M2M-Connectivity per eSIM

Wie die eSIM das IoT verändert

2. April 2022, 21:04 Uhr | Andreas Knoll
Größenvergleich einer eSIM mit einer Ein-Cent-Münze
Größenvergleich einer eSIM mit einer Ein-Cent-Münze
© Wireless Logic mdex GmbH

Die eSIM ist mehr als nur eine Miniatur-Ausgabe der klassischen SIM-Karte: Mit der eUICC-Technologie ist es erstmals möglich, Netzanbieter und Tarife per Mausklick zu wechseln. Eine nähere Betrachtung zeigt, dass vernetzte Unternehmen künftig wohl auf eSIMs angewiesen sein werden.

Meist wird die Bedeutung technischer Innovationen für professionelle Anwendungen erst Jahre nach deren Erfindung klar. Die auf der IFA 2015 vorgestellte Samsung-Smartwatch Gear S2 war das erste breit distribuierte Endgerät mit direkt integrierter Connectivity: Statt der von Mobiltelefonen bekannten SIM-Karten wurde erstmals ein fest mit der Platine verbauter MFF2-Chip (Machine-to-Machine Form Factor) verwendet: die Embedded SIM, kurz eSIM.

Die SIM-Karte als Chip erscheint wegen der immer kleineren und dünneren Endgeräte als konsequente Fortführung der bereits bestehenden SIM-Karten-Formate. Tatsächlich ist die eSIM durch den Wegfall von Wechselschublade und Öffnungsmechanik kaum noch relevant für das Gerätedesign. Der Chip ist 6 x 5 mm groß und damit nur noch ein Viertel so lang und ein Drittel so breit wie die 25 x 15 mm große Mini-SIM-Karte. Diese Schrumpfkur schafft bei gleicher Gehäusegröße mehr Platz für Akkus, Schnittstellen oder Gerätekühlung.

Darüber hinaus ermöglicht erst die eSIM völlig neue Geräteklassen: »Als MFF2-Chip ist sie nämlich unempfindlich gegen Vibrationen und Bewegung und lässt sich gegen Feuchtigkeit und Korrosion versiegeln«, sagt Dennis Paul, Bereichsleiter IoT-Projekte bei der Wireless Logic mdex GmbH. »Damit eignet sich die Technologie für im Freien oder in Bewegung eingesetzte Endgeräte – eine Voraussetzung etwa im Automobilsektor oder für vernetzte Wearables.«

Kleine, körpernah getragene Elektronik-Produkte können so ständig online sein, ohne dass sie mit einem mitgeführten Smartphone oder gar einem WLAN verbunden sein müssen. Dennoch sind auch schon Consumer-Endgeräte mit bekanntem Formfaktor mit einer fest verbauten SIM-Karte in Form eines MFF2-Chips auf dem Markt verfügbar. Derzeit sind 20 iOS-Modelle und fast 50 Android-Endgeräte mit integrierten eSIMs erhältlich; die Industrievereinigung GSMA spricht von aktuell 110 Geräten.

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Netzkompatibel erst mit eUICC

Dennis Paul, Bereichsleiter IoT-Projekte bei der Wireless Logic mdex GmbH
Dennis Paul, Wireless Logic mdex GmbH: »An der eSIM mit eUICC-Funktionen führt für vernetzte Unternehmen kein Weg mehr vorbei, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen.«
© Bild: Wireless Logic mdex GmbH

Trotz der offensichtlichen Vorteile der eSIM als fest verlötetem Chip hatte das Konzept ursprünglich einen gravierenden Nachteil: »Wenn es sich um eine herkömmliche SIM-Karte handelt, ist das verwendete Gerät für immer an einen bestimmten Mobilfunknetzbetreiber mitsamt dessen Tarifen gebunden«, erläutert Dennis Paul. »Bei einem notwendigen oder gewünschten Tarifwechsel müsste das Endgerät weggeworfen werden. Es liegt auf der Hand, dass dies weder bei Consumer-Geräten noch bei professionellen Anwendungen in IoT-Umgebungen akzeptabel ist. Nicht verwunderlich, dass Produkttester in den Medien vor fünf Jahren sogar vor Endgeräten mit eSIM gewarnt haben.«

Aus diesem Grund wurde eUICC als Technologiestandard entwickelt. eUICC steht für Embedded Universal Integrated Circuit Card. »Einer der entscheidenden Vorteile dieser Komponente einer SIM-Karte ist, dass der ursprüngliche Mobilfunknetzbetreiber über eine Funkverbindung ohne Austausch von SIM-Karten oder der Hardware gewechselt werden kann«, verdeutlicht Dennis Paul.

Für Jean-Christophe Tisseuil, Head of SIM & eSIM bei der GSMA, ist diese uneingeschränkte Interoperabilität vernetzter Anlagen und Endgeräte entscheidend: »Die erste Voraussetzung ist etwas, was interoperabel ist. Die zweite ist die Sicherheit, und man muss die Endgeräte nach beiden Prinzipien vernetzen. Denn wo keine Interoperabilität besteht, gibt es definitiv kein Geschäftsmodell.«

Heutzutage verfügt die eSIM durch eUICC über eine „virtuelle SIM-Karten-Schublade“. Eine SIM-Karte mit eUICC-Funktion ist zwar zunächst mit einer vordefinierten internationalen Mobilfunk-Teilnehmerkennung (IMSI) ausgestattet. Dieses sogenannte Bootstrap-Profil ist aber ohne physischen Austausch änderbar. »Mit anderen Worten: Der Mobilfunkanbieter und der Tarif lassen sich problemlos wechseln, ohne jemals die SIM-Karte anzufassen«, sagt Dennis Paul. »eUICC ist also ein technischer Standard, mit dem IMSI gemanagt, heruntergeladen, aktiviert, deaktiviert und gelöscht werden können.«

Zukunftssicher mit eUICC

Größenvergleich einer eSIM mit zwei Fingern
Größenvergleich einer eSIM mit zwei Fingern
© Wireless Logic mdex GmbH

Für Endverbraucher ist dies bei einem Anbieterwechsel aus naheliegenden Gründen komfortabel. Für vernetzte Unternehmen allerdings ist der Einsatz von eSIMs schon wegen der ökonomischen Skalierbarkeit in Zukunft unerlässlich: »Die eSIM-Technologie verändert das mobile IoT grundlegend, weil sie die globale Bereitstellung und mobile M2M-Anwendungen entscheidend vereinfacht«, betont Dennis Paul. »Selbst das Management riesiger SIM-Kartenbestände ist kein Kostenfaktor mehr.«

Entscheidet man sich für die Erstausstattung einer IoT-Umgebung für einen bestimmten Anbieter, kann dieser Mobilfunkbetreiber bei einer internationalen Expansion tarifliche Nachteile in einigen Territorien haben oder schlimmstenfalls dort kein Mobilfunknetz unterhalten. Über eine eUICC-Funktion ist es problemlos möglich, den Anbieter mit minimalen Umstellungskosten entweder komplett oder nur pro Territorium zu wechseln. eUICC kann außerdem auf einem einzigen Chip mehrere Benutzerkennungen verwalten. So lassen sich ähnlich wie bei einer Dual- oder Multi-SIM-Lösung Backup-Funktionen nutzen und hohe Roaming-Kosten vermeiden.

Kostendegression für internationale Unternehmen

In der industriellen Produktion haben eSIMs mit eUICC große Produktionskostenvorteile: »In der Automobilproduktion etwa können vernetzte Fahrzeuge mit nur einem einzigen Chip kompatibel zu weltweiten Mobilfunknetzen hergestellt werden«, so Dennis Paul. Statt einer kaum überschaubaren Anzahl an Lagerhaltungseinheiten (SKU, Stock Keeping Unit) lasse sich ein einziges Bauteil verwenden. Die Anpassung der lokalen Connectivity werde dann in den Märkten an Ort und Stelle durchgeführt.

»Für Unternehmenskunden bedeutet die eSIM, dass sie auf globaler Basis skalieren können und konsistente, qualitativ hochwertige Connectivity-Dienste zum besten Preis bekommen«, erläutert Nigel Chadwick, General Manager und Vice President of Connectivity beim Chiphersteller ARM. »Für Hersteller bedeutet es, dass sie einmal entwickeln und überall einsetzen können.«

eUICC ist unabhängig vom Format

Obwohl die eSIM-Technologie schon gut und gerne zehn Jahre alt ist, verfügen viele Unternehmen über hohe Bestände an herkömmlichen SIM-Karten in traditionellen SIM-Schubladen. Der Wireless-Logic-Kunde BBOXX etwa betreibt Solarenergie-Anlagen und hat allein in Afrika fast 150.000 SIM-Karten aktiviert. Dennoch ist es möglich, eUICC mit einem einmaligen Austausch älterer SIM-Kartenbestände gegen eUICC-Karten im gleichen Formfaktor zu nutzen. Während nicht jede eSIM automatisch eUICC-Funktionen haben muss, kann jede Plastik-SIM-Karte eine eUICC sein. Es gibt also eUICC-taugliche SIM-Karten sowohl als eSIM in Form des auf der Platine verlöteten MFF2-Chips als auch als klassische SIM-Karte in den Größen 2FF (Mini), 3FF (Micro) oder 4FF (Nano). »Interessanterweise verwendet selbst die GSMA nur den Begriff eSIM, meint aber meist die eUICC-Technologie unabhängig vom Formfaktor«, führt Dennis Paul aus.

Das Management von Tarifen und Anbietern bei eUICC-fähigen SIM-Karten oder eSIMs ist jedoch bei Verbrauchern mit Endgeräten und Unternehmen mit vernetzten IoT-Anlagen unterschiedlich. Privatpersonen fragen neue Tarife aktiv nach – ausgelöst etwa von Werbekampagnen oder neuen Preisstrukturen („Pull-Modell“). Sie wechseln und bestellen je nach Bedarf Tarife und Verbindungen, üblicherweise indem sie mit dem Mobiltelefon einen QR-Code scannen.

Im IoT-/M2M-Bereich dagegen verwalten Firmenkunden die oft unternehmens- und konzernweit komplexen Tarifstrukturen nicht aktiv selbst. Den Managementbedarf für die Mobilfunkverbindungen eines IoT-Unternehmens bedienen meist Drittanbieter („Push-Modell“).

IoT leicht gemacht durch virtuelle Netzbetreiber

Die Netzbetreiber selbst haben nämlich kein Eigeninteresse, eSIMs mit eUICC-Technologie zu forcieren, so Dennis Paul: »Warum sollte ein Mobilfunkanbieter in eine eSIM-Architektur investieren, wenn Tarife und Anbieter einfach gewechselt werden können? Netzbetreiber sehen in der eSIM vor allem die Gefahr, Kunden per Mausklick zu verlieren und eine höhere Abwanderungsrate zu riskieren.«

Diesen Interessenskonflikt lösen spezialisierte Service Provider für M2M-Mobilfunkverbindungen. »Wireless Logic als Anbieter betreiberunabhängiger IoT-Connectivity agiert als virtueller Netzbetreiber zwischen Firmenkunden und den Telekommunikationsunternehmen«, hebt Dennis Paul hervor. »Wir sind Partner aller relevanter Anbieter und ermöglichen unseren Kunden Zugang zu mehr als 750 Mobilfunknetzen weltweit. Damit können IoT-Unternehmen aus einer Vielzahl von Anbietern und Tarifen ohne komplizierte Einzelverträge wählen. Als Dienstleister bietet Wireless Logic hochgradig kunden- und branchenspezifische Tarife an, und das mit einem einzigen pauschalen Tarif unabhängig von den verwendeten Mobilfunknetzen.«

Für vernetzte Unternehmen bedeutet das außerdem, dass sie nur einen einzigen Ansprechpartner für alle Territorien und Geschäftsbereiche haben. Auch bei Supportfragen wie etwa Störungen oder dem Ausfall eines bestimmten Netzes gibt es wiederum nur einen einzigen Ansprechpartner.

»Vernetzte Unternehmen bekommen vom Datentarif über professionelle Industrie-Router-Hardware bis hin zur dezidierten SIM-Management-Plattform ein Full-Service-Paket für M2M- und IoT-Connectivity«, erklärt Dennis Paul. »Für Telekommunikationsunternehmen erschließen wir als virtueller Netzbetreiber ähnlich wie ein Handelskanal neue Kundengruppen, die wesentlich bedarfsgerechter bedient werden können. Sowohl für unsere Kunden als auch für die Mobilfunkunternehmen ist dies eine klassische Win-Win-Situation.«

Nach der eSIM kommt die iSIM

Grenzenlose Connectivity und zunehmende Miniaturisierung der Connectivity beflügeln jetzt schon die Fantasie der Hardware-Hersteller. Die störungsfreie und sichere Übertragung von Sensordaten wird eine Vielzahl neuer Endgeräte und Anlagen ermöglichen, etwa in der Medizin (z.B. Implantate, Seh- und Hörgeräte), im Bergbau (z.B. smarte Bohrköpfe) oder im Sicherheitsbereich (z.B. Standort- oder Herkunftslokalisierung). Die iSIM ist die nächste kleinere, aber noch leistungsfähigere Version der eSIM. Dabei handelt es sich nicht wie bei der eSIM um einen auf der Platine eingebetteten Chip mit eigenem Prozessor. Vielmehr ist die iSIM ohne eigenen Prozessor direkt im Geräteprozessor integriert. Die 1,5 x 1,5 mm große iSIM spart so nochmals Platz und Energie, lässt sich aber ebenso wie die eSIM nichtphysisch aktualisieren.

Diese Vorteile dürften zu einer explosiven Verbreitung der globalen Vernetzung führen. SoftBank-Gründer Masayoshi Son prognostiziert, dass es im Jahr 2035 eine Billion IoT-Verbindungen geben wird – das sind mehr als 100 Verbindungen für jeden Menschen auf der Erde. »An der eSIM mit eUICC-Funktionen führt daher für vernetzte Unternehmen kein Weg mehr vorbei, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen«, resümiert Dennis Paul. »Als virtueller Netzbetreiber können wir dabei helfen, bestehende IoT-Umgebungen mit eUICC fit für die Zukunft zu machen.«


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