M2M应用的产品包括终端模块、M2M管理平台、行业应用平台、M2M专用卡等。M2M专用卡一般指在现有智能卡的基础上,通过对卡软硬件以及相关支撑平台进行升级,以满足M2M行业的需求。M2M专用卡承载着运营商的码号资源,也是机器接入无线网络的身份标识,同时还可以提供安全的通信、存储服务,能够承载和处理各种增值应用。
传统的人与人之间的移动通信环境对SIM卡的需求更多在软件层面,如鉴权算法、加解密功能、业务逻辑和呈现等。而M2M应用环境对SIM卡提出的需求集中在物理环境对卡的软硬件平台、封装工艺的要求。
为什么说是对软硬件平台的需求,而不只是硬件平台?
第一是要求芯片数据保存时间要长,普通SIM卡是在手机里使用,平均数据保存时间是10年左右,在M2M应用环境下如工业或特种行业下,要求数据保存时间更长,可以达到十年、十五年甚至更高。第二是要求卡数据存储区域的可擦写次数要多,物联网用的SIM卡和手机用的SIM卡的使用条件不一样,我们每天开机、关机的次数平均并不是很多,对SIM卡数据存储区域的擦写动作主要在开关机时或者在移动位置更换的时候,但是在M2M应用环境下,不同应用环境的需求变化较大,对此最大的可擦写次数要求更高,否则容易出现使用寿命过短的现象。而此项指标不只是对芯片硬件的要求,对软件中如何控制擦写时机、如何选择存储区位置都提出要求。第三是要求卡处理器的运算速度和机卡接口响应速度高。另外要求M2M应用环境下的SIM卡芯片和软件具备异常探测功能,比如卡能够在极高的温度下、光照极强的情况下探测出来并进行异常保护和处理。以上是对对软硬件平台的需求,包括对芯片的影响,也有对软件程序设计方面都有影响。
另外一方面物联网环境对封装工艺提出需求。普通SIM卡的封装材料都采用ABS或ABS+PVC材料,此类材料会在一些物理环境中不能满足要求。比如说要求卡的抗震动性能更好,在汽车监控和报警应用中,SIM卡安置在汽车内部,存在SIM卡所在机具高频率振动的情况,若用普通SIM卡会导致有一些接口接触不良的风险。此外还有对温度、湿度、抗静电等方面都提出不同的需求。在安全方面对防盗用也提出需求,由于M2M应用的计费和人与人通信计费模式可能不同,要求M2M设备中的SIM卡不能被盗取并用在普通手机中。
结合以上需求,根据应用场景、技术实现的不同,目前的M2M专用卡分为两种方案,简单的说是MP卡和MS卡。
MP卡是M2M Plug-In卡的简称,也是俗称的插拔式SIM卡,是采用能够适应特殊环境要求的特殊芯片,以及特殊卡基材料,但外观与普通SIM卡相同的卡。MP卡物理性能较高,因此可以满足更长使用寿命和更恶劣环境的要求。保持与普通SIM卡相同的外观及接口,所以终端无需修改。
MS卡是M2M SMD卡的简称,也是俗称的嵌入式SIM卡的一种,它完全具备传统SIM卡的全部功能。同时采用SMD贴片封装工艺使得SIM卡芯片可以直接焊接在M2M终端模组上,以实现紧密牢固的物理连接和可靠的接口通信。由于SMD封装形式较多,目前ETSI和中国移动重点采用QFN封装形式,不同封装形式的SIM卡在物理特性、电气特性和传输协议方面完全相同,不相同的是封装尺寸和管脚定义。
此外对于鉴权机制、STK能力、可访问的文件等软件功能要求,M2M专用卡和普通SIM卡一致。
不论是插拔式还是嵌入式的卡,标准化其形态及外部接口是必要的,目前ETSI在国际上、中国移动企业已经制定了相关标准,国内的通信标准组织也在进行相关标准化。这样避免终端或模块需要定制化开发,降低开发成本。