Tendenze interconnesse: Moduli IoT a basso consumo, iSIM e 5G

Secondo Transforma Insight, si prevede che il numero di dispositivi connessi aumenterà significativamente nel prossimo decennio, raggiungendo i 31,8 miliardi entro il 2030. Discussioni in corso, nuove ricerche e dati emergenti stanno modellando la comprensione delle tendenze attuali e future delle tecnologie IoT. Questi sviluppi influenzano le modalità di implementazione delle applicazioni IoT e il loro impatto sul settore e sui fornitori di servizi. Alcuni dei principali argomenti di discussione di oggi includono la disponibilità del 5G, le iSIM e i moduli IoT a basso consumo.

Distribuzione dell'IoT su larga scala e traiettoria del 5G

L'evoluzione delle tecnologie di connettività nell'IoT ha portato progressi significativi con LTE-M (Cat-M) e NB-IoT. Sia NB-IoT che LTE-M soddisfano i requisiti 5G IMT 2020 per le comunicazioni massive di tipo macchina. Inoltre, il 3GPP ha deciso che i casi d'uso LPWA continueranno a essere affrontati con l'evoluzione di NB-IoT e LTE-M a partire dalla Release 16 o 17, come parte delle specifiche 5G. Il 3GPP ha introdotto un'opzione per la rete core 5G che consente di supportare una rete di accesso radio NB-IoT o LTE-M. Di conseguenza, NB-IoT e LTE-M possono continuare a essere supportati nelle reti 5G dopo la chiusura del 4G di un operatore. Ciò consentirà un percorso di migrazione agevole dell'operatore verso le bande di frequenza 5G NR, preservando al contempo le implementazioni NB-IoT e LTE-M. Sebbene al momento non vi sia alcuna implementazione di questa opzione di architettura 3GPP nelle reti degli operatori pubblici, essa offre ai singoli operatori la flessibilità di continuare a fornire un supporto a lungo termine per NB-IoT e LTE-M.

Sebbene LTE-M e NB-IoT siano nati nell'era 4G, la loro integrazione negli ecosistemi 5G ne dimostra l'importanza nelle applicazioni IoT che richiedono una copertura estesa e un consumo energetico minimo. Innovazioni come NB2 (la seconda generazione di NB-IoT) e Cat-1 bis migliorano ulteriormente queste capacità. Tuttavia, il futuro è nel 5G RedCap (Reduced Capability), una tecnologia destinata a succedere all'LTE-M offrendo un'efficienza più elevata adatta a casi d'uso IoT di massa.

Le tendenze su larga scala riguardano anche la tecnologia iSIM, che integra la funzionalità SIM in moduli IoT a bassa potenza per un'implementazione semplificata e costi inferiori. Insieme, queste innovazioni rappresentano una traiettoria coesa verso un ecosistema IoT scalabile, a basso consumo e connesso a livello globale.

Il ruolo delle iSIM nei progetti IoT

Con la eSIM/MFF2, l'IoT ha visto la miniaturizzazione delle schede SIM, eliminando la necessità di zoccoli SIM, che potevano essere montati direttamente sul PCB del dispositivo. Nonostante ciò, erano necessari ulteriori progressi, che hanno portato allo sviluppo della iSIM (SIM integrata). È più piccola, più economica e conforme ai più recenti standard GSMA (SGP.31/32), supporta il provisioning remoto delle SIM (RSP) e svolge un ruolo chiave nell'IoT mobile. Secondo Statista, gli operatori di rete mobile prevedono che entro il 2030 meno di un terzo delle connessioni IoT cellulari globali si baserà sulle tradizionali schede SIM rimovibili. Si prevede invece che il 37% delle connessioni utilizzerà le eSIM (SIM integrate), mentre il 34% adotterà la tecnologia iSIM.

L'incorporazione della funzionalità SIM nel System-on-a-Chip (SoC) tramite l'architettura iSIM evita la necessità di componenti SIM separati, sia discreti che saldati. Questo passaggio presenta notevoli vantaggi in termini di efficienza spaziale e logistica operativa. Inoltre, l'implementazione di iSIM riduce l'ingombro del dispositivo, diminuendo l'area del circuito stampato tipicamente destinata all'hardware SIM. Ciò è particolarmente conveniente nella progettazione di endpoint IoT compatti. Inoltre, l'assenza del provisioning esterno delle SIM semplifica il processo di produzione e la relativa catena di fornitura, migliorando i processi produttivi e la velocità di implementazione.

Inoltre, l'integrazione della iSIM con il quadro di sicurezza del SoC offre una migliore difesa contro le manomissioni fisiche e gli accessi non autorizzati. Il modello di sicurezza unificato protegge i dati critici, rafforza l'integrità complessiva del dispositivo e consente di utilizzare funzioni di sicurezza radicate nell'hardware. La tecnologia iSIM supporta gli aggiornamenti OTA del firmware e, in futuro, il provisioning remoto della SIM (RSP). Consente il cambio dinamico del profilo del vettore e il roaming multinazionale su diverse reti cellulari, offrendo all'utente una portata globale e una protezione futura in ambienti di rete in evoluzione.

Moduli IoT a basso consumo con supporto iSIM

I moduli IoT a basso consumo nel contesto di eSIM/iSIM sono progettati per funzionare in modo efficiente con un consumo energetico minimo e su larga scala. Integrando la funzionalità iSIM direttamente nel modulo, riducono sia le dimensioni che il consumo energetico. Questa integrazione non solo riduce al minimo i requisiti hardware, ma supporta anche le implementazioni a lungo termine dei dispositivi, migliorando la durata della batteria e riducendo le esigenze di manutenzione. Inoltre, grazie a funzionalità quali gli aggiornamenti over-the-air (OTA) e il provisioning remoto della SIM (RSP) in conformità con i più recenti standard GSMA (SGP.31/32), i moduli IoT a basso consumo consentono una configurazione dinamica della rete e aggiornamenti continui senza alcun intervento fisico. Questo riduce la complessità operativa, supporta un'implementazione scalabile in diverse aree geografiche e minimizza i costi associati alla manutenzione manuale e al provisioning, rendendoli adatti a un'ampia gamma di applicazioni IoT.

Murata, produttore leader mondiale di componenti elettronici, ha sviluppato il Type 1SC, un modulo iSIM-ready progettato per applicazioni IoT cellulari avanzate. Offre compatibilità con i protocolli Cat-M1 e NB-IoT su un ampio spettro di frequenze LTE. Inoltre, incorpora diverse modalità di risparmio energetico e ottimizza la gestione del ciclo di sonno. Il modulo include funzionalità GNSS integrate e dispone di un'architettura di sicurezza a più livelli, come l'avvio sicuro, l'archiviazione sicura e i meccanismi crittografici, che proteggono i dati sensibili e assicurano l'integrità del dispositivo, prevenendo le azioni dannose.

Hiro Hyogo, Senior Manager, Corporate Technology and Innovation, Murata Americas: “Il Type 1SC sottolinea l'impegno di Murata nel fornire moduli per l'ecosistema IoT in rapida evoluzione, attraverso il tracciamento degli asset, la gestione delle flotte, il monitoraggio sanitario e altro ancora. Grazie all'integrazione della tecnologia iSIM e della connettività globale, stiamo consentendo lo sviluppo di moduli più compatti, sicuri e connessi a livello globale, migliorando le prestazioni dei dispositivi”.

In collaborazione con 1NCE, i moduli vengono forniti con un profilo SIM precaricato, attivato e dotato di dati iniziali. Questo approccio riduce al minimo le complessità associate all'acquisto e all'attivazione di singole schede SIM, semplificando così l'impostazione e la configurazione iniziale del dispositivo. Inoltre, la piattaforma 1NCE fornisce un'interfaccia centralizzata per la gestione dei dispositivi. 

Andy Do, presidente di Embedded Works: “Crediamo che il tasto facile per i progetti IoT cellulari inizi con il modulo iSIM 1SC di Murata alimentato da 1NCE. Non solo si tratta del modulo radio CAT-M / NB-IoT più compatto sul mercato, ma con i dati iSIM precaricati inclusi, questo può rappresentare anni di utilizzo per molte applicazioni IoT. Ci piace il modello di dati 1NCE di una “SIM dormiente”, che essenzialmente utilizza i dati solo quando ne ha bisogno senza un costo mensile ricorrente. Embedded Works è orgogliosa di essere il partner che ha portato questa soluzione innovativa sul mercato dei dispositivi connessi”.

In sintesi

L'integrazione della tecnologia iSIM nei moduli IoT a basso consumo è strettamente legata all'evoluzione della connettività 5G. Incorporando la funzionalità SIM direttamente nel dispositivo, iSIM riduce le dimensioni e il consumo energetico, supportando implementazioni durature e scalabili. Questa sinergia consente di realizzare soluzioni IoT più efficienti, sicure e flessibili, in particolare quando il 5G RedCap e i moduli a basso consumo guidano il futuro delle applicazioni IoT su larga scala, offrendo prestazioni migliori e riducendo al minimo i costi operativi.