第13卷第5期
中華民國108年10月出刊

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擺脫尺寸的束縛 換機從此不卡卡eSIM技術與臺灣電信商用服務新契機
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探測管線 第一時間成像救災的最佳利器超寬頻透地雷達設備國際動態與我國法規調適
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無卡時代撼動電信市場 模糊了監理界線方興未艾的eSIM國際監理現況
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委員會議重要決議
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擺脫尺寸的束縛 換機從此不卡卡eSIM技術與臺灣電信商用服務新契機

一、前言

隨著eSIM技術發展日漸成熟,國際手機業者Samsung及Apple公司分別在2016年及2017年發表可搭載eSIM的智慧型手機及智慧型手錶裝置後,各國電信業者陸續推出該裝置的商用服務方案,而設備製造商也開始研發eSIM產品設備,使eSIM技術應用面向日漸多元,對消費者、設備製造商及物聯網業者提供了許多優勢,但該技術發展下,有關安全議題、公平競爭、消費者權益等問題也開始浮現。

有鑑於此,今年國家通訊傳播委員會委託財團法人電信技術中心研究「IoT設備與eSIM管理機制及規範」,希冀從國際eSIM市場趨勢、國際eSIM應用、技術標準規範,與主要國家相關監理機制與監理政策研析,作為我國eSIM監理機制或法規調適之參考,期能提供健全且公平競爭的通訊市場。

本文將摘錄該研究中所說明的eSIM技術特性,以及eSIM在國際物聯網與消費性電子產品應用,提供國內消費者及電信業者能瞭解eSIM實際運作之概念及情境,並思考國內市場推出更多樣化的eSIM技術相關應用服務之可能性,以促進行動通信產業創新及健全發展,打造電信服務及通訊設備之技術升級。

二、eSIM的發展

傳統SIM卡主要是儲存用戶身分識別碼的模組,以作為電信業者用來認證使用者,並使用戶可取得電信服務及數據計算之重要裝置。1989 年德國製卡商捷德(Giesecke &Devrient,簡稱G&D)所研發的SIM plug-in,被採用作為全球SIM卡的標準規格後,在1991年首度將正式商用的SIM卡提供給芬蘭電信業者,並開啟行動通訊設備透過SIM連接網路之歷史。

隨著行動通訊的演進,通訊技術從人與人的語音與訊息傳遞,逐漸發展為機器與機器(Machine toMachine,簡稱M2M)間的通訊傳輸,透過數據通訊技術,其使用諸如感測器(Sensors)或電錶等設備,可在無人為干預下,藉由網路執行及傳輸指令,以達到訊息自動接收及分享。然而,M2M設備會因溫度、濕度等外在環境影響,導致網路傳輸受到中斷或干擾,限制設備的應用。為解決不易接觸的物聯網設備,全球行動通訊協會(Groupe Speciale Mobile Association,簡稱GSMA) 於2011年開始發起「嵌入式SIM』(embedded SIM, eSIM)工作計畫,提供的行動網路解決方案,嵌入於設備中的eSIM技術逐漸受到重視,該技術可透過遠端空中傳輸(Oaver-The-Air, OTA)下載電信業者配置檔(Profile)至eSIM中,不需人工置換實體SIM卡,就可以更換網路業者,藉由該技術讓服務提供業者透過遠端管理即可啟用或更換行動業者網路,提高可用性之網路服務即時開通啟用。

GSMA所制定的eSIM技術架構其遠端空中傳輸是整個技術的核心,也是實體SIM卡與eSIM的主要區別,電信業者配置檔(Profile)是透過遠端進行下載、停用、刪除管理,在技術標準架構陸續發布後,物聯網業者及消費性電子產品製造商也陸續推出搭載eSIM之產品,如智慧型手機、智慧手錶、智慧手環、平板電腦及筆記型電腦等。

三、eSIM技術架構

eSIM技術和傳統SIM卡的功能基本上沒有太大的差異,其功能是透過電信商配置檔案(簡稱Profile),辨識用戶身分並記錄其電信收費方式等,但兩者的差異在於封裝方式及Profile傳輸方式不同。

  1. 封裝方式:eSIM直接嵌入設備,用戶不需要插拔或物理更換SIM卡,換言之,購買設備時eSIM已安裝至設備中。
  2. Profile傳輸方式:Profile從電信業者燒入至SIM卡後,再提供給消費者的方式,改變為將Profile儲存在訂閱預備資料管理平臺(Subscription Manager Data Preparation,簡稱SM-DP)1,再透過遠端空中傳輸(OTA)方式,把原儲存在訂閱管理平臺的數據下載到eSIM上,此外,Profile也可透過遠端空中傳輸方式更新或刪除,換言之,倘若消費者要更換電信業者時,未來將不需置換SIM卡即可切換行動通信業者。GSMA的eSIM遠端配置架構區分為消費性電子產品及物聯網架構,兩者差異如下圖1,物聯網的遠端配置架構是由電信業者或是設備商,透過伺服器驅動方式,將識別用戶的資料自動下載到物聯網設備,用戶不需要自行啟動。而消費性電子裝置則是需要消費者透過設備介面設定及選擇,將用戶識別資料下載到設備上的eSIM。
遠端空中傳輸示意圖
圖1遠端空中傳輸示意圖

由於eSIM是封裝在設備中,因此具備抗高溫、耐高壓、潮濕、噪音及灰塵等特性,以及解決某些設備安裝SIM卡及更換業者時插拔SIM卡的困難,因此,eSIM的使用面向也越來越多元,GSMA預測此項技術可望促進行動通訊物聯網的發展,創造更多新的商機,讓物聯網設備製造商不再因電信業者的不同,而須依不同電信業者分批製造裝置SIM卡的設備,在物聯網應用上,市場上已有車聯網、智慧電錶、物流追蹤與管控、農業等之應用。

四、eSIM在國際物聯網設備的應用與發展

目前eSIM在全球物聯網設備最主要應用在汽車、製造業、能源與公共事業及運輸與物流等。

eSIM在物聯網設備應用圖
圖2eSIM在物聯網設備應用圖

()汽車(Automotive)之車聯網應用

在全球eSIM應用發展中,汽車為物聯網應用之領導性產業,尤其在2018年4月1日起歐盟強制所有新車皆須配備自動緊急呼叫(eCall)功能,倘若車輛行駛過程,發生緊急事故觸發氣囊或安全帶啟動的牽引器時,車上感應器會自動偵測到撞擊2,而車上的通訊模組會自動連接至緊急求助電話服務中心3,透過全球定位系統(GPS)定位傳送事故發生地點,以及經由車上感應器偵測車輛上的人數等資料45,以提供事故救援功能並縮短事故救援時間。

此外,eCall也可以手動呼叫緊急求助電話,每輛汽車上會有一個「SOS」的呼叫按鈕,當駕駛遇到緊急事件時,亦可透過車內「SOS」按鈕手動連接緊急求助電話服務中心通報,該中心接獲通報後會儘快提供必要的救援措施6

對於非常重視個人資料保護的歐洲,也在規範中特別說明,當車輛發生嚴重事故時才會啟動這項服務,在正常駕駛車輛時並不會被紀錄車輛位置及監控駕駛,或進行數據傳輸。駕駛透過eCall緊急電話(112)聯繫時,個人資料將受歐盟資料保護及隱私的規範保護,此緊急服務僅能接收處理事故情況所需的有限數據(Minimum Set of Data,簡稱MSD),駕駛人的數據不會儲存超過必要的時間,並在服務結束後予以刪除7

eCall的啟動,使目前許多車款已開始裝置eSIM提供eCall功能,同時附加其他車聯網的服務,促使eSIM於車聯網應用更加普遍。Counterpoint Research 預測到2020年,歐洲主要國家如德國、法國和英國等,車聯網汽車的普及率將達到100%,預計在2018年至2022年間,採用eSIM的車聯網汽車將超過1.25億輛,該研究公司分析師認為,其主要原因之一為歐盟eCall的推動,且歐洲在eCall的採用也將影響到其他國家,進而促使全球車聯網服務的推動8

目前全球已有9家汽車製造商連同22家全球主要電信業者實施裝載eSIM的車聯網服務,車聯網的應用也開始延伸應用至卡車追蹤管理應用及賽車之相關車況資料監控,使維修及管理更有效率。

另外,除了eCall功能外,德國車廠新車採用eSIM技術提供其車聯網服務(Audi Connect),包含智慧救援、遠端售後服務(車輛狀況報告,售後服務預約)、遠端智聯(遠端遙控喇叭及車燈、上鎖/解鎖、尋找愛車及防盜服務等)9

除此之外,日本車廠今年在台灣上市的新車款,採用eSIM實現車聯網服務,功能包含智慧導航/即時路況,智慧停車(結合智慧導航的停車位資訊指引)、一鍵救援等,在一鍵救援服務上,以傳送車子故障須道路救援的求救訊息予車廠之客服中心,客服中心再回撥電話至車主或駕駛人員的行動電話提供救援服務。

eCall之概念
圖3eCall之概念圖

綜整eSIM在車聯網應用在汽車的主要功能綜整如表1。

表1各車廠車聯網應用的功能表
功能項目 功能說明
緊急救援 道路救援
救難服務(eCall)
遠端智能服務 啟動車子
車門/車燈/喇叭控制
空調控制
汽車位置搜尋
防盜(異常移位通知)
汽車狀態
聯網汽車 線上服務:新聞、氣象、搜尋等
即時交通資訊
智慧停車
地圖導航
車內數據分享
娛樂服務 線上音樂
遠端維護服務 汽車資訊(如胎壓、油箱、行駛公里數等資訊連結維護服務)

()運輸與物流 (Transportation & Logistics)

運輸和物流業者,在運輸過程中,即時了解貨物的確切位置與管理為營運效率的重點,eSIM解決方案在物流業非常具有吸引力,特別適用於高價值、高流動性的資產。目前主要看到的實例應用是在車隊管理。

歐洲卡車製造商在2016年發布未來卡車將規劃配置嵌入式SIM卡追蹤管理該車廠全球的卡車資訊10,該公司產品包含大型卡車、巴士及大型卡車出租服務,2018年12月正式宣布與技術平臺公司Transatel及eSIM平臺商G+D Mobile Security合作,提供出廠的卡車配置eSIM,使車廠在全球可持續提供車隊管理、遠端控制及預約保養等服務,目的希望有效管理車隊租借及營運。該公司合作的Transatel已經與全球超過140家電信業者達成協議,可使其銷售的卡車都可以享有優惠的數據價格,使該車廠可將此服務於銷售時即可附加在方案中,並於全球部署11。此為將eSIM之車聯網服務運用在大型運輸車輛管理的首例。

()能源與公用事業

Machina Research預測到2026年歐洲智慧互聯能源市場規模將達260億美元,該研究公司指出,其中在歐洲使用低功耗廣域網路(Low Power Wide Area,簡稱LPWA)連接的智慧電錶將達1.58億個,有巨量成長的機會,預估其中6,000萬個將以行動網路物聯網連接。智能設施在能源管理中發揮著重要作用,因為傳感器可以實現更好的能源分配和保護,可見能源與公用事業將可從無線連接的eSIM解決方案中達成更有效率的管理。

在公用事業智慧能源的推動上,以歐洲最為積極與領先,歐盟在2017年即宣告將在2020年前布建2億個智慧電錶及4,500萬個瓦斯電錶,歐盟與歐洲當地政府正積極大規模推動,訂定了至2020年使用智慧電錶的滲透率達72%,及約40%使用智慧瓦斯錶12的目標。英國政府則要求所有能源供應商在2020年提供每個家戶智慧電錶(預計總數量約2,600萬個)。GlobalData的研究指出,預計到2022年,全球安裝的智慧電錶將超過5.88億台,為相當大的市場。

因公用事業提供者需要一個安全、彈性且可靠的互聯及通信的架構。行動通信技術可提供物聯網安全且穩定的連接網路,使公用事業服務的公司以簡易且低成本即可達成智慧電錶的連接。

NB-IoT(NarrowBand Internet of Things,窄頻物聯網)和LTE-M(LongTerm Evolution for Machines,長期演進物聯網通訊技術)技術對智慧電錶使用行動網路連接的應用已開始增長,該技術特性除可易於廣域的部署,同時適合為大量遠端設備提供可靠的網路連接,且結合改進功耗、電池耗損等功能,提供電信等級的通訊安全,在智慧電錶發展的成本上、技術上與安全上皆是具吸引力的解決方案。

布建智慧電錶通常是廣域的、不易接取,且裝置在一個地方10至15年,以往電錶皆須花費昂貴的人力成本至現場進行維運,透過行動物聯網技術與eSIM的遠端配置 (Remote SIM Provisioning,簡稱RSP)功能結合,可以空中傳輸方式配置大量智慧電錶的行動網路連線,對公用事業來說,除可不用擔心SIM卡的耐用性外,也可不再被一家電信業者綁定13,且透過智能的聯接,可大大降低維運成本,eSIM對智慧能源發展可說是一大助力。

另外在智慧路燈上也已開始結合eSIM連結行動網路,除可智慧控制與維運路燈(如動態調整照明、遠端檢測),使能源有效利用外,目前許多智慧路燈皆已加載傳感器可額外進行天氣、空氣、溫度、車流量的資訊蒐集等,另外也可做為Wi-Fi熱點的分享。飛利浦城市照明服務(Philip City Touch)已採用eSIM廠商SierraWireless的解決方案,以載入eSIM的行動網路提供智慧路燈的服務,並連接至飛利浦的後端管理平臺進行遠端控制與維運,該應用已成功應用至波蘭Szczecin城市中,Szczecin市長表示,智慧路燈系統的實施,節省了70%裝置及維運成本,後端管理人員可依照季節、時間、路段提供不同的照明,更增添市容特色14。根據Northeast Group的分析,預測至2027年全球29%的路燈將會具備智慧連接功能,並可利用智慧路燈提供更多的附加服務,如天氣或空氣品質監測等15,eSIM的物理特性可讓路燈在偏遠、高山或潮濕的環境下運作,使智慧路燈提供多功能的加值服務。

()製造

在工業4.0的發展下,現在製造業已經朝高度自動化且依賴快速數據共享與即時反應。在製造環境中,工業機器人、輸送和轉運需要的設備,相互發送信號和數據以實現同步運作。eSIM技術可以提供這些基於傳感器的設備嵌入式網絡解決方案,允許企業配置及遠端管理網絡,而無需更換傳統的SIM卡。

因eSIM相較於SIM的物理特性優勢及耐用性,於工業上已有載入自動採礦工具機的應用,瑞典採礦業技術領導者之一的Boliden,早在2013年在礦區部署Wi-Fi網路,希望透過遠端控制及機器與機器間的通信,開發自動採礦功能,2016年該公司在一個的下礦井中安裝了第一個小型4G網路,近幾年也不斷的升級,並一直在北歐地區的礦山區測試4G及5G網路,該專案也與愛立信及電信業者Telia合作,因礦區的特殊環境且機具須高速震動,eSIM裝置非常適合應用在此場景中,甚至可應用在員工的穿戴設備中,目的為改善員工的安全性16,該公司希望藉由行動網路及自動化服務,提供全世界最安全的礦場,提供員工安全的工作場所。

五、eSIM在國際消費性電子設備的應用與發展

eSIM在消費者端裝置的應用已逐漸成熟,目前eSIM的裝置,大致上分為兩類,一是屬於智慧型穿戴裝置(如智慧型手錶、智慧型手環、智慧型眼鏡等),另一為智慧型設備(如智慧型手機、智慧型平板電腦、筆記型電腦等),智慧型穿戴裝置須搭配智慧型手機使用,作為智慧型手機的配套裝置,共同使用同一門號;而智慧型設備可以單獨使用eSIM。目前市場上消費者端已商用化的終端裝置及設備包括智慧型手錶、智慧型手機、平板電腦及筆記型電腦等。

表2eSIM於消費者端裝置已上市的產品
產品類別 已上市產品
智慧型手機
  • Google's Pixel 2、Pixel 3
  • Nuu Mobile X5
  • iPhone XR、XS and XS Max
智慧型手錶
  • Apple Watch Series3、Series4
  • Samsung Gear S2 、Gear S3及Galaxy Watch
  • HUAWEI WATCH 2 Pro
  • Mobvoi TicWatch Pro(中國銷售版)
平板電腦及
筆記型電腦
  • APPLE iPad Pro、iPad Air (3rd gen.)、iPad mini (5th gen.)
  • Microsoft Surface Pro
  • HP Spectre Folio
  • HP Spectre x360 4G LTE
  • Huawei MediaPad M5 WP
  • ASUS Transformer Mini T103
  • Lenovo Miix 630
資料來源:整理自GSMA17、Globle Telecom18及各設備商官網

()智慧型手錶

eSIM的應用最早是從智慧型手錶開始,也是目前最主要的應用,因其體積小,使穿戴裝置可有更彈性的設計。市場上已有多家終端設備商包括Apple、Garmin、Huawei、Mobvoi及Samsung等,為促進智慧型手錶的銷售,於智慧手錶中新增許多加值功能如健身、健康關懷及行動支付等。

()智慧型手機

2017年10月底Google發表全球首款搭載eSIM的智慧型手機,並由虛擬電信服務(MVNO)Project Fi(現已更名為Google Fi)提供eSIM連網服務及通話,該款手機同時保有實體SIM卡插槽19

2018年1月,ASUS發表了搭載eSIM智慧型手機,2018年底Apple也發表eSIM/SIM雙卡雙待的智慧型手機,開始引起消費者對智慧型手機使用eSIM的關注;另外Google分別在2018年10月以及2019年5月底推出一樣有配置eSIM及SIM的雙卡雙待智慧型手機。因應市場的需求,國內五大電信業者也分別在2018年10月底及11月初宣布推出提供智慧型手機的eSIM服務。

目前有搭配eSIM的智慧型手機,仍保有實體卡片的插槽,與eSIM並存,但在穿戴型裝置上,因空間有限,則以搭配eSIM為主。所以對於智慧型手機而言,還可以使用“ 雙”卡片,採用實體SIM卡與eSIM雙卡雙待機,選擇SIM/eSIM其中之一進行單門號通話,當單門號通話時,另一門號來電,將會自動轉入語音信箱。

Apple發表載入eSIM的消費者產品,對於eSIM市場的發展為一個重要的里程碑,目前全球已有超過20個國家及近50個電信業者支援此項服務。其他智慧型手機製造商也開始有興趣引進eSIM的產品。

六、結論

全球行動通訊協會於2011年開始發起eSIM工作計畫,2013年發布eSIM M2M的遠端配置系統架構,2014年在Mobile 360 Series-中東大會正式提出新一代eSIM規格;2015年發布eSIM於消費者端之系統架構,2016年2月發布針對智慧手錶、健身追蹤器及平板電腦等裝置的eSIM遠端配置規範,2016年6月則發布用於智慧型手機的eSIM規範。於2016年9月完成『遠端啟用SIM卡』計畫,訂定出完整的eSIM技術規格。

GSMA推展eSIM標準規範進程漫長,其規範涉及物聯網及消費性電子產品之遠端啟動、下載、停用及刪除,並制訂操作流程,以及物聯網商用程序,主要目的是提供全球eSIM技術的共通性標準,以促進行動物聯網的發展及安全性。截至目前為止GSMA已有超過90家行動產業相關企業,支持GSMA物聯網及消費性端設備的遠端下載eSIM規範,其中包括全球市占率大的電信業者、主要設備商及eSIM供應商、基礎設施供應商、晶片廠商及全球性的技術公司等,可見行動產業將尋求一個統一的共通標準,以克服行動物聯網於全球銷售與各平臺互通性的問題,並將選擇使用電信網路服務的權利交由設備服務商或消費者掌控。

GSMA eSIM技術標準的推動,將可使較小的電信業者、製造商及物聯網服務供應商有相同進入全球市場的機會20,對行動物聯網發展為一大助力。隨著eSIM技術的逐漸成熟、標準規範完整及健全、國際商業應用服務模式的推出,以及我國政府長期致力打造市場開放及自由競爭的市場環境,希冀創造電信業者或服務提供商能在自由市場環境下,推出多樣化的創新服務方案及設備應用模式,藉由上述eSIM在國際M2M以及消費性電子設備的應用案例,國內也可思考該技術的商業應用及服務模式,加速電信產業服務模式多元化,提升產品競爭力,找出適合台灣消費者使用的應用場景,拓展電信市場的新亮點。

(作者分別為財團法人電信技術中心應用服務組副理及助理管理師)

  1. 1訂閱預備資料管理平臺(Subscription Manager Data Preparation,簡稱SM-DP)是M2M設備在開通網路服務時,電信業者儲存Profile的平臺。當M2M設備開啟設備時,設備會自行啟動空中傳輸方式,將儲存在平臺上的Profile下載到設備上的SIM卡中。倘若是消費性電子產品的Profile,則是儲存在SM-DP+中,與M2M設備不同,但其平臺功能及下載方式均相同。
  2. 2TVBS新聞,「4月起所有歐洲新車 皆配:自動緊急通報」,2018.4.9,網址:https://news.tvbs.com.tw/life/898099
  3. 3Mercedes-Benz官網,網址:https://www.mercedes-benz.com.tw/passengercars/the-brand/news-and-events.pi.html/the-brand/news-andevents/mb-event/20180910
  4. 4infineon,"eCall - Emergency call"
  5. 5Arm, "7 Top eSIM use cases Whitepapers" (February, 2019), https://pages.arm.com/rs/312-SAX-488/images/7%20eSIM%20use%20cases.pdf.
  6. 6Mercedes-Benz官網,網址:https://www.mercedes-benz.com.tw/passengercars/the-brand/news-and-events.pi.html/the-brand/news-andevents/mb-event/20180910
  7. 7European Union, "eCall 112-based emergency assistance from your vehicle", 2019/3/26.
  8. 8IoB, "Connected cars report: 125 million vehicles by 2022, 5G coming".
  9. 9Audi官網
  10. 10slideshare, "Scania on the benefits of esim"
  11. 11Transatel, "Transatel and G+D sign with Scania to provide trucks with machine-to-machine connectivity worldwide".
  12. 12GSMA, "GSMA Mobile IoT Initiative Helping Operators Target European Connected Energy Market Worth USD$26 Billion"
  13. 13Jean-Philippe Betoin, "Unlocking new smart metering opportunities with eSIM", ARM Community, 2019/5/21. https://community.arm.com/iot/b/blog/posts/unlocking-the-smart-metering-market
  14. 14Philip, "Case Study Floating Garden connects life with light".
  15. 15SmartCitiesWorld, "Smart street lighting is driving smart city projects, says Will Gibson, Telensa", 2018/2/2.
  16. 16IM, "Aitik gets connected to LTE network as Boliden looks at 5G future", 2018/12/14.
  17. 17GSMA, "eSIM in China: the road ahead", 2019/2/27
  18. 18Globe,"5 Devices Other Than the iPhone that Support the all-new eSIM".
  19. 19每日頭條,〈谷歌Pixel 2/2 XL支持eSIM:暫僅對Project Fi用戶開放〉,2017/10/05。
  20. 20GSMA, "eSIM in China: the road ahead", 2019/2/27.
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