Tendances interdépendantes : modules IoT à faible consommation, iSIM et 5G

Selon Transforma Insight, le nombre d'appareils connectés devrait augmenter considérablement au cours de la prochaine décennie, pour atteindre 31,8 milliards en 2030. Les discussions en cours, les nouvelles recherches et les données émergentes façonnent la compréhension des tendances actuelles et futures des technologies de l'IoT. Ces développements influencent la façon dont les applications IoT sont mises en œuvre et la façon dont elles peuvent avoir un impact sur l'industrie et les fournisseurs de services à l'avenir. Parmi les principaux sujets de discussion d'aujourd'hui figurent l'état de préparation à la 5G, l'iSIM et les modules IoT à faible consommation.

Déploiement à grande échelle de l'IoT et trajectoire de la 5G

L'évolution des technologies de la connectivité IoT a apporté des progrès significatifs avec le LTE-M (Cat-M) et le NB-IoT. Le NB-IoT et le LTE-M répondent tous deux aux exigences de la 5G IMT 2020 pour les communications massives de type machine. En outre, le 3GPP a convenu que les cas d'utilisation LPWA continueront d'être traités en faisant évoluer NB-IoT et LTE-M à partir de la version 16 ou 17, dans le cadre des spécifications 5G. Le 3GPP a introduit une option permettant au réseau central 5G de prendre en charge un réseau d'accès radio NB-IoT ou LTE-M. Par conséquent, NB-IoT et LTE-M peuvent continuer à être pris en charge dans les réseaux 5G après la fermeture de la 4G d'un opérateur. Cela permettra aux opérateurs de migrer en douceur vers les bandes de fréquences 5G NR tout en préservant les déploiements NB-IoT et LTE-M. Bien qu'il n'y ait actuellement aucune mise en œuvre de cette option d'architecture 3GPP dans un réseau d'opérateur public, elle donne aux opérateurs individuels la flexibilité de continuer à fournir un soutien à long terme pour NB-IoT et LTE-M.

Bien que le LTE-M et le NB-IoT aient vu le jour à l'ère de la 4G, leur intégration dans les écosystèmes 5G prouve leur importance dans les applications IoT nécessitant une couverture étendue et une consommation d'énergie minimale. Des innovations telles que NB2 (la deuxième génération de NB-IoT) et Cat-1 bis améliorent encore ces capacités. Cependant, l'avenir réside dans la 5G RedCap (Reduced Capability), une technologie prête à succéder à la LTE-M en offrant une plus grande efficacité adaptée aux cas d'utilisation massive de l'IoT.

Les tendances à grande échelle couvrent également la technologie iSIM, qui intègre la fonctionnalité SIM dans des modules IoT de faible puissance pour un déploiement rationalisé et des coûts réduits. Combinées, ces innovations représentent une trajectoire cohérente vers un écosystème IoT évolutif, à faible consommation d'énergie et connecté à l'échelle mondiale.

Le rôle de l'iSIM dans les projets IoT

Avec l'eSIM/MFF2, l'IoT a vu la miniaturisation de la carte SIM en éliminant le besoin de prises SIM, puisqu'elle peut être montée directement sur la carte de circuit imprimé d'un appareil. Malgré cela, d'autres avancées étaient nécessaires, ce qui a conduit au développement de l'iSIM (SIM intégrée). Elle est plus petite, plus rentable et conforme aux dernières normes GSMA (SGP.31/32), prenant en charge le provisionnement SIM à distance (RSP) et jouant un rôle clé dans l'IoT mobile. Selon Statista, les opérateurs de réseaux mobiles prévoient que d'ici 2030, moins d'un tiers des connexions IoT cellulaires mondiales reposeront sur des cartes SIM amovibles traditionnelles. Au lieu de cela, ils s'attendent à ce que 37 % des connexions utilisent des eSIM (cartes SIM intégrées), tandis que 34 % adopteront la technologie iSIM.

L'intégration de la fonctionnalité SIM au système sur puce (SoC) via l'architecture iSIM permet d'éviter le recours à des composants SIM distincts, qu'ils soient discrets ou soudés. Cette évolution présente des avantages notables en termes d'efficacité spatiale et de logistique opérationnelle. En outre, la mise en œuvre de l'iSIM réduit l'empreinte de l'appareil en diminuant la surface de la carte de circuit imprimé généralement allouée au matériel SIM. Ceci est particulièrement pratique pour la conception de terminaux IoT compacts. En outre, l'absence de provisionnement SIM externe simplifie le processus de fabrication et la chaîne d'approvisionnement associée, ce qui améliore les processus de production et la vitesse de déploiement.

En outre, l'intégration de l'iSIM au cadre de sécurité du SoC offre une défense améliorée contre la falsification physique et l'accès non autorisé. Le modèle de sécurité unifié protège les données critiques, renforce l'intégrité globale de l'appareil et permet d'utiliser des fonctions de sécurité ancrées dans le matériel. La technologie iSIM prend en charge les mises à jour OTA du micrologiciel et, à l'avenir, le provisionnement à distance de la carte SIM (RSP). Elle permet le changement dynamique de profil de l'opérateur et l'itinérance multinationale sur divers réseaux cellulaires, ce qui donne à l'utilisateur une portée mondiale et lui permet d'être à l'abri de l'évolution des environnements réseau. 

Modules IoT à faible consommation avec prise en charge iSIM

Les modules IoT à faible consommation dans le contexte de l'eSIM/iSIM sont conçus pour fonctionner efficacement avec une consommation d'énergie minimale et à grande échelle. En intégrant la fonctionnalité iSIM directement dans le module, ils réduisent à la fois la taille et la consommation d'énergie. Cette intégration permet non seulement de minimiser les besoins en matériel, mais aussi de soutenir les déploiements d'appareils à long terme en améliorant la durée de vie de la batterie et en réduisant les besoins de maintenance. En outre, avec des capacités telles que les mises à jour over-the-air (OTA) et le provisionnement SIM à distance (RSP) en conformité avec les dernières normes GSMA (SGP.31/32), les modules IoT à faible consommation permettent une configuration dynamique du réseau et des mises à jour transparentes sans intervention physique. Cela réduit la complexité opérationnelle, prend en charge un déploiement évolutif dans diverses zones géographiques et minimise les coûts associés à la maintenance et au provisionnement manuels, ce qui les rend bien adaptés à un large éventail d'applications IoT.

Murata, l'un des principaux fabricants mondiaux de composants électroniques, a développé le Type 1SC, un module iSIM-ready conçu pour les applications IoT cellulaires avancées. Il offre une compatibilité avec les protocoles Cat-M1 et NB-IoT sur un large spectre de fréquences LTE. En outre, il intègre de multiples modes d'économie d'énergie et optimise la gestion du cycle de veille. Le module comprend des capacités GNSS intégrées et dispose d'une architecture de sécurité multicouche, comme le démarrage sécurisé, le stockage sécurisé et les mécanismes cryptographiques, protégeant les données sensibles et garantissant l'intégrité de l'appareil, en empêchant les actions malveillantes.

Hiro Hyogo, Senior Manager, Corporate Technology and Innovation, Murata Americas : «  Le Type 1SC souligne l'engagement de Murata à fournir des modules pour l'écosystème IoT en évolution rapide dans les domaines du suivi des actifs, de la gestion de flotte, de la surveillance des soins de santé, et plus encore. Grâce à l'intégration de la technologie iSIM et de la connectivité mondiale, nous permettons le développement de modules plus compacts, sécurisés et connectés à l'échelle mondiale, améliorant ainsi les performances des appareils. »

En coopération avec 1NCE, les modules sont livrés avec un profil SIM préchargé, activé et approvisionné avec des données initiales. Cette approche minimise la complexité associée à l'acquisition et à l'activation de cartes SIM individuelles, simplifiant ainsi l'installation et la configuration initiales de l'appareil. En outre, la plateforme 1NCE fournit une interface centralisée pour la gestion des appareils. 

Andy Do, président d'Embedded Works : « Nous pensons que le bouton facile pour les conceptions IoT cellulaires commence avec le module iSIM de type 1SC de Murata alimenté par 1NCE. Non seulement il s'agit du module radio CAT-M / NB-IoT le plus compact du marché, mais avec les données iSIM préchargées incluses, cela peut représenter des années d'utilisation pour de nombreuses applications IoT. Nous aimons le modèle de données 1NCE d'une « SIM dormante », essentiellement en utilisant des données uniquement lorsque vous en avez besoin sans frais mensuels récurrents. Embedded Works est fier d'être le partenaire qui apporte cette solution innovante au marché des appareils connectés. »

To Sum up

L'intégration de la technologie iSIM dans les modules IoT de faible puissance est étroitement liée à l'évolution de la connectivité 5G. En intégrant la fonctionnalité SIM directement dans l'appareil, iSIM réduit la taille et la consommation d'énergie, favorisant des déploiements durables et évolutifs. Cette synergie permet des solutions IoT plus efficaces, plus sûres et plus flexibles, d'autant plus que 5G RedCap et les modules à faible consommation constituent l'avenir des applications IoT à grande échelle, offrant de meilleures performances tout en minimisant les coûts opérationnels.