许多物联网项目要么没有像预期的那样迅速达到投资回报率,要么完全失败?事实上,只有 26% 的公司拥有他们认为完全成功的计划,60% 的计划甚至没有通过概念验证阶段。复杂性是罪魁祸首——复杂性源于需要处理许多不同技术层以成功部署物联网,以及层内的复杂性,例如连接性本身。本文介绍了细胞复杂性挑战,并展示了解决它的方法。


如何使用多 IMSI SIM 为可管理的全球物联网部署铺平道路?如何使用多 IMSI SIM 为可管理的全球物联网部署铺平道路?


细胞复杂性挑战


我们赞赏全球蜂窝网络的可用性,但每个网络背后都有独立的运营商,在大多数情况下都是商业企业;互操作性、开放性或可访问性不是他们最关心的问题,但正是这些属性是任何计划跨境部署的人都需要的,以实现可管理和可维护的全球实施。


物联网产品经理更愿意:


使用单一连接提供商在全球范围内进行部署,无需担心与每个国家/地区的本地移动网络运营商 (MNO) 达成交易


无论他们在哪里部署设备,都能获得一致的网络行为(NAT、防火墙、无线电类型)


控制每个国家/地区的每个设备使用哪个网络


操作单一连接管理平台,以集中方式管理所有 SIM 卡


用于物联网部署的漫游 SIM 卡和 eSIM 卡的缺点


有一段时间,漫游 SIM 卡似乎符合要求:与您“母国”的大型运营商合作,并利用他们在境外的漫游合作伙伴关系来获得国际连接。然而,很快就很明显,这有其自身的问题:您的设备将“放置”的漫游网络实际上可能与您的硬件不兼容,但您对这些网络是什么没有发言权。在您的祖国,您将只能获得您的家庭运营商的网络,除非您为您的设备配备第二个或更多的物理 SIM 卡 - 随着产品 SKU 的增加,这违背了获得“可管理和可维护”部署的想法。


近年来,出现了一种表面上似乎可以解决上述问题的技术:eSIM / eUICC – GSMA 标准,允许在标准硬件上通过无线方式基于云加载和激活 SIM 配置文件,无需在需要更换提供商时再处理更换物理 SIM 卡;无论是在新地区获得连接、更好的商业条件,还是来自为同一地区服务的不同提供商提供更好的技术支持。


然而,eSIM 实际上并没有可靠地解决任何问题,而是在混合中添加了其他问题。在深入探讨为什么 eSIM 不是蜂窝物联网的最佳发展方式之前,让我们首先介绍一种方法:多 IMSI SIM。IMSI 是您所在运营商的标识符,本质上是让您进入特定网络的关键。通常,一张 SIM 卡只保存一个 IMSI。然而,多 IMSI SIM 卡 - 您猜对了 - 预先配备了多个这些身份。此外,如果操作正确,这些 SIM 卡可以根据您设备所在的位置自动切换 IMSI,并通过每个国家/地区的最佳网络和无线电技术为 IoT 车队提供连接。


现在我们已经奠定了基础,是时候深入了解 IMSI 是什么、为什么它与您的 IoT 设备相关,以及拥有多个 IMSI 意味着什么。


什么是 IMSI?


IMSI 代表国际移动用户身份,唯一标识一个蜂窝用户。IMSI 的前 6 位数字代表 MCC(移动国家代码)和 MNC(移动网络代码)。MCC + MNC 组合可帮助任何网络快速识别您属于哪个家庭网络。


例如,如果您是美国的 AT&T 用户并在英国漫游,则 SIM 卡中的 MCC 将设置为 310(“美国”),而 MNC 将设置为 410(“AT&T”)。当您连接到英国的本地网络(例如 O2)时,该提供商 O2 会查看 MCC + MNC 组合并立即知道您是 AT&T 订户。然后,O2 会联系 AT&T 所谓的 Mobile Core,以对您进行身份验证和授权,并为您提供蜂窝网络访问权限。移动核心是任何无线网络的关键部分,它控制谁可以连接,以及数据如何从设备流向互联网等网络。


IMSI 中的其余(9 或 10)位数字唯一标识您在移动网络运营商 (MNO) 内的订阅。


单 IMSI SIM


每个 SIM 通常具有一个 IMSI 和一组表示蜂窝订阅配置文件的密钥。当您从传统移动网络运营商 (MNO) 获得 SIM 卡时,您会获得一张带有单一订阅配置文件的 SIM 卡,订阅配置文件由 IMSI 标识。


当您在一个国家/地区部署时,在大多数情况下,来自 MNO 的单个 IMSI SIM 是可行的解决方案。但是,当移动网络运营商在全国范围内没有良好的覆盖范围或出现中断时,它就不是一个理想的解决方案。


使用单 IMSI SIM 进行全球部署


如果您想使用单个 IMSI SIM 在多个国家/地区进行部署,您有两种选择:


区域关系


您与多个 MNO 协商交易,最终每个 MNO 获得一张 SIM 卡。


这种方法有许多缺点:


您必须为 SIM 使用多个 SKU,这使您的解决方案的可管理性变得复杂。您的设备必须安装有特定的 SIM 卡,具体取决于将在哪个国家/地区部署


您必须与多个连接管理平台集成(无论是编程 API,还是操作人员的 Web 控制台)


您的应用程序/设备软件必须处理不同的网络特性并适应网络行为。例如,MNO #1 可以有一个 60 秒的 UDP NAT 计时器,而 MNO #2 可以有一个 300 秒的 UDP NAT 计时器。您的应用程序需要以不同的方式处理这些细微的差异。


单一移动网络运营商全球漫游


全球部署的另一种选择是使用来自一个 MNO 的单个 IMSI SIM 并利用该 MNO 的漫游关系。


如前所述,这种方法也有许多缺点:


通过移动网络运营商漫游关系,每个国家通常只有一个网络可用。当特定国家/地区唯一可用的网络覆盖不佳或中断时,您将不会有后备。


您可能会受到一种称为网络转向的做法:与您签订合同的家庭提供商可能会强制您的设备停止使用一个网络并切换到特定国家/地区的另一个网络,而不考虑您的设备功能或偏好。这可能会导致实际连接丢失。


您可能会遇到高延迟,因为来自每个设备的流量必须通过特定国家/地区的 MNO 移动核心。例如,如果您在澳大利亚使用来自美国移动网络运营商的 SIM 卡进行部署,则您的设备和应用程序云之间的流量将始终通过美国的移动核心进行路由,从而导致往返时间较长。


什么是多 IMSI SIM 卡?


多 IMSI SIM 与传统的单 IMSI SIM 有很大不同。Multi-IMSI SIM 可以存储多个 IMSI,并根据设备所在位置进行切换。


每当您的设备启动时,蜂窝调制解调器都会扫描可用网络并将设备的位置作为国家/地区代码报告给 SIM 卡。SIM 卡已经具有预配置信息,可以选择提供该国家/地区最佳网络集的 IMSI,并使用 IMSI 进行响应。然后,您的设备使用该 IMSI 向访问过的蜂窝网络注册,以访问 Internet 并访问您的应用程序云。蜂窝调制解调器和 SIM 之间的交互基于 GSMA 标准,这使得将多 IMSI SIM 与各种蜂窝调制解调器一起使用变得容易。


IMSI 交换逻辑是 SIM 本地的;SIM 不需要与连接提供商的后端交谈来确定要使用的 IMSI。当您的设备在不同国家/地区之间移动并在新国家/地区启动时,或者您集中制造设备然后将它们发送到部署地点时,这使其成为理想的解决方案。


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多 IMSI SIM 与 eSIM / eUICC SIM


现在让我们重新审视之前勾勒的 eSIM 想法。使用eSIM / eUICC SIM是解决使用单个 SIM 进行全球部署问题的另一种方法。这里的想法是,您将在您的设备中安装一个符合 GSMA“eUICC”标准的特定 SIM 卡,然后根据您的设备所在位置根据需要下载不同的 SIM 卡配置文件。一张 eSIM 可以保存多个 SIM 配置文件作为休眠配置文件,但 只能激活一个。


eUICC SIM 上的每个 SIM 配置文件代表对 MNO 的一个订阅。


乍一看,这似乎是解决复杂性挑战的可行解决方案,但存在许多问题:


eUICC SIM 上仍然存储了多个 SIM 配置文件。每个 SIM 配置文件对应于对特定 MNO 的订阅。这导致您仍然必须使用多个连接管理平台并针对具有不同网络特性的多个移动核心进行集成的情况。


如果您在不同国家/地区首次启动设备时必须下载 SIM 配置文件,则开箱即用的体验并不是很好。


如果您选择在 SIM 上存储多个 SIM 配置文件的方法,您可能最终会为每个 SIM 配置文件付费,即使它们没有被使用。任何时候都只能有一个 SIM 配置文件处于活动状态,因此其他 SIM 配置文件作为备用 SIM 配置文件存在于 SIM 上,但同时会产生费用。


现在应该很明显,多 IMSI SIM 与 eSIM SIM 相比具有明显的优势,最终有助于解决蜂窝复杂性挑战。举个例子:微型移动领导者Lime需要一个简单的解决方案,以帮助他们在越来越多的国家/地区快速部署电动滑板车。他们的制造地点在中国,采用多 IMSI 解决方案使他们在将设备运送到全球 100 多个城市时完全不用担心连接问题。


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