任重且道远! 漫谈eSIM技术在中国的未来发展之路

宅秘 【原创】 作者:孙斌 2019-04-04 08:30
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  过年期间,笔者在春运回家途中不慎遗失了手机。然而令笔者最烦躁的并不是经济损失,而是异地补卡这件事。异地补卡目前来说,真的还是挺麻烦的。尤其是在办理的时候,还会出现部分营业厅仅有部分业务员才有制卡的权限,就让这件原本就很麻烦的事情,变得更加的麻烦。或许,eSIM卡的出现,会是解决这一问题的最好方法。

  eSIM卡的概念最早源自苹果公司2011年的一项关于虚拟SIM卡专利的申请。随后,第一款实际产品的应用,则是在三年之后,苹果公司推出iPad Air 2时。不过,直至今日,国内的消费电子产品才开始真正意义上可以使用eSIM卡。

eSIM卡芯片组概念图
eSIM卡芯片组概念图

  那么eSIM在中国的发展状况究竟如何呢?日前,GSMA移动智库专门针对中国市场发布了一份报告,名为《中国eSIM:未来之路》,该报告从多个角度展望了全球eSIM的未来前景。在对包括三大运营商、硬件设备制造商等中国生态系统内的19家企业进行调研后,客观的审视了eSIM生态系统在中国市场的当前和未来发展。(后文部分内容引用自报告内容)

eSIM在全球局势

  如今,在全球范围内,移动生态系统对于eSIM技术均报以“拥抱”的态度,截止目前,eSIM设备的种类也在不断的增加。包括苹果、华为、出门问问、三星等一系列设备供应商,均已推出了支持eSIM的智能手表产品。而从移动运营商的角度来说,也有越来越多的运营商开始允许智能手表接入其蜂窝网络。

  这些采用eSIM技术的智能手表通常与一台智能手机绑定,并共享同一个电话号码,可以允许用户接打电话、收发短信、收听在线音乐、完成支付并使用手机上的发部分数字服务。整体用户体验,相比早起的插入实体SIM卡的智能手表,有了大幅的提升。

已实现商用的eSIM设备
已实现商用的eSIM设备

  当然,除了可穿戴设备外,eSIM功能在其他消费电子类设备上的应用也在逐渐增多,如图所示,还有可联网的平板电脑(如苹果、华硕和华为),笔记本电脑(如联想微软)及智能手机等。

  2017年开始,以谷歌Pixel 2和2 XL为代表的支持eSIM功能的智能手机正式发售。随后2018年9月发布的新款 iPhone (XR、XS 和 XS Max)以及同年10月发布的谷歌Pixel 3与3 XL也都支持了eSIM技术。从这往后,越来越多的移动运营商开始支持智能手机的eSIM服务。截止2019年1月底,美国、欧洲、中东和亚太地区的多家运营商在现网中支持具有 eSIM 功能的手机。

  除消费电子产品外,在物联网部署与远程SIM配置应用方面,汽车自然是最为领先的行业之一。近年来,应用 eSIM 功能的新车比例越来越高。继紧急呼叫 (eCall) 倡议后,2018 年 4 月以来,内置连接已成为欧洲市场的一项特定要求。

  由于汽车制造商正在向其汽车产品中部署或准备部署eSIM 技术,移动运营商和汽车制造商正在全球范围内展开合作。比较明显的例子包括奥迪、宝马、沃尔沃、丰田、标致雪铁龙和大众集团。其他消费电子和 M2M 应用领域的 eSIM 技术公司,包括金雅拓、捷德、IDEMIA、STMicroelectronics 和 Valid,也支持在网联汽车上开发和部署 eSIM。

  除汽车外,还有多种 M2M/物联网 eSIM 产品可用于各种设备,包括自行车、智能电表和安全摄像头。飞机上也正在逐渐部署和应用 eSIM。例如,空客公司选择Transatel(物联网联网解决方案提供商)为其开放数据云平台 Skywise 提供全球蜂窝网络连接。该平台在机场各个位置都使用 4G 连接,能够在航班间的停留期间内系统地收集操作、维护和飞机数据。Transatel 的作用是能够在客机降落的任何地方,将机载传感器捕获的数据从飞机无缝且安全地传输至空客数据中心。

全球物联网连接(蜂窝网络和非蜂窝网络)
全球物联网连接(蜂窝网络和非蜂窝网络)

  如上图所示,尽管蜂窝网络仅占总物联网连接的一小部分,但物联网市场的爆炸性增长为蜂窝物联网的增长和 eSIM 技术的应用提供了巨

  大空间。根据 GSMA 移动智库的数据,基于授权频谱的蜂窝物联网连接数量将在 2018 年至 2025 年间增长三倍以上,全球连接数量达到 35 亿。

  报告显示,在全球范围内,嵌入式UICC(eUICC)有望成为产业发展中期的主流解决方案,但业界也在不断探索新的SIM卡形态,其中包括集成式 eUICC (iUICC)、可信执行环境 (TEE)、软 SIM卡和嵌入式安全单元 (eSE)。

  嵌入式UICC(eUICC):嵌入式UICC是指在生产阶段直接嵌入到设备中的UICC。eUICC技术则可以在任意形态的SIM卡上实现,包括嵌入式和可插拔的SIM卡。

  集成式 eUICC (iUICC):集成式 eUICC是指eUICC集成到整体芯片如片上系统(SoC)中,与eUICC相同,用于管理运营商的数据凭证。集成eUICC在集成的防篡改单元(TRE)上实现;是依据标准Common Criteria PP-0084 Protection Profile的认证安全单元,并支持远程NVM功能。其eUICC功能符合GSMA SGP.01/02/21/22等eSIM规范。

  可信执行环境 (TEE):TEE是智能手机或其他联网设备中主要处理器的安全区域,可确保在独立、可信的环境中处理并保护敏感数据。

  软SIM:软SIM技术是非标准化的,且有多种概念定义。本文中提及的软SIM指能够执行SIM卡所有功能的软件应用和数据的集合,但没有存储到安全区域中,也未使用安全处理器,而是直接存储到通信设备的内存空间和处理器中(没有SIM卡硬件)。

  嵌入式安全单元(eSE):嵌入式安全单元(eSE)是嵌入到移动设备中的防篡改平台,能够安全地托管应用程序(如支付、认证)及其保密数据。移动设备中的安全单元形态也各不相同,如:作为芯片直接嵌入到设备的硬件中(eSE),或者嵌入到能够插入移动设备中的UICC活小型SD卡中。

eSIM在中国所面临的中国移动通信市场环境

  中国的移动通信市场,无论是从规模还是盈收增长率来说都是独树一帜的。截至 2018 年底,中国拥有近 12 亿的移动用户,占全球移动用户总数的 1/5 以上,在某种程度上可以说是全球最大的移动市场。尽管近年来移动收入增长放缓,但总体表现仍高于全球大多数的其他成熟市场。

  事实上,GSMA预计 2018 年至 2025 年期间,中国将占全球移动收入增长的 15% 左右,届时中国移动市场收入总额将超过 1800 亿美元。

  目前,中国移动生态系统正在呈现四大发展趋势:

  一、在 2019/2020 年投入商用之前,5G 工作持续取得进展

  目前 4G 的客户渗透率正接近 75%-80% 的瓶颈期,此时中国在 5G 的现场试验、频谱协商、技术研发和网络部署等方面的进展将会持续带动中国移动产业的进一步发展。国内三家运营商都计划在 2019/2020 年推出试商用服务,重点放在人口密集的城市中心。到 2025年,中国将拥有最大的5G市场,5G连接数将超过4.5亿,约占全国移动连接总数的 30%(固定无线和基于授权频谱的蜂窝物联网络除外),约占全球 5G 连接数量的三分之一。中国已将 5G 作为国家优先重点发展技术,从而更有益于推动经济领域广泛的数字化转型。

  二、 移动发展和技术创新的领先地位达到前所未有的水平

  中国正愈发展现出其技术创新的能力,并成为测试和实施新技术(包括支持 eSIM 的产品和服务)的引领者。得益于巨大的规模经济,无论是在移动或其他领域,中国的科技生态系统都正在催生大量的新兴企业和创新公司。推动中国成为高科技产业的领先国家(作为2025 年“中国制造”战略计划的一部分)的这一政府目标,是推动数字化改革发展的主要动力。其中三家运营商都扮演了关键角色,并在人工智能 (Ai)、区块链、无人机和自动驾驶技术以及物联网 (IoT) 等新兴领域均有投入。

  三、中国在物联网市场取得全球领先地位

  如近期的 GSMA 报告中所述,从蜂窝物联网的连接数量来看,中国是世界上最大的物联网市场,同时也是推动物联网发展和增长所需技术的主要供应商的发源地,包括传感器、微型芯片及其他组件等。截至 2018 年 6 月,中国移动蜂窝物联网连接数约达 4 亿,中国电信和中国联通的连接数各约为 1 亿。中国也正在孕育一些新兴企业,比如 landing.ai(由百度前首席人工智能科学家吴恩达(Andrew Ng) 创立)、K2Data(昆仑数据)和 RootCloud(根云),它们都可能在产业互联网的发展中发挥关键作用。许多在中国区开发的物联网组件和服务都是在当地部署的。事实上,中国制造业也是物联网解决方案的主要客户这一趋势很可能随着整体经济,尤其是制造业的数字化转型而加强。

  四、中国移动消费者高度参与数字世界

  截至 2018 年底,中国拥有超过 8 亿移动互联网用户,是全球在数字服务和内容时代最大的消费群体。与移动运营商一样,中国的“BAT”三巨头 - 百度、阿里巴巴和腾讯 - 在数字消费者的快速增长中扮演着重要角色。三者几乎参与了中国在线生态系统的方方面面,业务范围涵盖网络搜索、社交媒体、及信息沟通、电子商务和娱乐。随着移动支付的广泛应用,中国许多城市地区已经实现了无现金支付。eSIM 也将会助力推动人们生活的数字化。

中国eSIM前景展望

  近年来,中国在远程 SIM 配置和 eSIM 技术方面都取得了显著进展,尤其是在消费电子和物联网领域。包括移动运营商、原始设备生产商、SIM 卡供应商、物联网公司和科技公司在内的移动生态系统各方均积极推动 eSIM技术发展。中国三大运营商中国移动、中国电信和中国联通都在实施一系列 eSIM 项目和举措。包括构建 eSIM基础设施、聚集 eSIM 生态系统研发力量以创建战略发展方式,以及通过迭代方式改进支持 eSIM 产品开发。中国运营商还发布了 eSIM 和远程 SIM 配置技术白皮书,阐明了解决方案、应用场景、技术要求和业务合作建议。

  考虑到使用场景、技术要求、发展进程和市场动态等方面的显著差异,接下来,我们将按照不同细分市场来展望中国eSIM的市场前景:

  消费电子:智能手表主导早期市场发展

  智能手表引领了早期中国消费电子市场 eSIM 发展,笔记本电脑和平板电脑等其他产品大概落后一到两年。中国消费者可在一些城市购买由苹果、华为、出门问问和三星等厂商提供的支持 eSIM 技术的智能手表产品。

  2017 年底,中国联通在华为 Watch 2 Pro 和苹果 Watch Series 3 上开始支持 eSIM 功能,成为首家支持该功能的中国运营商。2017 年 11 月,中国联通在上海推出了支持 eSIM 的华为 Watch 2 Pro,作为独立试用版拥有自己的移动订阅和号码。在苹果 Watch Series 3 上,

  中国联通允许用户在主设备(智能手机)和辅助设备(智能手表)上使用同一号码(一号双终端)。

  此外,智能手表 eSIM 服务是否可用因运营商和城市而异。2018 年 6 月,中国移动宣布在天津、上海、杭州、广州、深圳和成都推出支持 eSIM 的智能手表(华为Watch 2)。自 2018 年 10 月起,中国电信开始支持苹果手表的 eSIM 功能,为上海、广州、成都和南京的本地注册电话号码提供有限的 eSIM 服务。截至到2018 年 11 月,中国联通在上海、广州、长沙、深圳、天津、武汉和郑州7个城市提供 eSIM 服务。2019年3月29日,中国联通再度宣布,于全国范围内开通eSIM。此举也将意味着eSIM将大规模走进公众视野。

  从目前运营商主导的 eSIM 智能手表在部分城市的试用和商用推广情况来看,预计未来几个季度,eSIM 将在消费电子领域得到更广泛的应用,其中包括笔记本电脑和平板电脑等消费设备。迄今为止,笔记本电脑制造商的需求有限,但随着 eSIM 在中国和全球范围内变得更加标准化并被普遍接受,需求必然有所增长。

移动生态系统对中国消费设备采用eSIM的预期
移动生态系统对中国消费设备采用eSIM的预期

  根据GSMA在中国的eSIM调查显示,运营商和移动生态系统中其他各方达成了广泛共识,即 eSIM 智能手表在智能手表市场的采用速度将快于 eSIM 在其他消费电子市场的渗透率。一些受访者强调,从长远来看,多达一半的蜂窝可穿戴设备将配备 eSIM(具体时间不详)。

  物联网:eSIM 应用空间巨大,汽车行业一路领先

  由于远程 SIM 配置技术发展尚处于起步阶段,且物联网市场高度分散和多样化,中国乃至全球物联网市场对 eSIM 的利用程度有限。然而,我们在中国的调研显示,调研企业普遍认同:eSIM 技术的采用对于推动未来 5 到 10 年的物联网市场发展至关重要。

  中国企业越来越多地通过 eSIM 价值链来确定在中国大规模部署 eSIM 解决方案所需的技术需求、运营流程和商业模式。作为物联网发展战略的一部分,中国三大运营商均推出了蜂窝物联网和物联网 eSIM 平台并与合作伙伴开展测试。在物联网 eSIM 领域,三大运营商拥有类似的客户群体,并将汽车作为重点和优先发展方向。

移动生态系统对中国垂直行业采用eSIM的预期
移动生态系统对中国垂直行业采用eSIM的预期

  eSIM 在中国的发展预期显示,汽车(联网和自动驾驶汽车)、物流和能源及公用事业(智能计量)这三个垂直行业将会有突出表现。

  汽车行业正在引导中国物联网领域的 eSIM 技术发展。世界其他国家对 eSIM 在汽车领域的潜力也非常看好。中国三大运营商都致力于研究车载通信技术、网联汽车和更广泛的“车联网”。中国联通和中国移动正与大众汽车 (Volkswagen) 和宝马 (BMW) 等汽车制造商

  合作,提供 eSIM 解决方案。中国电信已与 KDDI 达成协议,为从日本进口到中国的丰田汽车提供 eSIM 服务。在 2018 年上海世界移动大会上,中国移动宣布其网联汽车平台已与 Cubic Telecom 的物联网联网平台集成,为后者在中国的汽车客户提供 eSIM 服务。

  2018 年 6 月,中国移动与 NTT Docomo 推出物联网多供应商 eSIM 解决方案,支持从 Docomo 到中国移动的跨供应商 SIM 卡配置文件切换。该解决方案允许日本的 Docomo 客户在中国使用物联网设备将其物联网设备的移动号码(配置文件)从 Docomo 切换到中国移动,即使使用不同的 SIM 卡供应商,也无需更换可插拔 SIM 卡。当网联汽车或者设备从日本运往中国使用时,该系统可实现移动网络的灵活切换。

  此外,笔者在与部分车企的接触过程中也了解到,目前已经出场的配有智能中控系统的汽车,均内置了eSIM技术,并通过此技术实现了车联网的应用。当然,这里面也不排除有政府政策扶植的因素在内。

  根据 eSIM 在中国的应用预期,物流是第二大应用行业,因为该行业具有漫游需求并且在智能供应链时代需要进行更多可追溯性审计。当物流,尤其是供应链跟踪,涉及跨越国家、地区和国际区域的设备时,少数几家运营商可能无法提供可用性、可靠性和成本方面的最佳连接。物流也是最成熟的 M2M 应用领域之一,因此可将 eSIM 成本控制在更合理水平。

  第三个领域是公共事业,尤其是智能燃气和水务计量。这与中国运营商鼓励窄带物联网部署的努力是一致的,在这一过程中 eSIM 要么成为客户需求,要么成为运营商物联网战略的一部分。例如,运营商可以利用全球窄带物联网智能计量部署的势头,为中国的部署提供最佳实践经验。智能燃气和水表的拓展数量足够高,足以克服目前 eSIM 应用方面的成本障碍。

  物联网生态系统中蜂窝连接的作用非常重要,为了适应不同设备、使用场景、网络要求(可靠性、可用性和延迟)和其他需求(如低/高数据量、低/高设备/服务成本、低/高能耗),需部署不同的连接方式。虽然大多数物联网设备(通常在室内环境中)可能通过无线技术连接(例如 Wi-Fi 和蓝牙),在未经许可的频谱上运行,用于短距离连接,其他需要广域网络实时覆盖、低延迟、和高可靠性的物联网设备将通过使用授权频谱的蜂窝网络连接。

  物联网蜂窝连接将由传统的蜂窝网络 (2G/3G/4G/5G)或新兴的低功耗广域网 (LPWA) 提供。根据 GSMA 移动智库数据显示,到 2025 年,中国将有近 20 亿基于授权频谱的蜂窝物联网连接,较比 2018 年底(约 7亿)增长三倍。中国将成为全球最大的市场。

  智能手机:eSIM有待商业推广——主流应用仍需时间

  虽然在中国 eSIM 技术在消费电子和物联网领域的发展速度与其他主要国家和地区一样迅速,但参与 eSIM调查的企业一致认为 eSIM 在智能手机市场领域发展缓慢。

  截至目前,尽管智能手机制造商和移动运营商对 eSIM在可穿戴设备市场中的支持日益增长,但中国手机市场仍未正式启用 eSIM。最新款的苹果 iPhone 在中国大陆地区将不支持 eSIM 功能,而是采用可插拔双SIM 卡。

  虽然 eSIM 在国际漫游业务方面已经有所部署,但实现方式基本基于软 SIM 卡。包括华为(天际通)和小米(小米漫游)在内的多家原始设备制造商已经开发了适用于国际数据漫游业务的自主软 SIM 卡解决方案,并应用在手机和物联网设备上。

  例如,华为将天际通安装在本公司的一些高端智能手机上,如 Mate 7(及以上)和 Honor 6 Plus。天际通允许中国手机用户在国外旅行时无需购买新的 SIM 卡就可以访问移动数据服务,可插拔物理 SIM 卡仍作为主用号码。目前这项服务可在欧洲和亚洲约 20 个国家的部分手机型号上使用。

推动中国智能手机采用eSIM的关键因素
推动中国智能手机采用eSIM的关键因素

  未来有几方面因素将决定中国智能手机市场采用 eSIM的速度,如上图所示。虽然双卡手机在中国较为受欢迎,一些国家也推出具有双 eSIM/可插拔 SIM 卡功能的智能手机(iPhone 在中国较富裕的人群中很受欢迎),但中国在手机上引入 eSIM 功能的时间尚未明确。除了需要监管部门批准外,由于供需方面的因素,主流应用可能还需要数年时间。产业链各方在远程 SIM配置方面完成技术积累并投入到新的制造、物流和供应链环节需要一定周期。此外还需要通过简易但功能全面的用户界面和技术支持为最终用户(特别是不精通技术的用户)提供教学内容。

eSIM在中国未来发展的决定性因素——政策与监管

  报告中明确指出,精简规则是推动eSIM在中国大规模发展的关键因素。调查显示,泛移动生态系统中的多数中国企业都认为,虽然中国的 eSIM 技术在消费电子和物联网领域的发展速度与其他主要国家或地区大体一致,但管理机构对于采用 eSIM 技术的态度谨慎,进展较慢。多数调查受访者认为,监管政策是影响中国 eSIM 应用的主要因素之一。

在中国推广eSIM的主要挑战
在中国推广eSIM的主要挑战

  具有 eSIM 功能的设备在接入国内移动网络前要先取得工信部的批准。截至目前,工信部仅批准在部分中国城市的可穿戴设备市场中商业推广 eSIM。汽车行业的 eSIM 商用方案(例如网联汽车)正在审查中,尚未获批。同时监管机构允许智能手机市场引入 eSIM 功能的时间也尚未明确。

  虽然 eSIM 不需要对现有的 SIM 监管框架进行根本性改动,但是多家受访企业认为,为促进 eSIM 部署,仍需有所行动。其中包括精简监管规则、为各类 eSIM 需求、证书管理、根证书核发、安全性和跨境互联互通制定明确和统一的规则。同时,政府还应促进 eSIM 服务试行,特别是在工业物联网的新兴领域内倡导开放的eSIM生态系统。

写在最后

  综上所述,eSIM在中国市场的部署和应用速度不仅对中国的生态系统,并且对全球的eSIM大规模部署都十分重要。除了上文中提到的技术与市场动态外,未来几年内影响eSIM在中国市场部署的因素还有如下三点:1.标准和规范方面的全球行业协作;2.监管机构、行业协会和公司企业间的协调合作;3.了解移动生态系统中企业所面临的机遇和挑战。

  总而言之,无论是对于移动通信市场的发展,还是对于终端用户的使用体验升级,eSIM的广泛部署都是势在必行的一件事。至于推进的速度,正如前文分析的诸多因素,行业内大多很难给出一个详细的时间点,但笔者认为,不会太远!

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