在物联网部署中，一些形状因素比其他因素更有效。当连接的设备必须在各种极端温度或恶劣条件下工作时，最好选择工业级SIM卡。

　　可在2FF-4FF，这些坚固的卡提供额外的保护层，以防止振动和变质。以下是适用于物联网的四种SIM形式因素的细分：

　　迷你SIM卡（2FF）

　　Mini-SIM是在上世纪90年代中期推出的，它的接触芯片与较大的1FF相匹配，以适应较小的移动设备。它长约25毫米，宽15毫米，是三张可移动SIM卡中最大的一张。迷你SIM卡通常用于自动售货机和车辆跟踪中的物联网应用。

　　微型SIM卡（3FF）

　　由于处理器与Mini-SIM基本相同，Micro-SIM在更小的封装中提供了相同的存储和身份验证功能。尺寸为15mm×12mm的Micro-SIM是其前代产品的一半大小，可以轻松地安装到更紧凑的物联网设备中，如平板电脑、调度单元和移动医疗设备。

　　纳米SIM（4FF）

　　尽管处理器和内存与Mini-SIM和Micro-SIM相同，Nano-SIM（4FF）目前提供的最小可移动卡选件为12.3mm×8.8mm。Nano-SIM的厚度也比Micro-SIM薄15%左右，适用于移动支付设备和可穿戴设备等物联网应用。

　　嵌入式SIM卡（eSIM或eUICC）

　　嵌入式SIM（eSIM）也被称为嵌入式通用集成电路卡（eUICC），由于其在物联网应用方面的巨大潜力，引起了广泛关注。根据最近的一份报告，eSIM可能成为物联网的最佳移动交换解决方案，因为它使运营商能够更好地控制漫游成本和连接质量。目前最小的SIM为6mm×5mm，eSIM直接焊接到移动设备内部的板上，使其在恶劣条件下更具弹性。由于SIM卡已经嵌入设备中，用户无需安装或更换可拆卸卡，这为希望部署数千台联网无线设备的企业节省了大量时间。eSIM还可以更好地抵抗外界干扰，如振动和碎片，并且由于其较小的尺寸，使得设备设计更加灵活。但是eSIM还有另一个更值得注意的功能远程配置，即无需更换SIM卡就可以管理多个设备身份。

　　物联网应用

　　随着市场的爆炸式增长，硬件制造商正在设计带有物联网应用的SIM卡变体，物联网SIM卡提供商正在选择这些应用。工业级物联网SIM卡可在-40℃至105℃的温度下工作，使其成为应急响应、天气监测和工业物联网（IIoT）等用例的最佳选择。

　　最终，物联网SIM卡的用途与传统的移动电话SIM卡不同。它们在连接的设备和云之间提供了一个链接，在这里收集的数据可以通过物联网管理平台进行聚合和访问。物联网SIM卡专注于管理大型设备组，在以下领域提供了更大的灵活性和支持：

　　数据使用

　　在某些部署情况下，物联网SIM卡以不同的速率收集和传输数据，因此连接服务提供商通常会提供聚合数据包，这些数据包是根据公司的特定需求定制的，并允许整个设备组从单个数据使用限制中提取数据。

　　长寿

　　一旦部署，物联网设备可能不容易访问，例如，如果它们在地下深处的矿井内或附着在海洋中的浮标上。因此，设备及其所有组件（包括SIM卡）的寿命至关重要。工业级可移动物联网SIM卡提供了更长的使用寿命和坚固性，但eSIM为难以触及的部署提供了最佳解决方案。eSIM被设计为在其所嵌入的设备的生命周期内持续使用，是物联网应用的最佳选择。

　　网络连接

　　物联网SIM卡配备在多个网络之间漫游。例如，如果物联网部署用于车辆跟踪，单个设备将自动连接到给定区域内最强的网络。兼容的蜂窝网络将取决于提供商，但许多物联网项目使用与智能手机相同的2G、3G、4GLTE和CatM1蜂窝网络进行连接。其他网络，如LoRaWAN、NBIoT和Sigfox是为物联网设计的低功耗广域网，在许多应用中可能是可行的选择。

　　远程资源调配（eSIM）

　　虽然漫游物联网SIM卡在网络连接方面提供了一些灵活性，但eSIM允许更大的自由度。在制造时，GSMA的eSIM规范配备了一个“引导”配置文件，以允许设备与网络的初始连接。然后，移动网络运营商发送一个SIM配置文件来覆盖引导。如果将来需要更换到另一个网络提供商，新的运营商可以向芯片发送新的SIM配置文件，替换第一个配置文件。这种切换SIM卡身份的能力被称为远程配置，它为需要更换运营商的物联网部署提供了极大的简化，而不是派遣人员到现场更换每台设备上的SIM卡，物联网管理器可以远程进行转换，从而大大节省了成本和时间。
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