嵌入式SIM卡通信模組在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用探究

1、嵌入式sim卡通信模組在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用探究摘要：闡述了無(wú)線通信模塊中sim卡在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中容 易出現(xiàn)的問(wèn)題，介紹了嵌入式sim卡通信模組的市場(chǎng)需求、 發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，探討了中國(guó)移動(dòng)在物聯(lián)網(wǎng)嵌入 式sim卡通信模組方面的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，最后分析了 嵌入式sim卡通信模組在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展中的意義。關(guān)鍵詞：嵌入式sim卡；通信模組；物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線通信 中圖分類號(hào)：tp391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)： 20951302 (2012) 100045030引言物聯(lián)網(wǎng)(the internet of things)把新一代it技術(shù) 充分運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)中(如能源、交通、家庭、市政系統(tǒng)等), 然后與現(xiàn)有

2、通信網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。 人類可以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智 慧”狀態(tài)，提髙資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間 的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)是“m2m” (機(jī)器對(duì)機(jī)器)應(yīng)用的歸納化表 述，其在電力、車載、工控、市政等方面早已有大量成熟應(yīng) 用。專家預(yù)測(cè)，未來(lái)10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，到 2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比， 將達(dá)到30比1,物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的信息技術(shù)產(chǎn) 業(yè)。1嵌入式sim卡模組發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)1. 1物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題無(wú)線模塊可提供無(wú)線通信能力，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和 核心部分。通過(guò)在機(jī)器上安裝插有sim卡的無(wú)線模

3、塊，可使 機(jī)器終端無(wú)線接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，從而接入互聯(lián)網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī) 器的聯(lián)網(wǎng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的無(wú)線模塊一般由三 部分組成：通信模塊、sim卡插槽和普通sim卡。類似于手 機(jī)，sim卡通過(guò)sim卡插槽與通信模塊連接，進(jìn)行通信。隨 著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，普通sim卡及sim卡與通信模塊 分離的結(jié)構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分市場(chǎng)的需求，在此方面 主要存在以下兩方面問(wèn)題：一是sim卡本身無(wú)法滿足工業(yè)級(jí)要求，損壞率高。sim卡暴露在惡劣工作環(huán)境（如強(qiáng)電磁干擾、輻射、腐蝕等環(huán)境） 會(huì)造成sim卡氧化、腐蝕失效，而且卡磨損率高；另外，用 戶對(duì)sim卡的讀寫頻率較高。因此，普通sim卡使用壽命短。二是si

4、m卡和通信模塊分離所帶來(lái)的問(wèn)題。如機(jī)卡分離, sim卡接觸不良，車輛震動(dòng)環(huán)境，同時(shí)也有盜用和數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題。1.2嵌入式sim卡通信模組的發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，市場(chǎng)對(duì)sim卡及模組的應(yīng)用提出了新 的需求。這主要包括：電力行業(yè)需要sim卡要能夠適應(yīng)惡劣 的工作環(huán)境、抗電磁干擾，具有較寬的溫度適應(yīng)范圍；交通 行業(yè)需要sim卡能夠抗震動(dòng)、耐高溫等；金融、稅務(wù)行業(yè)需 要sim卡能夠防盜用、防拆卡等。據(jù)sierra wireless預(yù)測(cè), 電力、交通、金融、稅務(wù)行業(yè)在電力抄表、車載前裝、車輛 監(jiān)控、無(wú)線pos機(jī)、稅控機(jī)領(lǐng)域?qū)Ｓ胹im卡及模組的需求 量巨大。面對(duì)龐大的客戶需求，業(yè)界也逐步推出

5、了一些sim 卡標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品。圖1所示是目前物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)使用比較多的三 種類型的sim卡。其中，工業(yè)級(jí)sim卡采用通用sim封裝，外形與普通sim 卡相同，但材質(zhì)和工藝與塑料sim卡不同，具備更高的溫 度適應(yīng)能力，更強(qiáng)的抗電磁干擾能力，而且讀寫次數(shù)更多， 抗靜電能力更強(qiáng)。這種sim卡與塑料sim卡使用方式相同， 也需要sim卡插槽，主要用來(lái)替換傳統(tǒng)的sim卡，適用于戶 外及對(duì)溫度有特殊要求的m2m設(shè)備，如車載前裝、中央空調(diào) 監(jiān)控等。m2m專用sim卡在一定程度上解決了重要問(wèn)題，但 仍然不能解決sim卡和通信模塊分離而帶來(lái)的其他問(wèn)題。工業(yè)級(jí)sim卡的特點(diǎn)主要有：兼容普通sim卡plugin 外觀，完

6、全具備傳統(tǒng)sim卡的全部功能，采用特殊材料與定 制芯片，工作溫度范圍大大延長(zhǎng)，芯片擦寫次數(shù)可增強(qiáng)至普 通卡的5倍以上，但在一些惡劣環(huán)境下，其防震動(dòng)和抗氧化 性能有限。另外就是嵌入式sim卡，這其中之一就是一種sierra wireless insim -體化通信模塊技術(shù)。該技術(shù)摒棄了 sim卡 上的塑料部分，而將sim卡芯片嵌入通信模塊上的無(wú)線cpu 內(nèi)封裝成一體化的硅片。這種嵌入式sim卡可提供更寬的溫 度范圍，具有抗?jié)?、防振、防盜等能力，能有效地防止使用 sim卡插槽帶來(lái)的問(wèn)題（如摩擦、塵、斷腳、氧化等），同時(shí) 能加強(qiáng)sim卡的固定性，防止sim卡被取出，而且封裝尺寸 也比普通sim卡更小

7、。表1所列是sierra wireless insim 卡的部分性能指標(biāo)。表1 sierra wireless insim部分性能指標(biāo)參 數(shù) 性 能可靠性非常低場(chǎng)失敗率（約100 ppm）溫度范圍一40+85 °c濕度99. 99%壽命平均無(wú)故障時(shí)間40年此外，業(yè)界還推出了另外兩種嵌入式sim卡標(biāo)準(zhǔn)，也就 是son8或vqfn8 （貼片式）標(biāo)準(zhǔn)。2009年，etsi發(fā)布 了新的 m2m 嵌入式 sim 卡標(biāo)準(zhǔn) son8 （8 pins,5 mmx6 mm）, 也叫做vqfn8。這是工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)封裝，可直接焊接在m2m 設(shè)備上，具備普通形態(tài)卡的所有能力，同時(shí)可防盜用，可有 效避免sim卡從卡基脫落，具備強(qiáng)抗振動(dòng)、抗腐蝕性能，可 使用于環(huán)境相對(duì)惡劣的m2m設(shè)備，如放射源、下水道監(jiān)控設(shè) 備、靠近發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的設(shè)備等。嵌入式sim卡的突出特點(diǎn)除了具備工業(yè)級(jí)sim卡的特點(diǎn) 外，其制作和封裝工藝都發(fā)生了改變，insim方式或焊接方表2所列是式基本解決了震動(dòng)和氧化對(duì)于卡片性能的影響。 捷德vqfn8 sim的部分性能指標(biāo)。表2捷德vqfn