eSIM

美光科技(Micron)與塔塔通訊(Tata Communications)日前宣布將聯手推出支援全球蜂巢式連線的解決方案，進一步簡化和加速物聯網(IoT)裝置的大規模部署。解決方案將由全新的虛擬SIM卡驅動，該虛擬SIM卡是全球首款雲端嵌入式SIM卡(eSIM)，將為傳統實體SIM卡提供更靈活且可擴充的替代方案。美光的 Authenta 金鑰管理服務(KMS)是首創專為邊緣裝置打造的矽層級安全即服務平台(Security-as-a-Service Platform)，也將為雲端eSIM增添助力。 憑藉此項技術，塔塔通訊MOVE全球IoT解決方案將提供一個無所不在的端到端解決方案；塔塔通訊與全球 600 多家電信營運商的合作關係，也將助其在 200 個國家和地區以零接觸方式將連網IoT裝置連入雲端服務。該解決方案將在不斷擴展的IoT服務生態系統中釋放創新力量，預計在 2026 年，該生態系統的營收將成長近兩倍達到 4,660 億美元(ABI Research 2020 年第 2 季度全球IoT市場追蹤調查)。美光及塔塔通訊也將在稍晚會舉行的美光/塔塔IoT安全性線上研討會展示這項將於 2021 年正式推出的解決方案。 塔塔通訊策略長 Tri Pham 表示，人們今天面臨的商業環境是一個未知領域，它迫使企業保持敏捷，並採用零接觸、數位優先的技術和應用。IoT解決方案不僅能夠協助企業提高效率和生產力，也將帶來新的機遇和創新，使企業的成長水準能再創新高。然而，資安、無縫整合、可靠而強大的連線性以及全球覆蓋範圍仍然是阻礙全球企業採用IoT的主要障礙。透過與美光攜手重構邊緣連線性和安全性，該公司將建立一種新的模式，加速和簡化IoT部署。

美光(Micron)與印度塔塔集團旗下的塔塔通訊(Tata Communications)宣布，將聯手推出支援全球行動網路連線的解決方案，以簡化和加速物聯網(IoT)裝置的大規模部署。此方案將由從嵌入式SIM卡(eSIM)技術衍生出的雲端eSIM作為基礎，創造出傳統實體SIM卡所不具備的靈活、可擴充優勢。美光則為此方案提供專為邊緣裝置打造的Authenta金鑰管理服務(KMS)，為雲端 eSIM的安全性增添助力。 雲端eSIM讓IoT電信服務更靈活 憑藉雲端eSIM技術，塔塔通訊推出了名為MOVE的全球IoT解決方案。該公司與全球600多家電信營運商有合作關係，在推出雲端eSIM之後，可在200個國家和地區以零接觸方式將IoT裝置連上雲端服務。對於產品行銷全球的IoT裝置製造商而言，全球覆蓋的特性可以創造許多價值，因為在實體SIM卡或eSIM的時代，產品在出貨前不是要預先搭載個別地區電信業者的SIM卡，就是要預先安裝對應當地電信業者的eSIM，在後勤跟物流管理上十分麻煩。 雲端eSIM則沒有這個問題，因為SIM卡的管理是在雲端上統一進行，所以可以免除預裝實體SIM卡或eSIM所帶來的不便。這對工業用、基礎設施、汽車、航空、運輸和物流業而言尤其有利，因為這些產業要求便攜式裝置不受邊界和Wi-Fi網路的距離限制，即使在偏遠的地方也要能實現長距離的全球連線。該解決方案亦將允許企業引進5G至其IoT部署策略中，藉由5G 達到更低的延遲、更高的容量和更快的資料速度。 這項技術對物聯網電信服務的運作，也會帶來許多重大的變革。由於雲端化管理，因此用戶將無需在需要連線服務之前，就開始每月繳錢訂購電信服務。只要在需要連線服務前透過雲端開通eSIM，再開始繳納電信費用即可。這項特性將明顯降低用戶的資本和營運支出，因為實體SIM卡往往需要在出貨前就啟用服務合約。 另外，雲端eSIM也使隨用隨付(Pay as you go)的彈性模式成為可能，用戶若使用不須長時間連上電信網路的IoT裝置，可以透過塔塔通訊的MOVE平台以這種高度彈性的服務合約，取代按月繳交固定月租費的合約。 KMS提高物聯網安全性 在實現全球連網並提高電信服務彈性的同時，此方案也有助於提高IoT應用的安全性。美光嵌入式業務部門副總裁暨總經理Kris Baxter表示，IoT生態系統正處於一個臨界點，儘管存在尚未發掘的商機，但當前確保硬體安全性的方法不是太過複雜和昂貴，就是缺乏可擴充性和彈性。與塔塔通訊的雲端虛擬 SIM 卡相輔相成，美光的Authenta邊緣安全將彌補這個差距，促進企業IoT的導入和服務的開放創新。 使用實體 SIM 卡時，OEM必須在製造過程中將裝置ID與IoT服務緊密配對，以避免與不安全的裝置和服務互動，但這將導致「供應商鎖定」的現象。Authenta的簡易身分認證允許延遲綁定第三方憑證，進而分離IoT服務安全需求與製造流程。這樣的彈性讓終端使用者得以自由、安全地存取各種與供應商無關的服務，他們能夠將裝置個人化，並利用IoT裝置作為創新平台，就如同現在帶有行動應用程式商店的智慧型手機一般強大。透過開放生態系統，美光和塔塔通訊將使IoT服務市場以更廣闊的裝置覆蓋面來兌現其全部承諾。 隨著生活中面臨威脅的風險愈來愈大，資安成為導入IoT應用時最大的疑慮。從連網魚缸到嬰兒監視器等IoT裝置上，都出現了不法分子和駭客活動。透過晶片信任根(RoT)，Authenta為 IoT軟體的最底層提供了獨特的保護等級。從啟動程序開始，Authenta便使用了原生嵌入快閃記憶體中的強大的加密身分和安全功能。欲使裝置與此全新的SIM卡相容，OEM只需安裝 Authenta快閃記憶體，無需輸入安全金鑰或新增安全元件。 圖　Authenta運作流程圖 美光的雲端服務Authenta KMS將運用此信任根對IoT裝置進行身分驗證，使其能夠在邊緣進行啟用和管理，進而實現從製造到安裝的整個生命週期的平台加固和裝置保護。這種安全即服務解決方案的便捷性，對於那些正在進軍IoT裝置領域的傳統製造商來說尤其有利。有了這項解決方案，缺乏網路安全經驗的OEM將能更專注於自己的核心競爭力，並依靠美光數十年積累的嵌入式專業知識來提供硬體安全保障。

產業研究機構ABI Research研究指出，在消費性應用市場，包括NB、平板、智慧手機與穿戴式裝置等，產業規模將從2019年的1.66億、成長到2024年的6.44億。英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚表示，eSIM的導入將由消費者需求驅動。而M2M市場，則由2019年的1.01億、2020年的1.09億，成長到2024年的2.23億，M2M市場發展將由市場需求帶動。 為此，英飛凌科技推出適用於消費型行動裝置與物聯網M2M應用的OPTIGA Connect eSIM解決方案。江國揚說明，該解決方案在消費性應用上，可將裝置註冊至其簽約的電信業者網路，英飛凌助力製造商減少eSIM相關的整合作業，提升產品設計開發的效率，縮短產品上市時程。OPTIGA Connect內建SLC37安全晶片，符合GSMA安全要求，通過Common Criteria CC EAL4+認證。 英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚表示，消費性eSIM產業規模2024年將達到6.44億， 並由消費者需求驅動 而其物聯網解決方案搭載安全硬體，並整合200多個國家及領域的蜂巢式通訊網路覆蓋率，支援區域內的任一載波(Carrier-Agnostic)服務。 OPTIGA Connect能以蜂巢式通訊網路為基礎的物聯網裝置的部署與管理。裝置製造商可透過布建eSIM，使產品擁有全球通用性，而毋須針對個別市場推出特定版本。如此不只可達到規模經濟，且可簡化產品管理降低成本，亦能縮短產品上市時間。 eSIM符合GSMA的遠端SIM配置(Remote SIM Provision)規範，可透過線上入口網站從遠端管理一部裝置或整個裝置群的網路連線。江國揚說，M2M同樣支援空中更新(Over the Air, OTA)能從遠端透過無線網路啟動及設定物聯網裝置。物聯網eSIM解決方案採用SLM97安全晶片為核心。

隨著5G規格走向普及化，英飛凌(Infineon)針對行動裝置的設計需求提出OPTIGA Connect eSIM解決方案。此方案支援3G到5G的GSMA標準，並搭配硬體資安防護，透過軟硬整合的方案，加速智慧型手機與穿戴裝置等消費電子，以及M2M產品的開發與上市時程。 圖　英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚 英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚提及，根據ABI Research統計，在2019年至2024年間，消費電子裝置的eSIM需求快速提升，其中以手機的需求成長最為顯著，2020年具備eSIM功能的手機出貨量可能突破2.25億支。其他如穿戴式裝置、平板與商務型筆電也會逐步提升相應的部署數量。 江國揚進一步說明，ABI Research預測2019~2024年間，eSIM在IoT及M2M的應用上，年複合成長率達18%，以車用的數量最多，因此英飛凌十分看中此一領域的發展。同時能源管理、資產追蹤等方面，也是IoT與M2M裝置的熱門eSIM應用。 OPTIGA Connect eSIM解決方案內建SLC37安全晶片，符合GSAM安全要求。同時此解決方案整合200多個國家/區域的蜂巢式通訊網路覆蓋，可以支援區域內的通訊服務。並且透過與Tata通訊公司合作，英飛凌使用Tata的行動裝置與物聯網平台提供全球性的服務。 此外，該解決方案符合GSMA及3GPP的5G規格，具備遠端SIM卡配置能力，且支援各家行動網路營運商的設定檔，並擁有1.2MB的可用記憶體。尺寸方面，2.9mm×2.5mm×0.4mm的小尺寸封裝，為產品開發者創造更靈活的設計條件，而當未來手機發展至毋須SIM卡槽時，可望達到降低成本與更多新功能設計的趨勢。隨著5G規格走向普及化，英飛凌針對行動裝置的設計需求提出OPTIGA Connect eSIM解決方案。此方案支援3G到5G的GSMA標準，並搭配硬體資安防護，透過軟硬整合的方案，加速智慧型手機與穿戴裝置等消費電子產品的開發與上市時程。  

英飛凌(infineon)日前針對紛繁複雜物聯網裝置和應用推出全面統包式eSIM解決方案。 英飛凌數位安全解決方案事業部物聯網安全主管Lars Wemme表示，隨著物聯網裝置的數量快速增加，以及雲端平台與5G部署全面普及化，行動物聯網將在未來幾年內成為最頂尖的技術。該eSIM產品組合提供易於整合的解決方案，滿足物聯網裝置製造商的特定需求。 新OPTIGA Connect eSIM物聯網解決方案搭載先進的安全硬體，並預先整合200多個國家及領域的蜂巢式通訊網路覆蓋率，支持區域內的任一載波(Carrier-agnostic)服務。英飛凌攜手Tata通訊公司(Tata Communications)，透過Tata Communications MOVE行動裝置與物聯網平台，為客戶提供遍及全球的服務範圍。 該解決方案能輕鬆實現大規模以蜂巢式通訊網路為基礎的物聯網裝置的部署與管理。裝置製造商可透過布建eSIM，使產品擁有全球通用性，而毋須針對個別市場推出特定版本。如此不只可達到規模經濟，且能經由簡化產品管理來降低成本，亦能大幅縮短產品上市時間。 英飛凌解決方案已預先整合Tata Communications MOVE eSIM引導設定檔，能讓製造商以無縫、可靠且安全的方式跨全球擷取、移動及管理物聯網資料。此外，Tata Communications與全球超過640家行動網路業者(MNO)合作，製造商可省卻面對不同國家MNO本地化連線方案加起來可能多達數百個版本的複雜管理難題，反之，只要透過Tata Communications單一全球連線方案，便能在不同國家輕鬆讓裝置上網。裝置使用案例包括智慧型儀表部署或車載資通訊及車隊管理應用，這類應用需要橫跨廣泛的地理區域部署裝置。

NB-IoT聲勢看俏 物聯網(IoT)正在快速成長中，根據2016年Machina Research的研究調查顯示，2025年以前全球預計將部署270億個聯網裝置。這些裝置都需要安全、可靠且無所不在的聯網功能，以便產生有價值的洞察力來驅動效率，並取得競爭優勢。要促成這些，蜂巢式技術不但具有理想的定位，也具有所需的擴充性；但有鑑於新的物聯網裝置與服務日益多樣化，人們需要新的蜂巢式技術以滿足特定的聯網需求。 NB-IoT是新興低功耗廣域網路(Low-Power Wide-Area Network, LPWAN)蜂巢式技術之中最頂尖的一種，可以滿足大量部署之低複雜性物聯網裝置對聯網連接性與日俱增的需求。NB-IoT技術以低廉的費用，提供較佳的耗電效率、系統容量與頻譜效率。NB-IoT由於設置容易，截至2019年3月止已有28個國家推出，並有超過40個國家的營運商已展開投資，可望對不同的相關夥伴，帶來各種的好處： 對於物聯網裝置製造商來說，相較NB-IoT與LTE-M，其為經濟性更佳的替代方案，原因是裝置複雜性降低，同時裝置製造與聯網成本也比較低；而對於管理大型物聯網部署的企業，它提供較低的成本、低功耗與簡單的協定。至於行動網路營運商(MNO)，它與現有的3G與4G存取網路相得益彰，並可以整合進4G/5G共同核心網與BSS平台。此外，MNO也具有相當的彈性，可以選用可能的營運模式，善用他們的頻率分配資源。 以eSIM RSP遠端管理 通常最適合利用NB-IoT聯網的使用案例，都是為整個裝置群進行遠端監控、裝置是分離的並配有電池電力部署，且使用年限都超過十年。不管是固定或機動，此類物聯網裝置在它們的生命週期中，預計都會看到網路可用性或聯網供應競爭的改變。這意味永久綁定單一MNO的網路可能會有局限性，且容易受到未來聯網成本增加的影響。 變更電信網路是實現直接商業轉換的作法。不過它需要替換SIM卡，這對於擁有廣泛部署且觸及不易的物聯網裝置的擁有者，是個代價高昂的後勤惡夢。為了解決永久綁定單一MNO網路的SIM卡限制，全球行動通訊系統協會(GSMA)與電信業者合作將SIM標準化，讓轉換至其它電信網路時，技術人員不必前往裝置所在地進行實體SIM更換。 GSMA遠端SIM服務開通的規格帶來全方位的解決方案與安全架構，讓人們在所有支援eSIM的裝置上進行營運商設定檔的遠端管理。它伴隨而來的健全的認證與法規程序，可確保功能的可交互運作性，維持與確保網路存取的保護。 接下來檢視M2M RSP程序，以進一步瞭解讓RSP可在NB-IoT上運作的關鍵因素。欲構思具有RSP能力的NB-IoT裝置，表面上看起來似乎是簡單的任務，但其包含NB-IoT連接模組，以及一個GSMA認證且符合相關規格的M2M eSIM；隨後還要完成一些裝置保證與可交互運作性的測試。不過當整個程序進入到選擇蜂巢式元件的階段，就不見得那麼容易。 簡單來說，M2M RSP就是在eSIM裡進行交付，並管理營運商設定檔。RSP透過訂閱管理員-安全路徑(SM-SR)以現有空中設定(Over-the-air)的蜂巢式連接進行，使用的是開機即連的連接啟動設定檔，或是目前現行運作的設定檔。SM-SR會追蹤掌握eSIM的狀況，並握有與eSIM相關之必要的網路整合、密鑰與憑證，以便授權與執行設定檔管理事件。 一旦啟動之後，管理任務一開始會透過現用的設定檔網路，透過SM-SR與簡訊伺服器(SMSC)的整合(結合一個SMPP)，傳送一個包含SIM資料的文字簡訊。成功收到這個簡訊後，卡片會執行指令，或是針對設定檔的下載事件，利用SM-SR建立嵌入資料通訊期，並藉此遞送該設定檔，隨後進行安裝與選項。任務完成後，不管最後成功與否，卡片與SM-SR彼此會交換進一步的應答訊息，以確保卡片設定檔的狀態保持同步。 NB-IoT漫遊仍具發展潛能 如果讀者針對全球性的裝置配送有企圖心，第一個絆腳石將是獲取使用在讀者eSIM上的啟動設定檔，它將透過全球性的NB-IoT網路範圍，提供無所不在的開機即時連接性。 要傳遞提供這些功能的設定檔，需仰賴落實廣泛的網路漫遊能力。倘若沒有漫遊，NB-IoT賦能的裝置將無法跨越各國邊境進行簡易部署。 由於NB-IoT還相當新，永續的漫遊環境與專為NB-IoT打造的完整架構，仍然有待建立。但是，筆者深信仍在發展中如下列示例，很快就會增加全球性的漫遊能力，而市場壓力也會迫使MNO專注加速此事。通常預期漫遊能力一開始會以策略性提供的方式，出現在同一MNO集團內的營運商或關鍵業者之間。不過，現今離實現還有段距離。 MNO正在試驗NB-IoT漫遊協定 沃達豐(Vodafone)與德國電信(Deutsche Telecom)於2018年完成第一個歐洲的NB-IoT漫遊試驗。他們針對包括電力節約模式(PSM)、長週期追蹤區域更新(TAU)等省電功能進行測試；同時於2019年，沃達豐與AT&T簽署了歐洲與美國間的NB-IoT漫遊協定(圖1)。 圖1　沃達豐與德國電信於2018年完成歐洲首個NB-IoT漫遊試驗 裝置須能處理多個NB-IoT頻段 使用NB-IoT的優點之一，是落實MNO時擁有頻譜的選項。當MNO在不同的頻段中運作時，漫遊的挑戰性更高。多頻段天線可以在每個裝置稍微增加一些費用的情況下，應付所有已定義過的頻段。而物聯網裝置製造商可能已經習慣針對單一頻段優化天線，現今隨著漫遊可能性的出現，人們需要更多強大的NB-IoT天線設計(圖2)。 圖2　多頻段天線可使裝置稍微增加一些費用的情況，應付已定義過的頻段 GSMA協會已進行可交互運作性測試 GSMA協會在2019年3月發表的行動物聯網漫遊測試中，針對NB-IoT的漫遊，定義了一整套完整的測試實例。由於測試案例並不知道控制面板與使用者面板的選項，因此他們可以測試所有施行項目，這些測試並不能取代合規測試，而是用來驗證漫遊能力(圖3)。 圖3　GSMA協會已於2018年針對NB-IoT漫遊進行交互運作測試 MNO超前部署NB-IoT三要素 除了沒有NB-IoT漫遊之外，在許多地方若要實際取得NB-IoT的訊號，存在頗高困難度，原因是網路營運商仍然處於擴展狀態，以及如何將此網路足跡商業化的階段。 在許多方面，NB-IoT看起來與實際感覺都與LTE十分相像。MNO可以在他們的網路上利用軟體升級進而支援NB-IoT。安全措施也具有類似情況，都需要同樣基於SIM的身分鑑定與流量加密措施。 在實際試驗中，沃達豐發現NB-IoT比起其它替代選項，更能穿透雙層的磚塊結構建築物。這對於不易觸及的地方，可以帶來更為可靠的感測器連線。NB-IoT可避免干擾與網路對撞，即便是利用單一的行動通訊基地塔部署10萬個裝置。 MNO正在加速推出NB-IoT GSMA協會的行動物聯網論壇追蹤了蜂巢式物聯網的發展進度。截至2019年10月止的資料顯示： ・89家營運商已經推出NB-IoT或正在進行中 ・NB-IoT與Cat-M1目前在52個國家獲得支援 ・相比之下，34家營運商已經推出LTE-M或正在進行中 儘管許多廠商宣稱他們已經部署了NB-IoT網路，他們還是不能對市場提出商業化提案；即便他們可以提出，但網路涵蓋範圍可能仍局限於某個區域內。此外，與2G/3G/4G網路不同的是，單一國家內的所有營運商都不能自我膨脹NB-IoT的部署，這意味已完成部署的營運商可以壟斷市場，而迫使他們調降費率的外部壓力則較小。 不過，針對問世只有三年的規格，各界採用的意圖已經相當明顯。這表示在全球各地的MNO眼中，物聯網龐大的商機貨真價實且持續長久。他們唯一的限制是交付的時間，這被認為是與較優先的5G競爭投資，爭奪工程技術空間。 因此，除非與MNO進行中的NB-IoT網路試驗聯合進行，任何試圖開發NB-IoT裝置的廠商想要讓產品成功推出，將很難獲取所需的連接性。 資料訊息/協定/可用性三者兼具 一如前文已經大致描述，大多數的M2M RSP的實施都需要文字簡訊與資料，才能藉此觸發任務，並進行管理。此外，裝置必須被喚醒並且可使用，以便接收伺服器的指令。 文字簡訊(SMS)的支援，在現有以消費者為中心的蜂巢式網路是已知的事實；且即使面對資料導向的通訊App崛起，它仍然占有穩定的流量。也因為其長期的支援，文字簡訊的支援能力被賦予期待。但是對於NB-IoT網路的部署，文字簡訊的支援並非必要元素，同時許多部署廠商已選擇不提供支援，以降低初始網路建置的工程複雜性，至少現在情勢是如此。 到目前為止，針對現今這種省略文字簡訊的情況，並沒有明確的跨界解決方法。此時存在數種可能性，但它們必須與物聯網裝置的使用案例合併考量。其中一種方法是支援額外蜂巢式技術，如LTE Cat M1，其中裝置可以切換過去，且文字簡訊可以透過它獲得支援，同時也可進行RSP。 在許多部署中，文字簡訊都符合NB-IoT裝置的使用型態：低成本、低耗電、長時間待機，以及短叢發式資料傳送。在NB-IoT網路與裝置上支援文字簡訊，為NB-IoT發揮完全的潛能，包括對RSP的支援與更高效率的資料傳送。在NB-IoT的使用案例中，更簡短、更高效的簡訊較理想，而且這不單只是針對RSP的設定檔管理。基於這個原因，GSMA協會的NB-IoT部署指南便努力遊說人們在NB-IoT網路中更廣泛採用文字簡訊來傳送資料。 許多IoT的使用案例是離開電網的，因此省電必不可缺，而這些裝置生命週期大多時間處於休眠狀況，只針對特定的活動才甦醒啟動。符合此情境的裝置對於RSP會構成問題，原因是若要執行任務，裝置必須被喚醒，才能接收採取行動的呼叫。文字簡訊通常會在SMSC上暫存一些時間，而MNO也不想無限期保留它們。隨著IoT的大量成長，與網路相關且休眠中的裝置數量也會增加；這些文字簡訊元件的長期儲存，可能會對容量帶來衝擊，並帶來與簡訊效度有關的問題。 現今尤其是針對RSP，任務的流程也必須讓觸發具有時間限制，以確保同步性與請求的即時性。在裝置處於待機狀態且不知何時才會重新上線的情況下，RSP伺服器面臨艱鉅的任務，且孤立無援。此類協助可能來自裝置部署者的編排平台，因為它可能知道裝置何時已重新上線，或具有邏輯以便預測何時會上線。若經細心編排，裝置部署者可以聰明指示RSP平台，只有在知道有可能成功的情況下，再開始進行任務。這個類型的方法可以提升系統效率，並節省成本。 NB-IoT為RSP蓄勢待發 人們現在已考量過支援M2M遠端SIM服務開通所需的NB-IoT網路與網路服務，因此最後要針對NB-IoT裝置與RSP，聚焦在蜂巢式模組的選擇策略，以及它們所需的支援。 通常模組製造商產品選項所包含的產品，會針對關鍵的目標區域提供最常見的無線電技術組合，以及相關頻段的支援。這些產品所支援的無線電技術選項往往遵循該區域網路演化的方向，藉此進行策略性挑選。以這種方式瞄準模組可帶來無線電的優化，並降低其頻率決定邏輯，以確保較低的價格。而在人們試圖取得來自業界與目標網路的產品認證時，它也可以提供協助。此外，亦存在提供全球性支援的模組，但它們只會瞄準較搶手的無線電技術組合，且往往價格會比較高，原因是它們必須結合額外的無線電調諧與優化邏輯。 因此，物聯網創新人員的模組選擇必須考量裝置的地理分配意圖，若是針對全球市場使用單一型號的裝置，或是可預期裝置必須在原本部署國家或區域以外的地方運作，那麼就必須考量規模更大的區域、甚至於全球的支援性。針對NB-IoT模組必須套用同樣的考量，然而不確定的網路策略與眼下極少的部署，讓製造商很難定義他們的產品選項。此外，有限的NB-IoT部署與支援，讓模組的研發更加棘手。 而SIM技術與支援的選擇，對於不同地區裝置的賦能也會造成影響。可移除的SIM雖然可以讓人們變更全球性服務營運商，但它需要針對無人看管的物聯網裝置進行保養，同時亦存在失竊的風險。 焊死的嵌入式SIM讓失竊風險降至最低，但會因此讓產品整個生命週期被聯網供應商綁定，並限制對漫遊協定的全球連接性，同時網外的服務品質不受管控。較理想的情況是，既能自由更換電信服務商，不必擔心需到裝置設置地點更換SIM卡與SIM失竊的風險，同時可得到較佳的行動網路服務。 若選擇具備GSMA遠端SIM RSP能力的嵌入式SIM，可以解決此一問題；不過，所選擇的模組也必須支援RSP。而蜂巢式模組若要支援RSP，除了提供標準語音通話與資料服務所需的例行支援，尚需包括一些關鍵功能。 這些在消費者手機裡使用的主流模組中，通常已經是標準功能。不過，談到針對物聯網裝置與使用案例的模組時，情況並不是永遠如此，原因是不必要的功能會增加成本。因此，無論物聯網裝置是針對那一家蜂巢式電信業者，倘若已經鎖定針對RSP提供支援，人們都必須對模組的能力進行適當的考量。正如ETSI的定義，對獨立承載協定(BIP)的支援是相當關鍵的一環，因為它確保數據機可以在SIM與RSP伺服器之間，建立起安全的資料通道，而全新的設定檔也可以藉此進行遞送。伺服器推送模式中對文字簡訊的支援也是必需的，以便告訴eSIM它必須執行一項RSP任務。 有關支援RSP裝置必須考量的另一個關鍵面向，則是確保允許RSP事件可以結束，這包括同步異動的傳送與接收。因此裝置必須確定它不會過早切斷與蜂巢式服務的連線，造成伺服器與卡片不同步，以及所申請的步驟最終失敗。 當一項技術才剛問市沒多久，正著手計畫以各種形式推出該技術的廠商有三個選項—隨著周邊支援逐漸出現，他們可嘗試努力成為第一個推出產品上市的廠商；或是可等待市場出現明確需求、更廣泛的支援與驗證過的可交互運作性後，再進行成熟的部署；同時，亦可選擇決定不介入市場運作。 NB-IoT結合RSP，將兩種新興技術帶到人們面前，但也讓遞送驗證過的元件更加困難，為想要整合兩者的廠商帶來衝擊。因此，若想要達成可行的產品，不能單獨埋頭苦幹；因此，若想實現具一方以上參與開發、遞送與部署的可行解決方案，需要協同合作與可預期的投資報酬率。 供應鏈生態系統持續拓展 舉例而言，協助裝置、模組製造商及MNO的NB-IoT生態系統企業之一Arm，欲讓具備NB-IoT與RSP功能的物聯網裝置儘快在全球各地準備就緒，該公司認為MNO與應用提供者可利用Arm Kigen伺服器解決方案，把RSP能力整合進入他們的服務開通環境，而該公司在英國與美國的資料中心目前都已取得SAS-SM的認可。另一方面，Arm Kigen OS則可協助OEM廠商打造低耗電、低成本、安全的eSIM或Isim，它安全且符合GSMA協會規定的eUICC SIM作業系統，已針對各種硬體形狀因素進行緊密性與可攜性的優化。 Arm的願景是全球於2035年可部署1兆個聯網裝置，其中NB-IoT與RSP為重要的一環。環視物聯網不斷大量擴充規模，希望可藉此協助生態系統成長，並在各地激勵物聯網的創新。 (本文作者為Arm物聯網平台事業處商務拓展資深總監)

本文以四足玩具機器人為例為例，結合Wi-Fi及攝影鏡頭，讓操作者能夠以自行寫的網頁介面來控制四足玩具機器人，同時能夠藉由網路攝影鏡頭ESP32-CAM透過Wi-Fi模組所發出的熱點連結到網頁上，可以看到四足玩具機器人移動時的即時影像。機器人的外觀能夠隨個人所喜歡的樣式變，透過3D軟體設計與3D列印機就能製作出想要的外殼，讓操作者都能夠擁有屬於自己獨一無二的四足玩具機器人。至於遙控方面，網頁設計遙控人機介面，不必擔心遙控器不見，也能夠克服使用App作為遙控裝置所導致的手機容量不足或是手機版本不相容的問題。至於機器人的主控核心，則以盛群半導體(Holtek)的HT32F52352晶片為控制核心晶片，搭配PCA9685脈寬調變控制晶片輸出控制訊號，將裝設於機構關節上的RC伺服馬達進行轉動角度之控制，實現四足玩具機器人設計開發之目的。 機器人三點不動維持平衡 此四足機器人的移動必須隨時保持移動平衡，否則有摔倒的可能。機器人在移動時先提起一隻腳，靠另外三隻腳支撐身體，輪流動作以達到移動效果。而三角形重心求法為調整四足玩具機器人平衡時所運用之運算原理，不管是在移動或是靜止狀態時，若是讓四足玩具機器人以三角形面求出的重心落在三角形外側，則無法使機器人保持平衡。 1.三角形重心求法：以三角形三個邊的中點與各對角的拉線互相交會的點(G)為三角形重心。 2.三角形面保持平衡方法：三角形面的重心若未落在三角形外側，則此面必能保持平衡。 圖1　四足玩具機器人移動原理圖 圖1為四足玩具機器人移動原理圖，四足玩具機器人移動以最簡單的腳步移動動作。操作時必須確保四足玩具機器人在每次移動的時候都有三隻腳踩在地面上，而四足玩具機器人由三角形求法求出的重心必須放在由三隻腳形成的三角形範圍內。如果正在移動或是靜止狀態下，四足玩具機器人的重心離開了三角形，四足玩具機器人將失去平衡而跌倒。圖2、圖3則為機器人站立及Say Hi腳部關節說明，藉由圖中的表格能看出調整每個馬達角度，讓馬達達到不同的角度帶動四足玩具機器人的效果，以變化各種動作。 圖2　四足玩具機器人站立腳部關節說明圖 圖3　四足玩具機器人Say Hi腳部關節說明圖 系統控制關節動作概覽 圖4為四足玩具機器人系統架構圖，系統使用32位元微控制器HT32F52352為控制核心，並透過I2C的傳輸方式將每個關節所需求的訊號，透過PCA9685脈寬調變產生晶片進行控制訊號輸出，以控制RC伺服馬達旋轉角度，完成機器人各關節的轉動需求。而14顆伺服馬達在四足玩具機器人上的相關位置，由PWM產生器控制14顆伺服馬達帶動四足機構來完成移動，與需求動作表現的控制效果。機器人上有一攝影鏡頭是透過ESP32-CAM控制模組所發出的熱點，傳輸影像於自行設計的網頁人機介面端。當機器人移動時可由網頁端按鈕按下，然後可下送命令到晶片控制端，經由運算及順序判斷，將控制訊號傳遞給PCA9685的PWM產生器，輸出訊號給各關節RC伺服馬達，帶動四足機構以實現動作任務。 圖4　四足玩具機器人系統架構圖 四足玩具機器人硬體架構(圖5)中以HT32F52352晶片作為主控核心，配合資料傳輸模組、PWM產生器PCA9685、RC伺服馬達，組成四足玩具機器人移動控制，並藉由ESP32 Wi-Fi模組所發出的熱點，可由任何可聯網之個人電腦或行動裝置，透過網頁控制介面端及時進行操作及監控。此外，四足玩具機器人運用3D列印技術印製出外觀與腳部關節，至於四足玩具機器人組成所運用到的3D列印零件，結合伺服馬達及Wi-Fi攝影鏡頭模組即能成為四足玩具機器人。 圖5　四足玩具機器人硬體架構圖 此機器人使用HT32F52352晶片為主控核心(圖6)，透過UART串列傳輸連結Wi-Fi模組。再藉由Wi-Fi模組將網頁端所發出的指令傳輸到主控核心晶片，並運用I2C方式傳送指令至PWM產生器來控制14顆伺服馬達完成網頁端所選取之動作。圖7是ESP32-CAM Wi-Fi攝影模組，使用到的ESP32-CAM模組是由Wi-Fi電路與攝影鏡頭組合而成。Wi-Fi攝影模組藉此作為控制晶片與網頁控制介面端傳輸橋梁，ESP32是完整的Wi-Fi模組晶片能夠獨立工作，也作為從機搭載於其他主機MCU。 圖6　主控核心電路 圖7　ESP32-CAM控制電路圖 圖8為四足玩具機器人之電源轉換電路，此機器人中擁有許多種不同類型電子元件，包含MCU、金屬齒輪伺服馬達、塑膠齒輪伺服馬達、Wi-Fi攝影模組等需要多種不同電壓之電源供應，包含3.3伏特、5伏特、6伏特三種電壓輸出，3.3伏特用於提供MCU之電源供應，5伏特則提供Wi-Fi攝影模組及2顆塑膠齒輪伺服馬達之電源供應，6伏特為提供12顆金屬齒輪伺服馬達之電源供應。四足玩具機器人中有兩種伺服馬達(圖9)，一是金屬齒輪伺服馬達(MG995)，另一種是塑膠齒輪伺服馬達(MG90)，兩者都由PWM產生器(PCA9685)控制。主要是由網頁控制介面端下達動作指令藉由Wi-Fi模組傳送到控制晶片，再以I2C傳輸協定傳送給PWM產生器來完成指令。 圖8　電源轉換電路 圖9　馬達控制電路 透過Wi-Fi模組聯網控制 四足玩具機器人網路架構(圖10)是透過Wi-Fi模組所發出的熱點，與任何可聯網之個人電腦或行動裝置連結，連結後即可由網頁控制介面端按鈕下送指令到晶片主控核心控制四足玩具機器人。當Wi-Fi模組所發出的熱點與可聯網之裝置連結後即可看到網頁控制介面端，網頁控制介面端可看到LOGO、方向控制頁面、動作控制頁面，及ESP32-CAM所傳輸之攝影機影像。 圖10　四足玩具機器人網路架構圖 操控四足玩具機器人時，程式開始時會先執行基本的設定，並且設定PCA9685的PWM產生器頻率為50Hz，等待使用者從網頁端按下按鈕後，再將收到的命令用以控制伺服馬達，以此完成玩具四足機器人之操作(圖11)。 圖11　主控核心動作流程圖 本網頁端以HTML格式撰寫，將網頁程式碼寫入ESP32-CAM模組中(圖12)。程式會先初始化設定鏡頭，並且建立網頁。當使用者按下網頁按鈕後，會透過UART將從網頁端收到的資料傳送給主控核心晶片進行控制四足機器人的腳步移動效果，同時可藉由網頁控制介面端觀看即時影像。 圖12　ESP32-CAM操作流程圖 此四足玩具機器人共可完成19項動作，包含上、下、左、右、前進、後退、左移、右移、左轉、右轉、站立、Say Hi、休息、躺下、舞姿一、舞姿二、舞姿三、轉圈圈、匍匐前進等。因其動作彈性且以網頁人機介面控制，除不需要遙控器，使用者也毋須額外下載App，在生活中可作為孩童與長者之玩具與陪伴，並能用於環境安全監測。 (本文作者陳宏明為建國科技大學電子工程系副教授；王奕偉/陳威志/王銘典為建國科技大學電子工程系學生)

誰會支付蜂巢式連接額外功能的費用？目前市場早已採用這種技術，而新的商業模式可以彌補額外的成本支出，進而開啟新的市場機會。 無線連接差異化產品具競爭力 較低的開發和製造成本、更靈活的全球供應鏈以及新的銷售管道，降低了企業進入硬體裝置市場的障礙，進而使得競爭更加激烈。如果沒有針對功能差異化，那麼無論讀者是將產品賣給消費者還是製造工業產品，總會有對手的價格比自身來得低。 但好消息是，無線連接是一種可以造成差異化的因素，它以增加新功能和服務來提高產品價值。無線連接技術早已普及，並且大多數市場期望產品在未來針對無線連接的形式有所遞進。 新型蜂巢式物聯網技術因為它的可擴展性和簡易性，而將會對許多市場帶來衝擊，讓毋需擔心網路基礎架構的隨插即用產品得以實現。因此，業界有必要瞭解蜂巢式物聯網技術對於產品定義和市場定位的影響。 蜂巢式物聯網及其NB-IoT和LTE-M標準的開發，便是要作為連接物品以滿足低資料速率、低功耗、遠距離應用以及處理高密度連接的需求。它充分利用了當前的行動網路基礎架構(LTE和最近的5G)，讓終端用戶可以一直擁有網路存取的能力。除了性能和網路特性，行動網路營運商(MNO)還針對IoT提供客製化及「資料服務方案(Data Plan)」/訂閱服務。 資料成本為無線技術部署關鍵 從產品的角度來看，添加硬體以實現無線連接不僅會增加物料清單的成本，而且還會提升硬體開發成本。與其他一些無線技術相比，為產品增加「蜂巢式」無線連接會帶來額外的費用—來自MNO的訂閱/資料服務方案的額外費用，意即費用/MB資料量(每台裝置)。網路成本(部署、運作和維護成本)一直是大規模部署連接裝置的重要因素，即使對於2.4GHz或1GHz以下的非授權頻段來說也是如此。 圖1　無線連接技術資料成本如何分配為矚目焦點 但是，當使用非授權頻段或專用解決方案時，「網路」成本會被隱藏。例如對於私有的1GHz以下網路，成本會被隱藏在為專有網路元素(如閘道器和聚合器)支付的額外資本支出，以及維護它們的額外營運成本中。 而蜂巢式物聯網讓使用第三方網路的額外費用浮上台面—在每種產品中，都會有一張SIM卡(無論是傳統SIM卡、eSIM卡、softSIM卡還是iSIM卡)，並且總會有人支付資料費用給MNO。 蜂巢式聯網商業模式翻轉供應鏈布局 在享受高服務品質、穩定的網路、覆蓋範圍，以及成本的可預測性之餘，每個人都想知道誰將支付無線連接的費用—資料成本不會隨著物聯網的發展而消失(圖1)。裝置製造商、用戶或介於兩者間的一些人，必須支付這筆費用。 而增加蜂巢式連接的模式將會影響企業整體策略： ・產品定位 ・蜂巢式連接支付費用 ・確認誰將支付資料服務方案費用給MNO 儘管LTE-M/NB-IoT實現了新的功能(如資產即時監控)，進而開闢出一條邁向新商業模式(例如預測性維護服務)的道路，但反過來說，有一個情況也同樣重要：讀者可能必須考慮使用新的商業模式，將帶有蜂巢式物聯網功能的產品推出上市，並可以處理無線連接的額外費用。這要在產品定義階段的第一天就要完成，並且與公司的整體策略維持一致。 要如何處理蜂巢式物聯網連接的額外費用？本文將提出以下三種不同的商業模式，說明蜂巢式物聯網產品不同商業模式的優缺點，以及如何從中找出三種不同的商業模式。 產品預先連接販賣符合小型製造商需求 這一類產品將在整個產品生命週期中與LTE網路(NB-IoT/LTE-M)連接環環相扣。 以下探討需要定期將資訊上傳到雲端的環境感測器。 瞭解這種產品的功能和使用壽命以及需要傳輸的資料量之後，就可以很容易預測整個產品生命週期中所需的總體資料量。產品製造商可以先向MNO預先購買資料服務方案，將其與產品綁在一起銷售，以「預先連接(Pre-connected)」的形式販賣。 從產品設計和製造的角度來看，這是最直接的方法，因為製造商是與MNO協商資料服務方案的一方，並且可以在生產過程中整合適合的SIM技術。製造商可以穩定控制這款已連接的產品。 從用戶的角度來看，這種方法也算合情合理—產品隨插即用，用戶毋需考慮連接性和資料服務方案/訂閱。 不過，整合這些成本會將產品價格提升到某一水準，可能會使終端用戶認為其他產品較為方便。 對於需要購買大量裝置的終端用戶而言，這種方法可能無法擴展。通常，高級電錶就是這種情況，公用事業/DSO公司擁有足夠的議價能力可與MNO直接協商資料服務方案，而僅從電表供應商那裡購買硬體。在這種情況下，下一種商業模式將比較合適。 產品連接就緒販售適合大規模業者 產品製造商出售帶有SIM插槽或eUICC(eSIM)的LTE就緒產品，終端用戶負責選擇MNO和連接方案。 在某些情況下(如購買許多裝置時)，終端用戶可以要求製造商在生產過程中直接插入或焊接所選的SIM，或者，如果裝置配備了eUICC，則可以對它進行遠距離的程式設計。 這種模式會增加用戶端的複雜性。他們不僅需要與MNO協商資料服務方案，而且還必須仔細定義他們所要購買產品的連接規格，這將會迫使終端用戶做出超出其核心競爭力範圍的選擇： ・連接應該要是NB還是M1？ ・需要哪些節能功能、哪家MNO支援？ 在前一種情境下，製造商同時負責產品和連接，因此會將這些領域納入考量。而在這種模式中，解決方案的所有權不明確： ・若許多裝置不在覆蓋範圍內或無法正常工作，是否表示該產品未按照規格製造，或者終端用戶定義錯誤規格/選擇錯誤的MNO？ ・若裝置所需資料傳輸量超過預定數量時，怎麼辦？ 這種複雜性使得這類方法僅適用於大型、有一定規模的買家。對製造商的要求略低，省去選擇資料服務方案的需求。出於同樣的原因，由於產品已經商品化，價格很可能成為主要的購買驅動力。 在產品定義、產品設計和生產方面，這種方法可能仍然不簡單。製造商的目標是要生產一種可適用於所有用戶的標準產品，並在裝置首次連接時可以進行遠距離配置。但是為實現連接的各層面考量(如MNO和SIM)，可能會強制專案客製化。因此，要將標準產品標示「在型錄」上的可能性就會受到限制。 即使採用eUICC可以克服其中部分挑戰，但對具有大型用戶的大型專案而言，這種商業模式仍然具有價值。 連接產品即服務消除價格爭議 製造商以初始費用出售連接的硬體，並提供加值服務。 與第一種方法類似，製造商選擇MNO、協商資料服務方案，並且將聯網功能加進裝置中，在銷售產品時採用這種以服務為導向的方法，僅收取相對較低的費用作為硬體初始資本支出。而資料服務方案不包括在內，但已具備蜂巢式連接的能力，並也準備好可以啟用。除了初始費用外，製造商還將提供服務(作為經常性營運支出)，這不一定與資料服務方案的成本有關，而是與加值服務有關。用戶將不必擔心連接成本/資料服務方案，因為它們已包含在其選擇的首選等級的服務費用中，而製造商僅在用戶訂閱服務並因此使用資料時，才會將費用支付給MNO。 這種方法解決了第一種商業模式的價格/定位問題。製造商仍然可以合理價格銷售產品，並且不需要為產品生命週期內傳輸的所有資料而預先支付費用；製造商甚至可以依靠連接啟用或改善後的新營收來源來降低前期價格。 這種商業模式適合可能需要服務/維護的產品、出租的產品或在較長生產鏈上流動的產品。如利用連接工業工具(Industrial Tool)，可以預測維護情況或何時需要更換磨損的零件。借助嵌入式連接，可以為每位用戶提供客製的維修計畫。 對於大多數工業應用(以及許多消費產品)，由於具備低資本支出和可預測的營運支出，相信該模式更可能被用戶接受。除非終端用戶簽署服務協議，否則製造商也不用支付費用給MNO，因此使其也可減少支出。 整體而言，缺乏連接性(Connectivity)將導致產品過時。對於要在市場中保持活躍性，蜂巢式連接技術為關鍵。因此成本不應成為障礙，而是探索不同市場方法的機會。企業需選擇與其發展策略相符的商業模式，以在其產品中實現連接性。 (本文作者任職於Nordic)

意法半導體(ST)與指定合作夥伴合作，為工業物聯網(Industrial IoT, IIoT)和汽車系統安全連接到蜂窩網路應用打造了一個配套完整的生態系統。 意法半導體安全微控制器事業部市場總監Laurent Degauque表示，M2M聯網解決方案包括高品質、安全、方便使用的硬體，以及由可靠之世界級電信營運商所提供的網路聯網和訂購管理服務。訂購靈活性、全球覆蓋率，以及從eSIM卡到服務商的各個級別安全性，讓客戶可以在任何地方都能快速、高效地部署創新的網路服務。 意法半導體的解決方案便於聯網裝置連接全球各種不同的網路和服務，讓遠端狀態監測和預測性維護等IIoT使用案例，以及車載資訊娛樂、車輛診斷和緊急救援等駕駛服務的聯網更加簡單容易。 意法半導體提供多種安全工業級和汽車級嵌入式SIM(eSIM)卡的軟硬體，其支援產業標準GSMA或專有的引導設定檔(Bootstrap Profile)。指定合作夥伴Arkessa、Arm和Truphone提供和管理裝置入網和服務開通平台，這三家公司擁有數百萬的機器間通訊(Machine-to-Machine, M2M)設備部署規模和eSIM卡啟動數量。 開通服務使配備eSIM卡的聯網裝置能夠自動連接到行動蜂窩網路，並享受彈性之終身的訂購管理服務。意法半導體每個指定合作夥伴/營運商都能連接世界各地數百個不同類型的行動蜂窩網路，包括2G、3G、4G、LTE CAT-M(低功耗廣域物聯網)和NB-IoT(窄頻物聯網)。

意法半導體(ST)公布其整合NFC(近場通訊)控制器、安全元件和eSIM的高整合行動安全解決方案ST54J系統晶片(SoC)之技術細節。其整合這三個重要功能有助於提升在行動和連網產品設備之非接觸通訊性能，再加上意法半導體軟體合作夥伴生態系統的軟體支援，可帶來更順暢的行動支付和電子票務交易使用者體驗，以及更便利之多運營商服務訂購的遠端行動參數配置。   行動和連網設備的設計人員採用可重新編程的eSIM以縮小產品尺寸，同時簡化組裝過程。在同一晶片上整合NFC可節省物料成本和電路板空間。意法半導體建立的第三方軟體合作夥伴生態系統提供設備商使用經過GSMA-SAS認證，以及互操作性測試，另外在通過全球眾多行動網路運營商(Mobile Network Operators, MNO)參數集和客製化參數集驗證的eSIM和eSE解決方案。   ST54J單晶片是意法半導體經過市場檢驗的嵌入式安全元件產品家族的第四代產品，其設計可排除因安全元件與NFC控制器的二者離散晶片外數據交換進而使性能受限的問題，並確保使非接觸式的溝通相較離散晶片組之方案更迅速。   封裝和設計靈活性歸功於單晶片所整合的三個重要功能以擁有空間節省優勢。此外，意法半導體使用NFC Booster技術來提升控制器的性能，使其能夠與小尺寸天線建立穩定的非接觸式連接，讓設計人員能夠更加自由地優化設備內部空間，並最大限度地降低新一代智慧型手機的厚度。