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eSIM: Länderübergreifende IoT-Lösungen realisieren

Bereits seit ein paar Jahren wird die integrierte SIM-Karte als Nachfolger der herausnehmbaren SIM und sogar als Schlüsseltechnologie für Anwendungen im Internet der Dinge gehandelt. Schließlich ermöglicht sie die einfache Integration von Mobilfunkmodems in vernetzte Geräte.

Vernetzung Bildquelle: © liuzishan - fotolia

In eBook-Readern, Navigationssystemen und Smartwatches sind Embedded SIMs (eSIM) bereits heute verbaut, um Nutzern unabhängig von ihrem Standort den Zugang zum Internet und den damit verbundenen Services zu gewährleisten. Der Clou der Technologie: Im Gegensatz zur herkömmlichen SIM-Karte werden die versiegelt gelieferten eUICCs (Embedded Universal Integrated Circuit Cards) direkt vom Hersteller auf die Leiterplatine des IoT-Geräts gelötet.

Bereits seit dem GSM-Start wurden SIM-Karten – analog zu den Geräten, die einen Netzzugang benötigen – immer kleiner. Die älteste Version, die sogenannte Full-Size-SIM, die bei der Nutzung von Telefonzellen zum Einsatz kam, hatte mit einer Abmessung von 85,60 mal 53,98 Millimetern noch die Größe einer Scheckkarte. Doch bereits bei den ersten Mobiltelefonen der frühen Neunziger schrumpfte die SIM-Karte gewaltig: Das Format der Mini-SIM beträgt nur noch 25 x 15 x 0,76 Millimeter. Bereits seit dem Ende der 2000er-Jahre wurde diese jedoch schrittweise durch die Micro-SIM abgelöst. Mit der Nano-SIM kam im Jahr 2012 die kleinste, wechselbare SIM mit den Maßen 12,3 x 8,8 x 0,67 Millimeter auf den Markt. Die eSIM ist mit 0,9 Millimetern zwar etwas dicker als ihre Vorgänger, Länge (sechs Millimeter) und Breite (fünf Millimeter) wurden jedoch erneut reduziert. Als Schlüsseltechnologie für das Internet der Dinge gilt das integrierte Subscriber Identity Module vor allem, da es die Beschränkungen der herausnehmbaren Variante überwindet. Traditionelle SIM-Karten sollen vor allem die Parteien im M2M-Ökosystem erheblich in ihrem Handlungsspielraum einschränken. Schließlich ist der Wechsel der Chipkarten für viele B2B-Kunden problematisch, da die M2M-Geräte oftmals entfernt angeordnet sind, ihr Standort nach dem Verkauf nicht bekannt ist oder sie hermetisch abgedichtet sind.

GSMA-Spezifikation
Für eine erfolgreiche Marktumsetzung hat sich die Branche daher auf international gültige Spezifikationen verständigt. Diese „Embedded SIM Specification“ der GSMA werden von über zwanzig Mobilfunkbetreibern, zwei M2M-Allianzen und einer Vielzahl von OEMs (Original Equipment Manufacturers) unterstützt.

Im Wesentlichen haben integrierte SIM-Karten die gleichen Funktionen wie ihre herausnehmbaren Vorgänger, erlauben jedoch im Gegensatz zu diesen das Ändern der Betreiberprofile „over the air“: Bisher musste beim Vertragsabschluss mit einem Mobilfunk-Provider immer eine SIM-Karte mit den entsprechenden Daten per Post versendet werden. Mit einer eSIM ist dieser Prozess nicht mehr notwendig, da die Providerdaten direkt über das Mobilfunknetz auf das Modul gespielt werden. Um den Tarif einer bestimmten eSIM zuordnen zu können, verfügt jede über eine Identifiktationsnummer – die sogenannte eID oder eUICCID. Diese entspricht der IMEI-Gerätenummer im Handy.

Da man die eID nicht auf dem Chip lesen kann, findet sich die Angabe in der Regel auch auf der Verpackung des Gerätes oder in den eSIM-Einstellungen.

eSIM in IoT-Anwendungen
Durch die Verwaltung „over the air“ und das Löten der SIM auf die Platine erhöht die Technologie zuallererst die mechanische Sicherheit. Hinzu kommt, dass die Module je nach Qualität und Bauart robuster sind als herkömmliche SIMs: Feuchtigkeit, Erschütterungen oder die Betriebstemperartur haben Einfluss auf die Lebensdauer der Karten. Da jedoch nicht vorgesehen ist, dass das integrierte Modell innerhalb des Lebenszyklus eines Gerätes gewechselt wird, müssen Gerätehersteller während der Produktion mit den eSIM-Anbietern zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass sie ein optimal geeignetes Modul wählen. Dafür ist es dann möglich, die Geräte staub- und wasserdicht zu machen, da kein SIM-Slot mehr benötigt wird.

Der größte Vorteil der Technologie für Anwendungen im Internet der Dinge ist allerdings, dass sie per se globale Geschäftsmodelle ermöglicht: Heute stützt sich das Internet der Dinge stark auf Technologien mit kurzer Reichweite wie WLAN und Bluetooth. Für überregionale Verbindungen, also jene, die für das Marktwachstum ausschlaggebend sind, stehen zwei Verbindungstechnologien zur Verfügung: Auf der einen Seite das unlizensierte Frequenzspektrum, das für den Datenversand Funksignale wie Sigfox oder LoRa nutzt. Es ist zwar von allen nutzbar, die Datenübertragung ist allerdings störanfällig gegenüber Funksignalen, die anhand derselben Frequenzblöcke übertragen werden. Hinzu kommt, dass diese Funksignale nicht von allen Anbietern unterstützt werden und darüber hinaus nicht für das Roaming freigegeben sind. Eine enorme Einschränkung in Hinblick auf Produkte, die auf internationaler Ebene funktionieren sollen, wie es im Bereich Logistik oftmals der Fall ist.