IoT-technologieën: uitleg en praktische voorbeelden.

Inleiding

Het Internet of Things (IoT) is een netwerk van verbonden objecten en apparaten. Die hebben sensoren en andere technologieën waarmee ze data kunnen verzenden en ontvangen, van en naar andere apparaten en systemen. Via het internet of via een eigen netwerkverbinding. Het gaat om technologieën zoals eSIM, multi-IMSI, LTE-M en NB-IoT. Maar wat betekenen ze? En wat zijn de overeenkomsten en verschillen? Je leest het in dit whitepaper. En hoe je de juiste technologie kiest voor de toepassingen die je bedrijf gebruikt.

1. Dit is eSIM.

eSIM staat voor embedded SIM. Een simkaart die is ingebouwd in een apparaat. De simkaart zit vast en kan je niet verwijderen. Traditionele plastic simkaarten zijn er in verschillende formaten, bijvoorbeeld mini-, micro- en nano-simkaarten. Apparaten zijn zo ontworpen dat ze deze verschillende formaten ondersteunen. Bij deze simkaarten moet je de kaart zelf in een apparaat plaatsen. Die vervang je als je overstapt naar een andere provider. Bijvoorbeeld als je een mobiele telefoon hebt. Bij een eSIM is dat anders. Die zit vast in een apparaat op de printplaat en kan je niet verwijderen. Dat lijkt misschien onhandig, maar het heeft juist voordelen.

Daarom kies je voor eSIM.

Er zijn verschillende redenen waarom fabrikanten kiezen voor eSIM-technologie. Een eSIM is bijvoorbeeld beter beschermd tegen omgevingsfactoren zoals stof en vuil. Vroeger was het weleens nodig om de simkaart uit je telefoon te halen en schoon te maken. Bij een eSIM hoeft dit niet. De betere bescherming verhoogt de betrouwbaarheid van de eSIM. Voor mobiele apparaten is het een klein voordeel. Maar voor IoT-apparaten, die vaak jarenlang op afgelegen locaties blijven staan, is het heel belangrijk. Want daar zijn er geen mensen in de buurt om de simkaart te vervangen. Sommige bedrijven gebruiken duizenden of zelfs honderdduizenden apparaten. Dan is het niet haalbaar om te simkaarten met de hand te wisselen.

De uitdagingen van eSIM.

Een belangrijke uitdaging van een eSIM is dat je vastzit aan 1 telecomleverancier. Dit heet ook wel vendor lock-in. Stel dat je apparaat een eSIM heeft en je wil van mobiele provider wisselen. Maar de eSIM zit vast in het apparaat en kan je niet verwijderen. Wat doe je dan? Dan wil je dat de simkaarten erin blijven zitten. En ze over-the-air (OTA), dus op afstand, kunnen configureren. Hierdoor kan je van provider wisselen, zonder de fysieke simkaart te vervangen.

Een bekende standaard hiervoor is het gebruik van een eUICC. De afkorting van Embedded Universal Integrated Circuit Card. Met een eUICC kan je makkelijk overstappen naar een andere aanbieder, zonder de simkaart te vervangen. Door een eSIM te kiezen die eUICC ondersteunt, kan je dus ook met eSIM op afstand van telecomaanbieder wisselen.

2. Dit is eUICC.

eUICC staat voor Embedded Universal Integrated Circuit Card. De simkaart is er in verschillende formaten, zoals micro, mini, nano of eSIM. Veel mensen denken dat eUICC en eSIM hetzelfde zijn, maar dat is niet zo. Meer informatie over eSIM lees je in hoofdstuk 1.

Daarom kies je voor eUICC.

Een eUICC-simkaart kan volgens de GSMA-standaard over-the-air (OTA), dus op afstand, geconfigureerd worden. Dit lost veel uitdagingen op die traditionele simkaarten kunnen opleveren. Je wil bijvoorbeeld niet afhankelijk zijn van 1 bepaalde provider die bij de productie van het apparaat wordt gekozen, maar later pas een provider kiezen. Omdat IoT een wereldwijde markt is, heb je overal connectiviteit nodig voor je IoT-toepassingen. Dan wil je de best passende provider kunnen inzetten. En soms wil je tijdens het gebruik aanpassingen kunnen doen als een apparaat in een ander land wordt ingezet. Om zo de beschikbaarheid en kwaliteit van je dienstverlening te garanderen. Maar ook om ervoor te zorgen dat je je houdt aan de regels op het gebied van beveiliging en privacy. En het is belangrijk dat je IoT-oplossing toekomstbestendig is. Want je wil dat je apparaat lang meegaat. Met een eUICC die OTA geconfigureerd kan worden, kan je dan van aanbieder wisselen. Zonder het apparaat aan te passen.

Zo werkt de eUICC-technologie.

De eUICC-technologie zorgt ervoor dat de gegevens op een simkaart vervangen kunnen worden door nieuwe gegevens. De simkaart wordt herschrijfbaar. En dat opnieuw beschrijven van de simkaart gebeurt op afstand, vanuit het netwerk. Dit noemen we Remote SIM Provisioning (RSP). Zo kan je van mobiele operator veranderen, zonder de simkaart te verwisselen. Binnen de eUICC-standaard zijn er 3 belangrijke onderdelen voor RSP:

De voordelen van een eUICC-simkaart.

• Het biedt op lange termijn veel meer flexibiliteit voor connectiviteit, omdat je eUICC OTA kan configureren. Dit is vooral belangrijk voor IoT. Want als de service van een simkaart in je IoT-apparaten niet goed genoeg is, kan je niet zomaar naar een winkel van een lokale provider gaan om een simkaart te vervangen.
• Met OTA-switching kan je kiezen voor compliance aan landelijke regels. Bijvoorbeeld in landen zoals Brazilië waar je maximaal 90 dagen kan roamen. Daarna moet je van een Braziliaanse provider gebruikmaken.
• Je kan de meest kosteneffectieve of beschikbare provider in een bepaalde regio kiezen.

De uitdagingen van een eUICC-simkaart.

• eUICC-simkaarten zijn ingewikkelder. De meesten zijn gekoppeld aan een SM-SR-platform. Hierdoor kan je hoge kosten hebben voor het integreren van nieuwe operators. Want je moet voor elke nieuwe mobiele netwerkoperator aparte overeenkomsten sluiten. Dit leidt tot meerdere contracten, SLA’s en beheersystemen. Die moet je allemaal apart bijhouden.
• Je betaalt bij veel operators licentiekosten voor het gebruik van een eUICC-simkaart.
• Voor LPWAN-apparaten kan het downloaden van een profiel meer data kosten dan wat het apparaat in 1 jaar verbruikt. Daarom is het slim om vooraf je verwachte verbruik te berekenen. 

Gebruik van een multi-IMSI-benadering met eUICC.

Er is een manier om de kosten en complexiteit van eUICC te verminderen. Door samen te werken met een multi-IMSI-provider. Je krijgt dan binnen 1 profiel toegang tot tientallen subprofielen, die elk werken als een apart providerprofiel. Het wisselen van IMSI-simkaarten kan je OTA doen, zonder gebruik te maken van SM-SR- en SM-DP-diensten. Met een multi-IMSI-oplossing kan je dus van operator wisselen, zo vaak als je IoT-toepassing dat nodig heeft.

Kies dan wel voor een leverancier die een compleet multi-IMSI-beheerplatform biedt voor elk simkaartformaat. Zo kan je al je IMSI-simkaarten beheren vanuit 1 portal en hoef je zelf geen overeenkomsten te sluiten met meerdere providers. En kan je op elk moment van operator wisselen, zonder contact op te nemen met die operator.

3. Dit is multi-IMSI.

IMSI staat voor International Mobile Subscriber Identity. Het is een uniek nummer of digitale sleutel waarmee een mobiele netwerkoperator (MNO) abonnees netwerktoegang geeft. IMSI’s worden opgeslagen op de simkaart. Bij een single IMSI, dus een enkele IMSI op een simkaart kan je apparaat alleen verbinding maken met 1 netwerkoperator. En met de roamingpartners van die operator. Bij een multi-IMSI-simkaart kunnen er meerdere IMSI’s op de kaart staan. Hierdoor heeft je apparaat toegang tot meerdere netwerkoperatoren.

Daarom is multi-IMSI-connectiviteit heel handig voor IoT-toepassingen. Want IoT-oplossingen zijn vaak mobiel en moeten zonder hulp van mensen kunnen verbinden, waar ze ook zijn. Denk bijvoorbeeld aan een nutsbedrijf met slimme meters verspreid over een land waar geen enkele operator volledige dekking biedt. Met multi-IMSI kiest het apparaat zelf de beschikbare operator. Of een koelketen waarbij vracht internationaal gevolgd moet worden, terwijl het door verschillende regio’s reist. In een enkele reis kan een IoT-apparaat meerdere keren van netwerk moeten wisselen. Met een enkele IMSI-oplossing kan het apparaat dan dekking verliezen, doordat roaming met de lokale operator niet ingeregeld is. Of verbindingsproblemen hebben. Met multi-IMSI schakelt het apparaat zelf over naar een andere operator. Voor sommige bedrijven is dit noodzakelijk. Denk aan bedrijven die afhankelijk zijn van een continue verbinding en zichtbaarheid. Bijvoorbeeld bij het volgen van een kostbare lading of andere belangrijke data via een cloudintegratie.

Andere uitdagingen van simkaarten met een enkele IMSI.

Een enkele IMSI kan ook voor risico’s zorgen bij netwerkstoringen. Als het thuisnetwerk van de operator uitvalt, verlies je alle verbinding. Dit kan grote gevolgen hebben voor kritieke IoT-toepassingen. Met een multi-IMSI-applet kunnen apparaten automatisch verbinding maken met de netwerken van andere operators. En zo uitval voorkomen.

Multi-IMSI en eUICC-profielen: de verschillen.

Hoewel een eUICC-simkaart uit meerdere operatorprofielen kan bestaan, kan je niet soepel schakelen tussen deze profielen. Bij het wisselen van operator moet je overstappen naar een nieuwe operator. De meeste eUICC-simkaarten zijn aan een bepaald SM-SR-platform gekoppeld en dit platform heb je nodig voor de wisseling. Daarom kan dit zorgen voor extra kosten en complexiteit.

In tegenstelling tot eUICC-technologie wordt een multi-IMSI-oplossing beheerd door 1 enkele connectiviteitsaanbieder, zoals Odido. Deze aanbieder heeft relaties met meerdere netwerkoperatoren, die elk hun IMSI’s aanbieden. Die worden op 1 simkaart opgeslagen. Als een apparaat extra dekking nodig heeft of een netwerkstoring wordt ontdekt, kunnen deze profielen direct over-the-air (OTA) worden gewisseld. Zo kunnen nieuwe IMSI’s realtime geactiveerd worden en blijft het apparaat verbonden.

Onze aanpak voor een wereldwijde multi-IMSI-connectiviteit.

Odido loopt voorop op het gebied van multi-IMSI-technologie voor IoT. Met onze IoT-oplossingen kan je via 1 simkaart wereldwijd verbinding maken. Onze technologie zorgt ervoor dat IoT-apparaten kunnen schakelen tussen meerdere IMSI’s. Terwijl de kosten laag blijven en de kwaliteit van de dienstverlening hoog is.

Met onze oplossingen profiteer je van alle voordelen van de multi-IMSI-technologie. En je geniet van gemak, flexibiliteit en compliance.

4. Dit zijn LTE-M en NB-IoT.

Als er meer, grotere en complexere IoT-implementaties komen, wordt het kiezen van de juiste technologieën voor je bedrijf een uitdaging. Een veelvoorkomende beslissing op het gebied van connectiviteit is de keuze tussen LTE-M en NB-IoT. Allebei LPWA-technologieën. LPWA staat voor Low Power Wide Area. Deze technologieën leggen we hieronder verder aan je uit. Zo kan je de juiste keuze maken voor de toepassingen die je bedrijf gebruikt.

LTE-M en NB-IoT zijn beide 3GPP-gestandaardiseerde technologieën. Dit betekent dat ze voldoen aan de normen en protocollen van het 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Deze 3GPP-standaarden zijn bedoeld om wereldwijd operators en bedrijven te laten profiteren van Low Power Wide Area Networks (LPWAN’s). Hiermee vormen deze netwerken een alternatief voor wifi- of 2G- en 3G-netwerken.

In tegenstelling tot traditionele netwerken, die meer gericht zijn op mobiele telefoonabonnees, maken LPWAN’s breedbandnetwerken mogelijk met kleinere datatransfers. Dit maakt ze perfect voor IoT-toepassingen. Vooral projecten die een groot geografisch gebied moeten dekken en waarbij apparaten ingebouwd worden. Zoals sensoren in logistiek en asset-tracking, wagenparkbeheer, slimme steden en landbouw.

LTE-M en NB-IoT: de overeenkomsten.

• Power Saving Mode (PSM). Hiermee kunnen apparaten in slaapstand gaan als ze niet actief zijn. Zo gaat de batterij veel langer mee. Fijn voor IoT-apparaten, want die maken vaak op voorspelbare momenten verbinding. Bijvoorbeeld om informatie over neerslag, locatie of snelheid te versturen. De rest van de tijd hoeven ze niet te werken. PSM werkt meestal door een update te sturen als het apparaat beweegt of een actie uitvoert. En binnen vastgestelde periodes.
• Extended Discontinuous Reception (eDRX). Hiermee kunnen apparaten berichten ontvangen van de operator of het bedrijf. Zoals OTA-updates, configuratiewijzigingen of troubleshooting-opdrachten. Mobiele apparaten, zoals telefoons, controleren elke paar seconden of er netwerkverbinding is. Bij NB-IoT en LTE-M is elke 40 minuten genoeg.

LTE-M en NB-IoT: de verschillen.

Er zijn ook een paar verschillen waarmee je rekening moet houden bij de keuze van de juiste connectiviteitstechnologie voor je IoT-roadmap:

• Bandbreedte. NB-IoT past goed bij toepassingen met een hele lage datasnelheid, vooral bij uitdagende radiocondities. Het ondersteunt een datasnelheid tot maximaal 250 Kbit⁄s. LTE-M kan hogere datasnelheden tot 1 Mbp/s aan. Hierdoor is LTE-M-apparatuur vaak iets duurder dan NB-IoT. Maar het biedt voordelen zoals lagere latentie en een betere positioneringsnauwkeurigheid.
• Functionaliteit. LTE-M ondersteunt ook spraakoproepen en is beter geschikt voor bewegende objecten. Handig als je deze functies nodig hebt.
• Maximale koppeldemping en dekking. Een belangrijk verschil is de Maximum Coupling Loss (MCL). Dit cijfer geeft aan hoeveel signaal verloren gaat tussen zender en ontvanger, bijvoorbeeld bij toepassingen in gebouwen. NB-IoT biedt een MCL van 164 dB. LTE-M een MCL van 156 dB. Daarom is NB-IoT een sterke keuze.

Zo maak je de juiste keuze.

NB-IoT is ontworpen met IoT in gedachten. Het is vooral bedoeld voor massive IoT, zoals grote netwerken met sensoren die allemaal op 1 basisstation zijn aangesloten. En door het minimale stroomverbruik is het heel geschikt om in apparatuur te gebruiken die op batterijen werkt. Voor toepassingen met hogere databehoeften, lagere latentie of beiden, kan LTE-M een slimmere keuze zijn. Omdat NB-IoT geen handovers tussen zendmasten ondersteunt en LTE-M wel, is LTE-M beter voor echt mobiele IoT-toepassingen.

Beide technologieën hebben hun voordelen en kunnen zelfs samen worden gebruikt. Zo vullen ze elkaar aan. Het belangrijkste is om een slim plan te maken voor foutafhandeling en redundantie. Zo blijven je apparaten altijd verbonden.

Beeld: Odido