ST onlangs gelanceerd ST4SIM, onze eerste GSMA-gecertificeerde eSIM voor industriële en consumenten IoT en voor de automobielsector. We hebben besloten het apparaat op de markt te brengen om technici een flexibelere manier te bieden om mobiele netwerken te gebruiken. De eSIM-revolutie blijft de groei van mobiele applicaties bevorderen door ontwikkelaars de vrijheid te geven. In plaats van gebonden te zijn aan één operator, kan een eSIM immers eenvoudig overstappen naar een andere netwerkaanbieder. De lancering van de nieuwe ST4SIM-familie omvat verschillende modellen. Sommige hebben een basisconfiguratie (ST4SIM-100x), terwijl andere GSMA-gecertificeerd zijn (ST4SIM-200x), cryptografische mogelijkheden hebben (ST4SIM-x10) of zelfs een autocertificering hebben (ST4SIM-xxxA). Er komt zelfs een 5G-versie. Laten we daarom de nieuwste eSIM van ST verkennen, de eerste module, het eerste bord, en zie hoe ze uitdagingen oplossen om mobiele netwerken toegankelijker te maken voor IoT-ingenieurs.
ST4SIM en ontwerpuitdagingen
Het apparaat of efficiëntieoplossingen
ST4SIM voldoet aan de GSMA M2M- en SIMalliance-specificaties en ondersteunt onder andere 4G (LTE), CAT-M en NB-IoT. Hierdoor weten ingenieurs dat de nieuwe ST4SIM compatibel is met bijna alle netwerken en operators wereldwijd. Bovendien is de nieuwe eSIM beschikbaar in WLCSP en MFK2, onder andere pakketten. De kleine voetafdruk en kosteneffectiviteit in een groot volume van het chipschaalpakket op waferniveau maken het een favoriet in industriële toepassingen. Aan de andere kant is de MFF2 een zeer standaardpakket dat ingenieurs zal aantrekken die al aan mobiele toepassingen werken.
Een van de redenen die ST ertoe aanzetten om de eSIM-arena te betreden, was om ingenieurs te helpen efficiëntere applicaties te maken. Ontwerpteams hebben soms moeite om de prestaties en het stroomverbruik van hun mobiele verbinding te optimaliseren. Bovendien, aangezien IoT-producten vaak afhankelijk zijn van kleine batterijen, hebben slechte optimalisaties een sneeuwbaleffect, vooral wanneer sommige producten tien jaar in het veld moeten meegaan op een enkele batterij. Een manier waarop ST4SIM dit probleem oplost, is door een ISO/IEC 7816-protocol aan te bieden tussen de eSIM en de modem. Als gevolg hiervan kan de laatste, wanneer deze in slaapstand gaat (energiebesparende modus (PSM) of verlengde onderbroken ontvangst in inactieve modus (i-eDRX), de eSIM uitschakelen voor meer energie-efficiëntie. Evenzo heeft ST4SIM ook een SPI-interface om de microcontroller in staat te stellen efficiënter te communiceren met zijn beveiligde element.
De module of integratieoplossingen
Om de nieuwe eSIM nog toegankelijker te maken, lanceert Murata de LBAD0ZZ1SE-module met een ST4SIM-200M, een STM32L462 en een LTE Cat M1/NB-IoT mobiel modem. De component lost veel ontwerpuitdagingen op en biedt een microcontroller die krachtig genoeg is om de meeste IoT-toepassingen aan te pakken. Hierdoor is het mogelijk om een oplossing te creëren waarvoor geen extra MCU nodig is. De module bevat zelfs een extra 1 MB Flash bovenop de 32 KB Flash en 4 KB RAM van de STM512L160, wat voldoende zal zijn om gegevens van sensoren te verwerken en naar de cloud te sturen, terwijl het stroomverbruik van de MCU van slechts 2 µA in STOP-modus zorgt voor een lange batterijduur.
De module heeft een GCF/PTCRB-certificering ontvangen, wat betekent dat alle benodigde componenten zijn geïntegreerd, inclusief de antenneconnector en vermogensregelaars (LDO). Daarom hoeven teams alleen de antenne aan te sluiten op de µFl-connector en op een batterij die 3.3 V kan leveren. De configuratie is daarom eenvoudig en omzeilt veel van de inherente complexiteit van eSIM. Ontwikkelaars kunnen eenvoudig de businterfaces van de STM32 (SPI, UART of I2C) gebruiken om snel van de module te profiteren.
ST4SIM en implementatie-uitdagingen
B-L462E-CELL1 of de hardwareoplossingen
De B-L462E-CELL1, die als alternatief voor de in 496 gelanceerde P-L02G-CELL2018 wordt geleverd, dient als de snelste manier om met Murata's module te experimenteren en als referentieontwerp om snel een nieuw product te creëren. Ingenieurs kunnen de schema's van ST bestuderen terwijl ze aan hun printplaat werken en het bord gebruiken om hun toepassing te starten. Het gebruikt bijvoorbeeld alleen de STM32L4 in de module om ontwerpers te helpen hun behoeften af te stemmen op een van de meest populaire MCU's voor dit soort use-cases. Er is ook een slot voor teams om de plastic simkaart van hun operator te gebruiken. De B-L462E-CELL1 zal deze automatisch detecteren en gebruiken voor meer gemak. Evenzo hebben we een 0.96-inch OLED-scherm om applicaties in staat te stellen bepaalde informatie weer te geven, zoals de naam van de operator, de signaalsterkte (RSSI) of de tijd en datum ontvangen van internet.
De aanwezigheid van een audio-CODEC met laag vermogen op de B-L462E-CELL1 zal sommigen misschien verbazen. ST besloot het toe te voegen, samen met een 3.5 mm jack voor headsets, omdat de module er wel een aantal biedt VoIP-functies. Ontwikkelaars moeten echter contact opnemen met Murata om ze te ontgrendelen. De Discovery Kit bevat ook een STMod+ poort om andere uitbreidingskaarten gemakkelijker aan te sluiten en prototyping te vergemakkelijken. We hebben ook een groot aantal sensoren toegevoegd waarmee teams een applicatie kunnen ontwikkelen die de omgevingsomstandigheden op afstand kan bewaken. Ten slotte kunnen gebruikers het bord van stroom voorzien via zijn USB-poort of drie AAA-batterijen. Hierdoor is het mogelijk om het bord gemakkelijker in het veld te gebruiken. Bovendien kan het systeem automatisch detecteren waar de stroom vandaan komt zonder jumpers te verplaatsen.
Truphone of de Cellular Plan-oplossing
Zodra technici de B-L462E-CELL1 in handen hebben, kunnen ze dankzij ST Authorized Partner Truphone onmiddellijk genieten van hun mobiele verbinding. De mobiele virtuele netwerkoperator biedt 50 dagen gratis 90 MB aan data en enkele sms-mogelijkheden. De doos met de B-L462E-CELL1 bevat instructies voor het registreren en activeren van het data-abonnement via het webportaal van Truphone. We hebben de onderstaande video toegevoegd om te laten zien hoe u de ICCID van de eSIM kunt verkrijgen van een seriële terminal vóór het activeringsproces. Het LTE Cat M/NB-IoT-modem van de module betekent ook dat u het beste kunt gebruiken technologie beschikbaar.
Lezers kunnen de dekkingspagina van Truphone bekijken om te zien welke mobiele protocollen beschikbaar zijn in hun land. Daarnaast werkt ST ook samen met andere aanbieders. Truphone's Connectivity Platforms stelt gebruikers in staat om profielen van mobiele operators te downloaden en in te schakelen zoals gedefinieerd door GSMA. Als gevolg hiervan mogen ingenieurs wereldwijd sterke ondersteuning verwachten en, in veel gevallen, automatische herkenning van hun operator. Bovendien kunnen klanten die Remote SIM Provisioning-services willen verifiëren contact opnemen met de Truphone- of ST-ondersteuningsteams voor meer informatie.
X-CUBE-CELLULAR of de softwareoplossingen
Een ander cruciaal aspect van het ontwikkelingsecosysteem van ST is de X-CUBE-CELLULAIR software uitbreidingspakket. Een van zijn sterke punten komt van zijn abstractielaag waarmee ingenieurs kunnen overschakelen naar verschillende modems door meestal opnieuw te compileren met de doelmodemdriver die door ST wordt geleverd. X-CUBE-CELLULAR ondersteunt ook een abstractielaag van communicatie met ST4SIM. Ontwikkelaars hoeven alleen de ISO-interface via de modem of directe communicatie via SPI te gebruiken. Zoals gebruikelijk biedt de X-CUBE-CELLULAR toepassingsvoorbeelden. Ontwikkelaars kunnen bijvoorbeeld de software van ST gebruiken om een ping-opdracht of TCP- en UDP-echoberichten om de kwaliteit van een end-to-end communicatie via internet te evalueren door de latentie te controleren. Bovendien, een Wiki op X-CUBE-CELLULAR zal ontwikkelaars door how-to's, tips en de meest gestelde vragen leiden. Het pakket biedt inderdaad uitgebreide functies om de ontwikkeling van applicaties aanzienlijk te vergemakkelijken.
De middleware van de X-CUBE-CELLULAR beheert de configuratie van de mobiele connectiviteit en handhaaft de beschikbaarheid van de service. Het selecteert bijvoorbeeld de juiste simkaart op basis van het beleid dat door de eindgebruiker is gedefinieerd en configureert de APN dienovereenkomstig. X-CUBE-CELLULAR zal vervolgens de modem instrueren om verbinding te maken met het mobiele netwerk en zal alle netwerkstatusgebeurtenissen controleren. Het zal de applicatie zelfs informeren over de gereedheid van de mobiele service voor dataconnectiviteit om polling van de netwerkstatus te voorkomen. Klanten kunnen de middleware ook gebruiken om het ST4SIM-beveiligingselement te gebruiken om gevoelige informatie op te slaan. Het omgaan met certificaten en sleutels voor veilige installatie en versleutelde communicatie via internet (TLS of DTLS) is zojuist eenvoudiger geworden. Het softwarepakket ondersteunt ook remote sim-switching met behulp van het eSIM Remote SIM Provisioning-platform van Truphone. Het X-CUBE-CELLULAR-pakket controleert eenvoudig SIM-schakelgebeurtenissen om het systeem opnieuw te configureren en opnieuw te verbinden met het netwerk.
Een nieuwe manier om te werken aan mobiele applicaties
Te veel teams onderschatten vaak de complexiteit achter de ontwikkeling van mobiele oplossingen. Traditioneel moeten technici de AT-commando's voor elke modemleverancier leren kennen en er applicaties omheen schrijven. Ontwikkelaars moeten ook strikte defensieve programmeerparadigma's hanteren om de robuustheid van hun systeem te waarborgen, ongeacht eventuele problemen. Als het netwerk bijvoorbeeld uitvalt, moet de code mogelijk de netwerkstatus opvragen om de verbinding te herstellen. De X-CUBE-CELLULAR middleware doet dit allemaal namens de applicatie en stelt ontwikkelaars in staat om met mobiele connectiviteit om te gaan zoals ze zouden doen met een eenvoudig IP-protocol.
Het pakket ondersteunt zelfs een standaardinterface gebaseerd op de populaire BSD-socket om de zaken nog intuïtiever te maken. Het maakt het ook eenvoudiger om oplossingen van derden te integreren. Als gevolg hiervan werkt ST samen met leden van het Partnerprogramma die hun cloud-middleware, zoals LwM2M, vooraf hebben geïntegreerd bovenop X-CUBE-CELLULAR.