Pull to refresh
1214.6
МТС
Про жизнь и развитие в IT

Что важно знать о технологии eSIM IoT/M2M для B2B рынка?

Reading time11 min
Views19K
Умные устройства стали окружать нас повсеместно: дома, на улице, на работе, не говоря уже о современном заводе или автомобиле. Этим устройствам для функционирования необходима мобильная связь. eSIM – это технология, которая позволяет удалённо загружать абонентский профиль в IoT и M2M оборудование.

Абонентский профиль загружается на встроенный в оборудование eSIM-микрочип. Обычная SIM-карта и SIM-чип не позволяют изменить владельца без похода к оператору связи и замены физического носителя. Технология eSIM позволяет удаленно «перепрошить» устройство и загрузить туда новый абонентский профиль.

Использование eSIM упрощает процедуру тестирования устройств интернета вещей, снижает себестоимость и затраты на логистику и обслуживание SIM-карт. Технология позволяет повысить и надежность оборудования: устройство можно сделать полностью герметичным, а форм-фактор SIM-чипа делает его практически не подверженным внешнему влиянию, такому как перепады температур или вибрации.


Рис. 1. Форм-факторы SIM-карт и SIM-чипа MFF2

Оборудование реализует свое функциональное предназначение посредством установленной SIM-карты IoT/M2M: отправляет или получает через интернет инструкции к действию или собранную информацию (например, отправка показаний электросчётчиков или получение команды автосигнализацией на разблокировку дверей автомобиля); или по входящему звонку/SMS выполняет соответствующую инструкцию (например, открытие шлагбаума во дворе или включение отопления в загородном доме).

Такой подход распространён при штучном использовании IoT/M2M оборудования, при котором можно пренебречь (по сравнению с массовым использованием) тратой ресурсов владельца IoT/M2M оборудования на предварительную настройку, проверку функциональности и обслуживание оборудования.

Виды SIM-карт

Форм-факторы SIM-карт бывают нескольких видов:

  • Mini-SIM (в простонародье обычная SIM) – формат 2FF;
  • Micro-SIM – формат 3FF;
  • Nano-SIM – формат 4FF.

Однако в случае, когда речь идет о какой-то более массовой истории, либо о серийном оборудовании, то использование «обычной SIM-карты» имеет ряд недостатков.

Например, если устройство эксплуатируется в неблагоприятной уличной среде, то рано или поздно мы вспомним один из постулатов, что «электрика – это наука о контактах»; другими словами, со временем контакты в SIM-слоте IoT/M2M оборудования окислятся и потеряется электрическая связанность с SIM-картой, а IoT/M2M оборудование потеряет требуемую функциональность.

Или если мы ведем речь о большом количестве однотипных устройств и задач:

  • сборе информации со счетчиков воды, электричества, газа;
  • сборе информации с датчиков в распределённых локациях;
  • управлении освещением;
  • услугах связи для автомобилей корпоративных парков и т.п.;

то установка, обслуживание и замена с SIM-карт при большом количестве устройств становятся затруднительными и затратными.

SIM-чипы

Решить проблемы с надёжностью SIM-карты можно, если при производстве M2M устройств сразу использовать не обычную SIM-карту, а так называемый SIM-чип стандарта MFF2 (см. картинку). SIM-чип впаивается при производстве в оборудование и вместе с иными элементами для защиты от агрессивной внешней среды может покрываться защитным слоем лака. SIM-чип выполняет ту же функциональную роль, что и пластиковая SIM-карта. В дополнении, у SIM-чипа есть ещё дополнительные преимущества: начиная с маленьких размеров, позволяющих уменьшить габариты оборудования; до дополнительных параметров надёжности и отказоустойчивости. МТС более 10 лет поставляет SIM-чипы для IoT/М2М рынка, подробности про SIM-чипы доступны по ссылке: moskva.mts.ru/business/internet-veshhej-iot/simchipi.


Рис. 2. Фото SIM-чипа MFF2

SIM-чипы, как и SIM-карты, в соответствии с законодательством РФ, операторы связи передают своим абонентам только после заключения Договора на оказание услуг связи. Заводы производители IoT/M2M оборудования (далее Завод), получающие и впаивающие SIM-чипы от оператора связи не являются конечными пользователями IoT/M2M оборудования. Заводы продают оборудование на внешний рынок. Именно здесь появляется особенность SIM-чипов, связанная с их «неизвлекаемостью». При перепродаже IoT/M2M оборудования с впаянным SIM-чипом его нельзя изъять и установить новый (всё же запаяно), потому требуется корректное перезаключение Договора на каждый SIM-чип с новым пользователем оборудования или корректного заведения в ЕСИА (в соответствии с законом «О связи»).

Процедура перезаключения Договора на каждый SIM-чип может затянуться при увеличении объёмов и количества клиентов, не говоря уже о случаях переоформления, если оборудование продаётся помимо РФ ещё и в другие страны.

У Заводов и клиентов в дальнейшем могут возникать вопросы уже не сколько технические, сколько административные. Что будет, если устройство сделали в одном регионе РФ, а используется в другом? Кто заключает Договор на оказание услуг связи с оператором связи? Кто и как оплачивает услуги связи на этих устройствах? Если пользователь и владелец оборудования разные организации, то как быть с дебиторской задолженностью? Как правильно переоформлять номера с лицевого счета производителя на лицевой счет пользователя устройства?

Как минимум, для закрытия подобных вопросов можно использовать разработанную Ассоциацией GSM технологию Remote SIM Provisioning (RSP) для eSIM M2M (далее технология eSIM M2M).

Две технологии eSIM

Нужно сделать уточнение, что на текущий момент в мире есть 2 технологии eSIM от GSMA:

  1. eSIM M2M, ссылка на первоисточник с описанием технологии для IoT/M2M, стандарт SGP.02: www.gsma.com/esim/esim-m2m-specifications.
  2. eSIM Consumer, ссылка на первоисточник технологии для смартфонов, стандарт SGP.21: www.gsma.com/esim/esim-specification.

Большинство наших читателей много раз слышали о ней, а некоторые даже воспользовались технологией eSIM Consumer – технология eSIM для смартфонов, когда для «загрузки SIM-карты» требуется сканировать QR-код.


Рис. 3. Пример технологии eSIM для Смартфонов

Но что же делать с IoT/M2M устройствами? Ведь у них может не быть камеры, клавиатуры, экрана.


Рис. 4. Упрощённое изображение счётчика воды с встроенным SIM-чипом

Спросим проще:
— Как счётчиком воды без камеры можно отсканировать QR-код?
— Ответ: никак!
— Но ведь как-то удалённо «по воздуху» МТС загружает цифровую SIM-карту в оборудование? Как?

На все эти вопросы может ответить технология eSIM IoT/M2M.

Технология eSIM M2M

Технология eSIM M2M подразумевает под собой экосистему, которая состоит из нескольких составляющих:

  1. eUICC-чипы для IoT/M2M (далее eSIM-чипы), впаянные в IoT/M2M оборудование на заводе-изготовителе оборудования.
  2. Система RSP (Remote SIM Provisioning), установленная у оператора связи – для организации загрузки «по воздуху» цифровой SIM-карты в eSIM-чип.

eUICC (чип/карта) – с точки зрения форм-фактора выглядит как обычная SIM-карта/чип, но внутри имеет другую аппаратную и программную «начинку», которая работает по стандарту SGP.02 (Remote Sim Provisioning для eSIM M2M), т.е. поддерживает технологию eSIM M2M. В соответствии с со стандартом SGP.02, eSIM-чип позволяет удалённо записывать в себя цифровую SIM-карту, иными словами, выполнять удаленно по радиосети (говорят «по воздуху») операцию аналогичную установке новой SIM-карты на оборудование без камеры и экрана. Форм-фактор eSIM-карты удобно использовать в конструкторских подразделениях Заводов при прототипировании и отладке штучных экземпляров оборудования, а массовое производство для коммерческой продажи уже выполняется с форм-фактором eSIM-чипа MFF2.

Компания МТС в 2020 году запустила в коммерческую эксплуатацию платформу Subscription Manager (класса RSP), которая обеспечивает процесс удалённого управления eSIM для M2M/IoT.


Рис. 5. Схематическое изображение загрузки цифровой SIM-карты в оборудование с eSIM

Платформа Subscription Manager для управления eSIM IoT/M2M состоит из двух функциональных модулей:

  • SM-DP (Subscription Manager Data Preparation) – подготавливает информацию, которую надо будет загрузить на eSIM-чип (IMSI, ICCID абонента и т.п.). По сути, является хранилищем цифровых абонентских SIM-карт, которые «по воздуху» будут загружены на eSIM-чип.
  • SM-SR (Subscription Manager Secure Routing) – выполняет доставку «по воздуху» команд управления от SM-DP до eSIM-чипа. Например, полностью обеспечивает загрузку «по воздуху» цифровых абонентских SIM-карт на eSIM-чипы.

Для простоты назовем цифровую абонентскую SIM-карту, предназначенную для загрузки «по воздуху» на eSIM-чип – профилем абонента или просто профиль.

Кроме самой платформы Subscription Manager, согласно спецификации GSMA, в экосистеме eSIM есть и другие участники:

  • EUM – аккредитованный GSMA производитель eSIM-чипов.
  • CI – центр выдачи электронных сертификатов GSMA. Используется для обеспечения требуемого уровня безопасности в экосистеме eSIM.
  • Operator – инфраструктура оператора связи, с которой происходит интеграция экосистемы eSIM.


Рис. 6. Экосистема eSIM M2M

Взаимодействие между элементами экосистемы осуществляется по стандартизированным GSMA протоколам (API) ES1 – ES8, каждый из которых содержит определенный набор команд, с помощью которых и происходит информационный обмен между элементами. Это заранее определённый набор команд, с помощью которых реализуется функциональность eSIM, например, команда «Загрузить профиль», «Удалить профиль», получить информацию о статусе eSIM, «Активировать профиль», сделать профиль профилем по умолчанию на eSIM и т.п.

Другими словами, GSMA даёт инструмент — некую закрытую и гарантированно работающую экосистему eSIM с набором API, а вот как этот инструмент встроить в свои бизнес-процессы и в свою инфраструктуру, чтобы приносить конечную ценность от eSIM абоненту, каждый оператор связи решает сам.

Логика работы бизнес подсистемы операторов связи (BSS – business support system) с технологией eSIM M2M не покрывается стандартами GSMA и реализация этого процесса остаётся на усмотрение оператора связи. Рассмотрим ниже пример встраивания и работы технологии eSIM M2M в операторе связи.

Пример работы eSIM M2M в сети оператора связи

В качестве примера взаимодействия BSS оператора связи и экосистемы eSIM приведём пример удалённой загрузки «по воздуху» профилей в IoT/M2M оборудование с eSIM.

Вводные данные: абонент (В2В клиент) заключил Договор на оказание услуг на десять тысяч единиц IoT/M2M оборудования с eSIM M2M.

Задача: от оператора связи требуется загрузить на эти десять тысяч единиц IoT/M2M оборудования соответствующие абонентские профили.

Описание того, что происходит внутри оператора связи:

  1. В момент заключения Договора на сети оператора отрабатывается множество бизнес-процессов, начиная от внесения паспортных данных абонента и обработки списка номеров eSIM-чипов до принятия решения о необходимости удалённой загрузки десяти тысяч профилей на eSIM оборудование абонента, согласно списку установленных там eSIM-чипов. BSS оператора информирует SM-DP о необходимости загрузки десяти тысяч профилей на eSIM-чипы.
  2. SM-DP по каждому из десяти тысяч профилей передаёт запрос на загрузку на SM-SR.
  3. SM-SR формирует специальное служебное SMS с инструкциями для каждого eSIM-чипа, и отправляет его через SMS-центр на каждый eSIM-чип.
  4. Оборудование абонента включено и зарегистрировано в мобильной сети (регистрация в мобильной сети выполняется с помощью загрузочного профиля (bootstrap), который есть на всех eSIM-чипах).
  5. eSIM-чип, получив SMS, выполняет инструкции, указанные в SMS: «выходит» в интернет (устанавливает HTTP подключение к SM-DP через SM-SR) и скачивает абонентский профиль.
  6. После получения нового профиля eSIM-чип переключается на него.
  7. По результатам отработки команды eSIM-чип отправляет отчёт о результате в Бизнес-подсистему.
  8. Абонент получает информацию, что в его оборудование профили загружены.


Рис. 7 Управление профилем абонента, на примере загрузки «по воздуху» профиля на eSIM

Жизненный цикл eSIM-чипа в российском оборудовании на примере одного из клиентов

В МТС обратился производитель IoT/M2M оборудования — электросчётчиков с возможность отправки показаний через мобильную сеть (для определённости назовём его Клиент_1). У Клиента_1 есть потребность упростить процесс производства, исключить брак и повысить надёжность оборудования.

Для решения данной задачи была использована технология eSIM M2M совместно с eSIM-чипами форм-фактора MFF2.

Клиент_1 получает у оператора связи eSIM-чипы MFF2 (первый профиль уже находится на eSIM-чипе и ничего загружать не требуется).

Жизненный цикл eSIM-чипа у Клиента_1 обычно выглядит так:

  1. Заключил Договор на оказание услуг связи.
  2. Получил eSIM-чипы.
  3. Впаял (произвёл оборудование).
  4. Выполнил полнофункциональное тестирование оборудования с услугами связи.
  5. Закрыл Договор по конкретному eSIM-чипу (перевёл eSIM-чип в режим bootstrap).
  6. Продал оборудование на внешний В2В рынок.

Для производителя оборудования выполнять полнофункциональное тестирование с услугами связи необязательно, но для конечного пользователя важно отсутствие брака в приобретённом оборудовании. Потому проверка при производстве оборудования на отсутствие брака является крайне желательной.

Bootstrap – специальный режим, его ещё называют загрузочный режим (эдакий «спящий режим»), при котором Клиент_1 перестает оплачивать счета оператору связи по данному устройству. При этом, в режиме bootstrap устройство, зарегистрированное в мобильной в сети, способно принимать служебные команды для eSIM M2M, если, конечно, на него подано электропитание (оно включено).

Жизненный цикл eSIM-чипа продолжается после его продажи IoT/M2M оборудования на внешний В2В рынок конечному клиенту (пользователю IoT/M2M оборудования), для определённости назовём его Клиент_2.

Продолжение жизненного цикла eSIM-чипа.

7. Клиент_1 продаёт Клиенту_2 IoT/M2M оборудование с встроенным eSIM чипом.
8. Клиент_2 заключает с оператором связи Договор на оказание услуг связи для купленного IoT/M2M оборудования с eSIM.
9. Оператор связи в режиме реального времени выполняет загрузку профилей на всё оборудование Клиента_2.
10. Оборудование клиента готово к работе по назначению.
11. По окончанию использования IoT/M2M оборудования с eSIM клиент может его утилизировать и расторгнуть Договор или перепродать далее.


Рис. 8. Схема использования нескольких профилей на eSIM-чипе

Какие преимущества даёт технология eSIM M2M?

Для производителя оборудования IoT/M2M оборудования (Клиент_1):

  1. Снижение или полное отсутствие брака на производстве за счёт полнофункционального тестирования оборудования у производителя.
  2. Упрощение (удешевление) процесса производства – все впаиваемые eSIM-чипы могут быть однотипными с точки зрения региональной принадлежности. Необходимый профиль региона Клиента_2 будет загружен в оборудование в момент подписания Договора на оказание услуг связи.
  3. Упрощение (удешевление) процесса складского учёта и логистики оборудования.
  4. Производство оборудования повышенной надёжности (eSIM MFF2 чипы могут работать в более агрессивных условиях – большие перепады температуры, влажность, вибрация и т.п.).
  5. Создание оборудования с герметичным корпусом – не требуется отверстие разъём или разборка корпуса IoT/M2M оборудования для установки SIM-карты.
  6. После продажи произведённого оборудования, снятие с себя Договорных обязательств с оператором связи, в том числе по оплате услуг связи. Отсутствие дебиторской задолженности.
  7. Оборудование выходит с завода-производителя со встроенными услугами связи.
  8. Упрощённый выход российских производителей IoT/M2M оборудования на зарубежные рынки.
  9. Для зарубежных производителей оборудования со встроенными услугами связи – быстрый выход на рынок РФ

Для пользователей оборудования IoT/M2M оборудования (Клиент_2):

  1. Оборудование готово к работе «из коробки» (получает доступ к мобильной связи) сразу после заключения Договора с оператором связи.
  2. Клиент получает оборудование с повышенной надёжностью.
  3. Экономия на эксплуатации и обслуживании IoT/M2M оборудования.
  4. Отсутствие риска законодательной блокировки связи в IoT/M2M оборудовании потому, что Клиент_2 корректно исполняет требования поправок к закону «О Связи» — корректно оформляет на себя Договор на оказание услуг связи и регистрирует все номера в ЕСИА от своего имени.

    Жизненный цикл eSIM в зарубежном оборудовании

    В современном мире с его интеграционными процессами, глобализацией и унифицированным производством возможна ситуация, когда на одном заводе производится однотипное IoT/M2M оборудование на весь мир с однотипными eSIM-чипами.

    В этот момент появляется открытый вопрос: по каким тарифам будет работать такое оборудование с зарубежными eSIM-чипами? Как заключить договор с зарубежным оператором связи? Как оплачивать зарубежному оператору услуги связи? Как работать с зарубежной технической поддержкой? И многое другое. Все подобные открытые вопросы может снять технология eSIM IoT/M2M.

    Для IoT/M2M оборудования, произведённого за границей с заграничными eSIM-чипами возможен быстрый выход на рынок РФ. Оператор связи выполняет предварительную интеграцию своего хранилища профилей (SM-DP) с зарубежным SM-SR – это единственное предварительное условие, которое должно быть выполнено для выхода на российский рынок зарубежного оборудования.

    Технологически схема работы будет выглядеть как указано ниже.


    Рис. 9. Схема загрузки профиля на зарубежные eSIM-чипы

    Жизненный цикл eSIM в зарубежном оборудовании выглядит так:

    1. Единственное предварительное условие (интеграция) выполнено.
    2. В2В Клиент покупает зарубежное оборудование с eSIM.
    3. В2В Клиент заключает договор на оказание услуг связи с российским оператором связи.
    4. Оборудование с eSIM получает доступ к мобильной связи через российского оператора.
    5. Клиент пользуется оборудованием по назначению.

    Обратная связь про eSIM IoT/M2M

    Мы занимаемся развитием технологии eSIM IoT/M2M совместно с основными производителями и дилерами модемов (модулей связи) для IoT/M2M оборудования. Для гарантирования полной совместимости модулей связи от различных производителей с технологией eSIM IoT/M2M мы проводили ряд совместных испытаний с компаниями:


    eSIM M2M – это перспективное направление для развития IoT/M2M оборудования. Подробнее о работе технологии: moskva.mts.ru/business/internet-veshhey-iot-m2m/uslugi/esim-iot или esim_iot@mts.ru.

    Авторы: Туркин Андрей, руководитель направления eSIM IoT/M2M,
    Михайлов Евгений, ведущий архитектор eSIM IoT/M2M
Tags:
Hubs:
Total votes 9: ↑9 and ↓0+9
Comments36

Articles

Information

Website
www.mts.ru
Registered
Founded
Employees
over 10,000 employees
Location
Россия