【华为云技术分享】物联网SIM卡和SIM卡，真的不是一回事
【摘要】在物联网解决方案中，设备移动上网也需要使用SIM卡。那么，SIM卡是什么？各种SIM卡有什么区别？物联网SIM卡如何选择？本文将为您答疑解惑。
通信进化史
过去几百年间，通信技术经历了天变地异般的发展：数百年前的古代，人们通过“烽火传讯”、“信鸽传书”、“击鼓传声”、“旗语”等利用自然界的基本规律和人的基础感官（视觉，听觉等）可达性建立通信系统。
到了19世纪中叶以后，随着电报、电话的发有，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的巨大变革，从此，人类的信息传递可以脱离常规的视听觉方式，用电信号作为新的载体，同此带来了一系列技术革新，开始了人类通信的新时代。利用电和磁的技术，来实现通信的目的，是近代通信起始的标志。
到了20世纪80年代，随着数字传输、程控电话交换通信技术的应用，进入了移动通信和互联网通信时代。
21世纪之后，从人与人的通信时代，跨入了物与物的互联、感知的智能时代。
而本文的主角，SIM卡，自从1991年诞生后，至今还在不断发展，是通信技术中不可或缺的一部分。
SIM卡进化史
大家都知道，手机上插入一张SIM卡，就可以连到运营商网络，实现打电话等通信功能，没有了它就是一部“裸机”，就不能接入网络运营商进行通信服务。SIM卡作为网络运营商对于我们身份辨别的证件，其起到了重要的作用。
SIM卡（Subscriber Identity Module 客户识别模块）实际是装有微处理器的芯片卡，在这里面存储了数字移动电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密。
它的内部有5个模块，并且每个模块都对应一个功能：微处理器CPU（8位）、程序存储器ROM（3～8kbit）、工作存储器RAM（6～16kbit）数据存储器EEPROM（128～256kbit）和串行通信单元。这5个模块被胶封在SIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同。这5个模块必须集成在一块集成电路中，否则其安全性会受到威胁，因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用SIM卡的重要线索。
SIM卡在与手机连接时，最少需要5个连接线：电源(VCC) 、复位(RST)、时钟(CLK)、接地端(GND)、数据I/O口(I/O)。
关于SIM卡的形态，在SIM卡最初诞生之时，其实是一张和信用卡同样大小的卡片。
这个大小的卡被称为标准卡。但对于国内手机用户来说，更熟悉的应该是以下三种大小的卡：
- 第二代标准的Mini卡，国内用户俗称的大卡。
- 第三代标准的Micro卡，俗称小卡。
- 第四代标准的Nano卡。
这些SIM卡的功能都是一样的，只是随着技术发展，为了适应设备的小型化，SIM卡也越来越小。
那在物联网世界里，物与物之间是怎么感知和联接的呢？
物联网通过设备上的各种传感器如温湿度传感器、RFID标签等感知终端来识别物体，采集数据等。并通过固定宽带、NB-IoT、2/3/4/5G在内的多种网络，将设备接入到华为物联网平台进行互联。若设备使用2/3/4/5G和NB-IoT网络接入，则需要通过SIM卡接入运营商网络。
而随着物联网的发展，设备类型越来越多，设备尺寸越来越小，对SIM卡外部环境的适配性要求越来越高，对SIM卡寿命的要求越来越长，对SIM卡尺寸的要求越来越小，促使SIM卡的形态从插拔式SIM卡，演进到嵌入式SIM卡和vSIM卡。
| 属性 |
插拔式SIM卡（mini/micro/nano） |
嵌入式SIM卡（eUICC） |
vSIM |
| 尺寸 |
大 |
小 |
无 |
| 适配温度 |
-25℃~85℃ |
-40℃~105℃ |
无限制 |
| 寿命 |
10年 |
15年 |
无限制 |
Nano卡虽然看起来已经很小了，但是它们还需要设备具有配套的卡槽。这个卡槽的结构和走线，对于一些智能穿戴设备（智能手环、智能眼镜等）来说还是太大了。而且插拔式SIM卡里面的用户信息固定不可更改，一张SIM卡就是一个用户与运营商之间的契约，若您想要切换运营商，必须换卡。为了解决这些问题，eSIM和vSIM诞生了。
- 嵌入式SIM卡：eSIM，也称eUICC（embedded UICC），顾名思义，与传统可插拔的SIM卡不同，eSIM的概念是将SIM卡直接嵌入到设备中。eSIM的本质还是SIM卡，不过它的“卡体”是一颗直接嵌在电路板的可编程的集成电路，其大小比Nano还要小上几倍。因为其可编程特性，eSIM支持通过OTA（空中写卡）方式进行远程配置，更新运营商配置文件，实现网络切换。综上所述，因为eSIM将SIM卡功能虚拟化和设备集成化，使用eSIM时的SIM卡码号的切换也将迎来全新的用户体验： 用户不必再来回插拔SIM卡，而是直接通过与终端交互，通过APP或者云端，即可在全球范围内将终端智能设备连接到所选择的当地网络，且可动态切换，使设备可以始终处于优质网速中。通过这种方式，eSIM不但增强了整体用户体验，也为设备的管理分配带来极大便利。
- vSIM卡：即virtual-SIM，虚拟SIM卡技术。可以说，vSIM就是eSIM的进一步演进，继承了eSIM的功能，并完全消灭了卡体，直接依托通信模块自身软硬件实现通信。终端设备拥有vSIM功能的通信模块，配合为vSIM特殊定制的底层软件，实现了内置加密存储数据（IMSI、KI等）。在登陆网络、鉴权、通信时，自动处理相应的逻辑，从而实现不需要实体SIM卡也能提供稳定的通信体验。
eSIM和vSIM除了进一步缩小甚至消灭了实体卡之外，它们更重要的功能是解除了用户和运营商的直接绑定，对用户来说，切换运营商变得和切换WIFI一样简单。但对运营商来说，因为用户粘性变小了，这显然不是一件好事，但是他们却也在大力支持eSIM和vSIM，这又是为什么呢？
这个原因其实我们前面已经提到了，就是物联网。对物联网设备来说，传统的插拔式SIM卡已经无法满足其设备上网的需求了。例如，若一个设备需要全球漫游，但它在漫游过程中又需要全程联网上报数据，那么负责这个设备的企业该怎么办？办一张有全球漫游功能的SIM卡？这样的话漫游资费就太贵了。在设备经过的每个国家或区域办一张本地SIM卡，每到一个新地方就换卡？这样的话维护和运营成本又会太高。而eSIM/vSIM的空中写卡能力则能完美解决这个问题，设备到达每个新区域前，仅需联网更新下配置，到了新区域后就可以使用本地资费上网了。所以，物联网设备生产商都会去追求这些新技术，而物联网的海量设备全部需要接入网络，这一块大蛋糕运营商自然不会放过。
物联网SIM卡如何选
不同行业对物联网SIM卡的需求不同，我们可以总结出以下场景：
| 网络/SIM卡 |
特点 |
典型行业 |
| NB-IoT、2/3G |
传输速率<100Kbps，成本低，功耗低，覆盖广 |
三表（电表、水表、气表）、POS机、共享单车、共享电动车等 |
| 4G、5G |
传输速率>1Mbps；功耗较高 |
车联网、视频监控、工业物联网等 |
物联网设备除了无线流量需求外，还需要以下两个场景流量。
- 海外流量：企业在国内生产设备，销售海外。使用海外流量，则需和多个海外运营商洽谈，部分企业可能没有海外渠道。典型的行业有车企（销售海外）、物流、运输、保健等。
- 不换卡切换运营商：因网络信号不好或订购套餐到期要更换运营商套餐，需要手工更换不同运营商SIM卡，人工成本高；典型的行业有新零售、运输等。
针对以上场景，华为云推出“全球SIM联接”云服务，支持实体卡、eSIM卡和vSIM卡方式，提供卡购买、卡管理、设备接入、设备发放能力，借助定向流量、空中写卡和远程设备发放技术，实现设备全球就近接入公有云站点，享受当地资费，向客户提供一站式设备连接管理的优质服务。是不是对物联网SIM卡已经了解清楚了，那就来动动手展示一下你的技术吧！华为开发者大赛——IoT创意大赛，邀请开发者基于华为云创新物联网相关的应用，在智慧城市、智慧园区、智慧交通、车联网、智慧农业等场景中深挖应用场景，孵化创新应用。大奖就等你来拿！
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