IOT科技 YOOCAR·智创｜IoT eSIM技术详解

用户投稿 2025年08月13日 17:24:04 4 0

YOOCAR·智创｜IoT eSIM技术详解

1. 引言

GSMA 2023年发布的SGP.32 IoT eSIM规范，基于增强的远程SIM配置能力，提升了物联网设备在全球范围内的连接性、灵活性和安全性，为各类物联网应用提供了更加高效和可扩展的eSIM解决方案。

IoT eSIM规范还引入了新组件eIM（eSIM IoT远程管理器），这是一种标准化的eSIM配置工具，可促进大规模部署和管理支持eSIM的物联网设备。它简化了如何在后端部署eSIM生态系统，并具有远程控制eSIM下载操作的能力。此外，规范还引入了简化的IoT配置文件助手（IPA），这是一个经过调整的本地配置文件代理，有两种变体，可以直接在eUICC或物联网设备上运行，客户可以以更方便和用户友好的形式激活本地配置文件切换。

2. 基本介绍

IoT eSIM（物联网eSIM）是一种为物联网设备设计的嵌入式SIM卡技术，它支持远程配置、远程管理和跨境网络切换，满足大规模、长期稳定运行和低功耗设备的需求。

与IoT eSIM设计相比，M2M eSIM通常关注于工业、企业级的设备通信需求，而IoT eSIM则旨在支持大规模、全球化、多样化的物联网设备，具有更强的灵活性、扩展性和远程管理能力。

与IoT eSIM设计相比，Consumer eSIM专为个人消费者设备设计，关注的是便捷的跨国漫游和用户自由选择运营商。而IoT eSIM则更注重大规模物联网设备的全球连接、低功耗、远程管理和安全性，适用于各类物联网应用场景。

3. IPA架构说明

GSMA推出IoT eSIM规范，目的是为全球范围内的物联网设备提供更高效、安全和灵活的连接解决方案，以促进物联网行业的快速发展，有两种不同的架构实现：IPAd（IoT Profile Assistant in the IoT Device）和IPAe（IPAe IoT Profile Assistant in the eUICC）。

3.1IPAd架构说明

IPA与eUICC独立运行，采用推-拉模式，eIM触发SIM配置过程，IPA从SM-DP+中下载profile并写入eUICC，能够在无需物理接触的情况下远程更换一组设备的运营商，这大大简化了物联网用户和服务提供商的操作流程。

图1 IPAd设计架构

3.2IPAe架构说明

IPA可以内置在eUICC中，从而使设备制造商无需关注IPA的具体实现细节。通过这种集成方式，设备厂商可以专注于设备的核心功能和性能，而无需担心复杂的eSIM配置和运营商管理，同时确保设备能够在全球范围内灵活、无缝地切换运营商和网络（见图2 IPAe设计架构）。

图2 IPAe设计架构

3.3IPAd与IPAe对比

在IoT eSIM规范中，IPAe和IPAd是两种不同实现方式的IPA，它们的主要区别如下：

4. eIM实现的Profile切换

在SGP.32 IoT eSIM规范中，通过eIM（eUICC IoT remote Manager）实现eSIM Profile切换的机制，相较于传统的SGP.02 M2M eSIM和SGP.22 Consumer eSIM方案，体现了多层次的架构革新和技术突破。

架构解耦与标准化接口

M2M eSIM规范的实现，依赖运营商提供的SM-SR（订阅管理安全路由）和SM-DP（订阅管理数据准备）平台，车厂需与每个运营商单独联调SM-SR与SM-DP接口，甚至涉及SMSC（短信中心）的适配，导致集成复杂度高、周期长、成本剧增。

IoT eSIM规范引入eIM，其整合了轻量级协议（如LwM2M、MQTT、CoAP），支持低带宽、高延迟网络下的Profile管理。例如，NB-IoT设备可通过MQTT协议与eIM通信，实现低功耗环境下的高效Profile切换。

物联网场景的深度适配

Consumer eSIM方案局限于消费端使用，虽支持全IP架构，但主要面向智能手机等高算力设备，依赖用户手动操作（如扫描二维码），无法满足无界面IoT设备的自动化需求。

安全与合规性增强

在M2M eSIM规范下，运营商可能通过SM-SR强制转移eSIM控制权，导致车厂失去设备管理主导权。

IoT eSIM规范提供的eIM，可作为车厂自有平台，完全掌握Profile切换权限，运营商仅提供Profile数据包，无权干预管理流程。同时，IoT eSIM遵循GSMA IoT SAFE规范，结合硬件级安全芯片（如支持CC EAL6+的eUICC），实现端到端加密和抗物理攻击能力。

5. IoT eSIM在未来的应用场景

5.1物联网设备的远程配置与管理

简化部署流程 ：IoT eSIM规范引入了eSIM IoT远程管理器（eIM）和IoT配置助手（IPA）等组件。eIM可以是一个独立的组件，也可以是更高级别功能系统的一部分，负责对单个IoT设备或IoT设备群进行远程配置文件状态管理操作。IPA则提供了配置文件下载、发现服务、通知处理以及传输PSMO及其相关结果等多种功能，使得IoT设备中的eUICC能够被SM-DP+高效配置，简化了设备的远程配置和管理流程。

提高设备管理效率 ：通过这些组件和功能，企业能够更轻松地管理跨多个地区的大规模物联网设备部署。

5.2促进物联网设备的全球部署

支持多运营商切换 ：IoT eSIM规范允许物联网设备在不同运营商之间灵活切换，企业可以更容易地从更广泛的运营商那里购买服务，并且能够轻松地从本国以外的运营商那里获得订阅。这打破了过去物联网设备制造商在制造设备时必须选择特定运营商的限制，解决了多条生产线的问题，同时制造出更简单、更可靠的设备。

降低部署成本 ：随着技术的发展以及eSIM供应商不断的产品创新，IoT eSIM规范将加速eSIM物联网产品的采用。预计到2030年，全球蜂窝物联网连接将从2023年的35亿增加到58亿，这将为全球范围内的物联网设备部署提供更强大的支持，降低部署成本，提高设备的覆盖率。

5.3推动物联网应用的多样化发展

消费电子领域 ：在消费电子领域，预计2026年开始全球eSIM智能手机数量将出现大幅度增长。到2025/2026年，仅支持eSIM的手机在全球范围内将会更加普及，为智能手机提供商业eSIM服务预计会成为全球运营商的主要业务增长点。此外，eSIM技术在智能手表、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品中的应用也将不断拓展。

工业物联网领域 ：在工业物联网领域，IoT eSIM规范将助力企业实现更高效的设备远程监控与管理。例如，通过人工智能和机器学习的应用，利用机器学习预测设备故障，减少意外停机时间；使用AI优化能源使用和资源分配，从而提高生产效率和设备利用率。

智慧城市领域 ：在智慧城市领域，eSIM技术将发挥更加重要的作用。例如，在智能交通系统中，eSIM可以实现车辆的远程监控和管理，提高交通流量的优化和调度效率；在智能照明系统中，通过eSIM实现对路灯的远程控制和能源管理，降低能源消耗和运营成本。

6. 结语

IoT eSIM规范通过eIM主导的Profile切换机制，以架构解耦、协议轻量化与管理自主化为核心，将彻底重构IoT连接生态。优咔科技借助在连接管理服务的经验与全球服务能力优势，将传统方案中各个运营商“烟囱式”的架构升级为设备制造商可控的标准化服务，不仅解决了全球化部署中运营商割裂、集成复杂的难题，更赋予汽车、物流等行业低成本、高灵活性的连接底座。优咔科技通过eIM统一接口与端到端安全框架，以IoT eSIM技术为基础实现了跨地域、跨终端的无缝协同，推动eSIM从单一技术向数字化基础设施跃迁，为万物智联的规模化落地奠定基石。

一周前沿科技盘点｜助力企业从“采数”到“用数”，IoTDB刷新世界纪录……

8月30日召开的国际事务处理性能委员会TPC技术大会公布了最新的国际权威数据库性能基准榜单，由清华大学软件学院发起研制的国际开源时间序列数据库基础软件Apache IoTDB刷新了工业物联网场景榜单（TPCx-IoT），在性能和成本两大维度排名第一。

近日，中科院物理所/北京凝聚态物理国家研究中心靳常青团队在主族非金属元素氢化物新材料的超高压制备和超导研究方面取得进展。该团队首次实验合成并发现转变温度高达116K的锑基富氢超导体。这是目前实验报导的转变温度次高的主族富氢超导体，其研究为探索低压制备富氢化合物超导材料提供了新的线索。

基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第108期。

助力企业从“采数”到“用数”，IoTDB刷新世界纪录

时间序列数据库基础软件Apache IoTDB的技术体系

8月30日召开的国际事务处理性能委员会TPC技术大会公布了最新的国际权威数据库性能基准榜单，由清华大学软件学院发起研制的国际开源时间序列数据库基础软件Apache IoTDB刷新了工业物联网场景榜单（TPCx-IoT），在性能和成本两大维度排名第一。事务处理性能委员会于1988年成立，是国际上最权威的数据库性能测评基准组织之一。

数据是工业物联网信息世界与物理世界、信息技术与操作技术、回顾历史与预测未来的交汇载体，是工业高端化、智能化与绿色化发展的基础原料。时序数据库是一种负责对海量工业设备传感器上报的物理量数字化记录进行存储、管理、分析的新型工业软件，已经成为推动工业数字化转型的重要基础设施。

从2011年起，清华大学软件学院王建民团队围绕我国工业高端化发展需求，将工业物联网“端、边、云”看成一个整体，研制时序数据库基础软件IoTDB，突破了工业物联网场景下数据高压缩、端边云贯通、时序大模型等核心技术，支撑端上采集、边缘汇聚、云中处理的数据上行链路，以及云中训练、边缘推理、端上执行的模型下行链路，帮助企业实现从“采数”到“用数”的转型升级。目前，IoTDB相关技术与系统已在航空航天、能源电力、工程装备等行业的全球数千家规上工业企业实施应用。

《National Science Review》丨低压制备富氢化合物超导材料的新线索，找到了

金刚石压砧高压腔体样品和电极分布示意图

20世纪30年代，Wigner等预测氢可压缩成金属氢，具高温超导潜力，但需极端高压。70年代，徐济安等提出富氢化合物降低金属化压力。2004年，Ashcroft进一步阐释此构想。近年来，国际实验证实，富氢化物在高压下展现高温超导。中科院物理所/北京凝聚态物理国家研究中心靳常青团队在主族非金属元素氢化物新材料的超高压制备和超导研究方面取得进展。该团队首次实验合成并发现转变温度高达116K的锑基富氢超导体。这是目前实验报导的转变温度次高的主族富氢超导体。

该团队在184GPa与2000K条件下制备锑基富氢化合物。他们发现，高温超导来源于以Sb～H共价键主导的六方相SbH4，对于较大的H～H距离，氢原子之间可以借助和非金属元素的轨道杂化实现金属化并进一步呈现高于100K的高温超导，这为探索低压制备富氢化合物超导材料提供了新的线索。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwad241

《Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.》丨迎接DNA硬盘时代，你准备好了吗？

数字经济和人工智能催生了全球数据产出量的爆炸式增长。全球数据量的增加，将远远超出了当前主流存储技术（包括磁性、光学和固态存储）的容量，寻求全新的存储介质与模式成为一个亟待解决的问题。

脱氧核糖核酸（DNA）因其具有更高的存储密度、更长的保存时间和更低的功耗需求，已经逐渐成为一个备受瞩目的备选项，目前DNA信息存储已初步实现信息的写入、存储和解码的完备流程。然而，当前大多数工作依赖于大型DNA商业化的服务或仪器以实现信息写入与读出，这种非连续且非专用的模式使DNA信息存储在更广的实际应用中面临诸多挑战，例如：难以系统性自动化所造成的高读写延时，复杂且昂贵的服务或仪器带来的高准入门槛，以及闭源性分布式处理所导致的高信息安全风险等。

针对当前DNA信息存储领域面临的“写入-存储-读取”一体化难题，厦门大学杨朝勇团队开发出一种基于数字微流控技术（Digital Microfluidics, DMF）的全自动化DNA信息存储解决方案，即DNA-DISK平台。这一创新平台实现了DNA信息存储全流程的集成化、自动化和小型化。DNA-DISK平台首次采用单碱基酶促合成技术进行信息写入，有效降低了信息编译的冗余度，为数据写入提供了一种环保且经济的方法；利用焦磷酸测序技术对DNA进行片上测序，实现了信息的原位解码。此外，通过热响应凝胶封装技术，DNA信息得以在芯片上实现原位封装，不仅提升了芯片的便携性，还可以防止DNA的降解。团队设计了配套的桌面式仪器，使得DNA信息存储操作变得像使用U盘一样便捷，能够在多种通用场景下完成信息的写入、存储和读取全流程操作。为了验证DNA-DISK平台的实用性和有效性，团队利用该平台对厦门大学校训“自强不息，止于至善”以及《茉莉花》乐谱文件（共228比特，读写延时4.4分钟/比特）进行了编码和存储，并成功实现了信息的准确解码。这一成果不仅证明了DNA-DISK平台的可行性，更展示了其在未来发展成为“DNA硬盘”的潜力，为DNA信息存储带来了新思路。

原文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410164121

《Nature Communications》丨靠这个“筹码”，就能撬动噬菌体世界的博弈棋局

KKP控制温和噬菌体的溶原裂解转化和抵抗烈性噬菌体入侵的机制

在微生物世界中，噬菌体是一类特殊的病毒，专门感染细菌、真菌、藻类、放线菌或螺旋体等微生物。其中一类丝状噬菌体广泛存在于自然界中，可以侵染细菌和古菌宿主。一直以来，噬菌体与宿主之间的相互作用是生物学研究的热点。

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室王晓雪团队联合哈佛医学院Matthew K. Waldor团队，发现了铜绿假单胞菌中的丝状温和噬菌体携带的三组分毒素-抗毒素系统KKP，并解析了这一新系统在温和噬菌体溶原裂解转化和噬菌体防御方面的双重功能。他们还发现，KKP基因簇在超过1000种不同的温和原噬菌体存在。

这一项研究将毒素-抗毒素系统引入了宿主-噬菌体相互作用的模型，作为控制温和噬菌体裂解的开关和烈性噬菌体入侵的盾牌，通过可逆翻译后修饰发挥功能，位于环境信号、噬菌体复制和宿主生理状态的交汇中心。KKP代表了一种基于磷酸化的温和噬体激活和防御噬菌体的机制，揭示了毒素-抗毒素系统是自然界温和噬菌体和烈性噬菌体两大类噬菌体之间博弈的筹码。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51617-x

《Science Bulletin》丨“火星电池”问世：以火星大气为燃料，续航超两火星月

“火星电池”的应用和发展潜力

近日，中国科学技术大学热科学和能源工程系谈鹏团队研发出一种“火星电池”。“火星电池”由火星大气成分作为电池反应燃料物质，可实现高能量密度和长循环性能。

锂二氧化碳电池利用金属锂和二氧化碳作为反应物，被认为在火星探测中具有潜在的应用价值。然而，现有研究通常忽略了火星的复杂环境，如多种气体成分及剧烈的温度波动。针对这一问题，该团队开发出以火星大气为直接燃料的“火星电池”，并结合温度波动测试，模拟了火星表面的真实环境，实现了可持续输出电能的“火星电池”系统。在0摄氏度低温下，该电池的能量密度达373.9 Wh/kg，循环寿命达1375小时（约2个火星月）。研究团队通过一体化电极制备和折叠式电池结构设计，将电芯尺寸放大至2×2cm²，提升将软包电池的能量密度提升至765 Wh/kg和630 Wh/L。这项研究为 “火星电池”在实际火星环境中的应用提供了概念验证，并为未来太空探索中的多能互补能源系统的发展奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.06.033

《Advanced Materials》丨钛氧之间，韧性大不同

低氧钛裂纹尖端大量变形孪晶被激活，裂纹尖端的晶粒尺寸被显著细化，而商业纯钛的裂纹尖端仅有少量的变形孪晶。

钛及钛合金作为一种轻质、高强、耐腐蚀的金属材料，被广泛应用于航空航天、海洋工程和生物医用领域。近年来，随着“损伤容限”设计理念在工业界的不断推进，对钛的断裂韧性的要求也日益提高。

近日，西安交通大学材料学院韩卫忠课题组对纯钛的断裂韧性开展系统研究，发现钛中的氧杂质是造成其断裂韧性不足的主要因素。即使存在微量的氧杂质，也会抑制钛中的变形孪生和位错活性，从而显著降低裂纹尖端的均匀塑性变形能力。

研究团队通过将氧杂质含量从商业纯钛的0.14 wt%降低至低氧钛的0.02 wt%，实现了断裂韧性从117 MPa∙m1/2提高至255MPa∙m1/2。低氧钛的断裂韧性超越了已报道的所有商业纯钛及钛合金的断裂韧性，并且超过了大部分金属材料的断裂韧性。研究首次揭示了钛的超高本征断裂韧性，打破了钛的断裂韧性低于130 MPa∙m1/2的传统认知，使低氧钛成为目前已知最韧的金属材料之一。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202408286