ST récemment lancé ST4SIM, notre première eSIM certifiée GSMA pour l'IoT industriel et grand public ainsi que pour l'automobile. Nous avons décidé de lancer l'appareil pour offrir aux ingénieurs un moyen plus flexible d'utiliser les réseaux cellulaires. La révolution eSIM continue de favoriser la croissance des applications cellulaires en libérant les développeurs. En effet, au lieu d’être liée à un seul opérateur, une eSIM peut facilement passer à un autre fournisseur de réseau. Le lancement de la nouvelle famille ST4SIM comprend plusieurs modèles. Certains ont une configuration de base (ST4SIM-100x), tandis que d'autres sont certifiés GSMA (ST4SIM-200x), disposent de capacités cryptographiques (ST4SIM-x10), ou encore d'une certification automobile (ST4SIM-xxxA). Une version 5G est même en route. Explorons donc la dernière eSIM de ST, sa première module, son premier tableau, et découvrez comment ils résolvent les défis pour rendre les réseaux cellulaires plus accessibles aux ingénieurs IoT.
ST4SIM et défis de conception
L'appareil ou les solutions d'efficacité
ST4SIM est conforme aux spécifications GSMA M2M ainsi qu'aux spécifications SIMalliance, et il prend en charge la 4G (LTE), CAT-M et NB-IoT, entre autres. En conséquence, les ingénieurs savent que le nouveau ST4SIM est compatible avec presque tous les réseaux et opérateurs du monde entier. De plus, la nouvelle eSIM est disponible en WLCSP et MFF2, entre autres packages. L'encombrement réduit et la rentabilité dans un volume élevé du boîtier à puce au niveau de la tranche en font un favori dans les applications industrielles. D'autre part, le MFF2 est un package très standard qui attirera les ingénieurs travaillant déjà sur des applications cellulaires.
L'une des raisons qui ont poussé ST à entrer dans l'arène eSIM était d'aider les ingénieurs à créer des applications plus efficaces. Les équipes de conception ont parfois du mal à optimiser les performances et la consommation électrique de leur connexion cellulaire. De plus, comme les produits IoT reposent souvent sur de petites batteries, de mauvaises optimisations ont un effet boule de neige, surtout lorsque certains produits doivent durer dix ans sur le terrain sur une seule batterie. Une façon dont ST4SIM résout ce problème est d'offrir un protocole ISO/IEC 7816 entre l'eSIM et le modem. De ce fait, lorsque ce dernier se met en veille (mode économie d'énergie (PSM) ou réception discontinue étendue en mode veille (i-eDRX), il peut éteindre l'eSIM pour une plus grande efficacité énergétique. De même, ST4SIM dispose également d'une interface SPI pour permettre au microcontrôleur de communiquer plus efficacement avec son élément sécurisé.
Le module ou les solutions d'intégration
Pour rendre la nouvelle eSIM encore plus accessible, Murata lance le module LBAD0ZZ1SE qui comprend un ST4SIM-200M, un STM32L462 et un modem cellulaire LTE Cat M1/NB-IoT. Le composant résout de nombreux défis de conception et offre un microcontrôleur suffisamment puissant pour s'attaquer à la plupart des applications IoT. En conséquence, il est possible de créer une solution qui ne nécessite pas de MCU supplémentaire. Le module comprend même 1 Mo de Flash supplémentaire en plus des 32 Ko de Flash et 4 Ko de RAM du STM512L160, ce qui sera suffisant pour traiter les données des capteurs et les envoyer vers le cloud, tandis que la consommation électrique du MCU de seulement 2 µA en mode STOP assurera une longue durée de vie de la batterie.
Le module a reçu une certification GCF/PTCRB, ce qui signifie qu'il intègre tous les composants nécessaires, y compris le connecteur d'antenne et les régulateurs de puissance (LDO). Par conséquent, les équipes n'ont qu'à connecter l'antenne au connecteur µFl et à une batterie capable de fournir 3.3 V. La configuration est donc simple, contournant une grande partie des complexités inhérentes à l'eSIM. Les développeurs peuvent simplement utiliser les interfaces de bus du STM32 (SPI, UART ou I2C) pour profiter rapidement du module.
ST4SIM et défis de mise en œuvre
B-L462E-CELL1 ou les solutions matérielles
Le B-L462E-CELL1, qui se présente comme une alternative au P-L496G-CELL02 lancé en 2018, est le moyen le plus rapide d'expérimenter le module de Murata et de conception de référence pour créer rapidement un nouveau produit.. En effet, les ingénieurs peuvent étudier les schémas de ST pendant qu'ils travaillent sur leur PCB et utiliser la carte pour démarrer leur application. Par exemple, il n'utilise que le STM32L4 dans le module pour aider les concepteurs à évaluer leurs besoins par rapport à l'un des MCU les plus populaires pour ce type de cas d'utilisation. Il existe également un emplacement permettant aux équipes d'utiliser la carte SIM en plastique de leur opérateur. Le B-L462E-CELL1 le détectera et l'utilisera automatiquement pour plus de commodité. De même, nous avons inclus un Écran OLED de 0.96 pouces pour permettre aux applications d'afficher certaines informations, telles que le nom de l'opérateur, la force du signal (RSSI) ou l'heure et la date reçues d'Internet.
La présence d'un CODEC audio basse consommation sur le B-L462E-CELL1 peut surprendre certains. ST a décidé de l'ajouter, ainsi qu'un 3.5 mm jack pour les casques, car le module fournit certains Fonctionnalités VoIP. Cependant, les développeurs doivent contacter Murata pour les déverrouiller. Le Kit Découverte comprend également un Port STMod+ pour connecter plus facilement d'autres cartes d'extension et faciliter le prototypage. Nous avons également inclus une myriade de capteurs pour permettre aux équipes de développer une application capable de surveiller à distance les conditions environnementales. Enfin, les utilisateurs peuvent alimenter la carte via son Port USB ou trois piles AAA. De ce fait, il est possible d'utiliser la planche sur le terrain plus facilement. De plus, le système peut détecter automatiquement d'où vient l'alimentation sans déplacer les cavaliers.
Truphone ou la solution de forfait cellulaire
Une fois que les ingénieurs ont mis la main sur le B-L462E-CELL1, ils peuvent immédiatement profiter de leur connexion cellulaire grâce au partenaire agréé ST Truphone. L'opérateur de réseau mobile virtuel offre 50 Mo de données et certaines fonctionnalités de SMS gratuitement pendant 90 jours. La boîte contenant le B-L462E-CELL1 comprendra des instructions sur la façon d'enregistrer et d'activer le plan de données à l'aide du portail Web de Truphone. Nous avons ajouté la vidéo ci-dessous pour montrer comment obtenir l'ICCID de l'eSIM à partir d'un terminal série avant le processus d'activation. Le modem LTE Cat M/NB-IoT du module signifie également qu'il sera possible d'utiliser le meilleur sans souci disponible.
Les lecteurs peuvent consulter la page de couverture de Truphone pour voir quels protocoles cellulaires sont disponibles dans leur pays. De plus, ST travaille également avec d'autres fournisseurs. Les plates-formes de connectivité de Truphone permettent aux utilisateurs de télécharger et d'activer des profils d'opérateurs mobiles tels que définis par la GSMA. En conséquence, les ingénieurs doivent s'attendre à un soutien solide dans le monde entier et, dans de nombreux cas, à une reconnaissance automatique de leur opérateur. De plus, les clients souhaitant vérifier les services d'approvisionnement SIM à distance peuvent contacter les équipes d'assistance Truphone ou ST pour plus d'informations.
X-CUBE-CELLULAR ou les solutions logicielles
Un autre aspect critique de l'écosystème de développement de ST est la X-CUBE-CELLULAIRE progiciel d'extension de logiciel. L'une de ses forces vient de sa couche d'abstraction qui permet aux ingénieurs de passer à différents modems en recompilant principalement avec le pilote de modem cible fourni par ST. X-CUBE-CELLULAR prend également en charge une couche d'abstraction de communication avec ST4SIM. Les développeurs ont juste besoin d'utiliser l'interface ISO via le modem ou la communication directe via SPI. Comme à l'accoutumée, le X-CUBE-CELLULAR propose des exemples d'application. Par exemple, les développeurs peuvent utiliser le logiciel de ST pour envoyer un commande ping ou messages d'écho TCP et UDP évaluer la qualité d'une communication de bout en bout sur Internet en vérifiant la latence. De plus, un Wiki sur X-CUBE-CELLULAR guidera les développeurs à travers des procédures, des conseils et les questions les plus fréquemment posées. En effet le package offre des fonctionnalités étendues visant à faciliter grandement le développement d'applications.
Le middleware du X-CUBE-CELLULAR gère la configuration de la connectivité cellulaire et maintient la disponibilité du service. Par exemple, il sélectionne la bonne carte SIM en fonction des politiques définies par l'utilisateur final et configure l'APN en conséquence. X-CUBE-CELLULAR demandera alors au modem de se connecter au réseau cellulaire et surveillera tous les événements d'état du réseau. Il informera même l'application de la préparation du service cellulaire pour la connectivité des données afin d'éviter l'interrogation de l'état du réseau. Les clients peuvent également utiliser le middleware pour tirer parti de l'élément sécurisé ST4SIM pour stocker des informations sensibles. La gestion des certificats et des clés pour une configuration sécurisée et des communications cryptées sur Internet (TLS ou DTLS) est devenue plus simple. Le progiciel prend également en charge la commutation SIM à distance à l'aide de la plate-forme eSIM Remote SIM Provisioning de Truphone. Le package X-CUBE-CELLULAR surveille simplement les événements de commutation SIM pour reconfigurer le système et le reconnecter au réseau.
Une nouvelle façon de travailler sur les applications cellulaires
Trop d'équipes sous-estiment souvent la complexité derrière le développement de solutions cellulaires. Traditionnellement, les ingénieurs doivent apprendre les commandes AT pour chaque fournisseur de modem et écrire des applications autour d'eux. Les développeurs doivent également adopter des paradigmes de programmation défensifs stricts pour garantir la robustesse de leur système, quels que soient les problèmes pouvant survenir. Par exemple, en cas de perte de réseau, le code peut avoir besoin d'interroger l'état du réseau pour rétablir la connexion. Le middleware X-CUBE-CELLULAR fait tout cela pour le compte de l'application et permet aux développeurs de gérer la connectivité cellulaire comme ils le feraient avec un simple protocole IP.
Le package prend même en charge une interface standard basée sur le populaire socket BSD pour rendre les choses encore plus intuitives. Cela facilite également l’intégration de solutions tierces. En conséquence, ST travaille avec des membres du Partner Program qui ont pré-intégré leur middleware cloud, tel que LwM2M, sur X-CUBE-CELLULAR.