隨著蘋果公司在iPad Air 2上使用Apple SIM，軟卡和eSIM這些名稱也陸續(xù)進入大眾的視野，然而這些 SIM卡已經(jīng)是只聞其名不見其形了。
未來，SIM卡將以怎樣的形態(tài)出現(xiàn)在我們的生活中呢？本文就試著從SIM的起源開始，簡單探討一下SIM技術(shù)的演進發(fā)展歷程和SIM卡虛擬化及云服務(wù)的未來。
實體SIM卡
SIM卡的名稱來源于英文Subscriber Identity Module或Subscriber Identification Module的縮寫，是為了安全地存儲國際移動用戶身份（IMSI，International Mobile Subscriber Identity）、用戶號碼及其關(guān)聯(lián)密鑰以及其他移動網(wǎng)絡(luò)連接信息的一種集成電路，用于在移動通信設(shè)備（包括：移動電話、平板電腦、移動電腦等）連接移動通信網(wǎng)絡(luò)時識別用戶身份及鑒權(quán)。
SIM卡標準最初由歐洲電信標準協(xié)會在規(guī)范中制定，編號為TS 11.11。本規(guī)范描述了SIM卡的物理和邏輯行為；隨著UMTS的發(fā)展，規(guī)范工作被部分轉(zhuǎn)移到3GPP。3GPP現(xiàn)在負責諸如SIM（TS 51.011 [4]）和USIM（TS 31.102 [5]）和ETSI等應(yīng)用程序的進一步開發(fā)，以便物理卡UICC進一步發(fā)展。
SIM卡的物理接口使用智能卡標準接口ISO/IEC 7816，并一直沿用至今。核心是一個集成電路芯片，使用不同大小的封裝方式，形態(tài)基本保持相同（見圖 2）。
GSM時代，SIM卡是軟硬件一體的。隨著第三代移動通信UMTS的出現(xiàn)，SIM卡的軟硬件則逐步分離。目前，SIM的實際意義就是應(yīng)用軟件，而硬件部分是UICC，也就是芯片的物理本體，集成電路芯片。軟件部分對于UMTS來說就是引入的USIM（通用訂戶身份模塊）；SIM卡中的軟件包括底層操作系統(tǒng)和上層各種軟件，包括操作系統(tǒng)、Java虛擬機、Toolkit、OTA等。3GPP的TS11.14規(guī)范了SIM應(yīng)用工具包（STK）技術(shù)，允許在SIM卡中加載應(yīng)用。這樣在SIM卡上進行開發(fā)和配置就更加簡單方便。本文引言中提到的2000年左右開發(fā)的手機炒股，還有當時招商銀行與中國移動合作開發(fā)的手機銀行，以及影響了一代人、救活了一個偉大互聯(lián)網(wǎng)公司的手機QQ，都是使用了STK這個技術(shù)。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的非通信設(shè)備也需要接入移動網(wǎng)絡(luò)，因此對嵌入式SIM卡（eSIM）的需求不斷增加，GSMA（全球移動通信聯(lián)盟）推出了RSP（遠程SIM卡配置）規(guī)范，各種設(shè)備都可以預(yù)先嵌入式安裝eSIM卡，當用戶啟動設(shè)備時，再按需開通和下載不同運營商的SIM卡用戶參數(shù)和相關(guān)密鑰，實現(xiàn)在線開通SIM卡。蘋果公司在iPad、iPhone以及Apple Watch所使用的AppleSIM，就是使用eSIM技術(shù)。
虛擬SIM卡
SIM卡技術(shù)的引入，將通信設(shè)備的認證鑒權(quán)集中到了一個小小的SIM卡。不僅方便了移動設(shè)備的獨立發(fā)展，也方便了SIM技術(shù)自身的不斷發(fā)展。但是，隨著人們在現(xiàn)實生活中對移動通信技術(shù)的越來越廣泛應(yīng)用，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，最終用戶在各個方面的使用越來越多，SIM卡在使用過程中的一些限制也越來越突出：
l 機卡綁定，即移動通信設(shè)備與指定的SIM卡綁定，如需更換運營商，則需要連同手機一起更換。
l 通常情況下，一張SIM卡只能對應(yīng)一個運營商的網(wǎng)絡(luò)，用戶如需轉(zhuǎn)網(wǎng)，原有SIM卡無法重用，必須重新開卡。
l 跨國旅行時如需使用當?shù)豐IM卡，用戶必須將原來的SIM卡移除，無法同時使用。即使存在多卡多待的手機，可以容納的SIM卡數(shù)量也很有限，絕大多數(shù)手機僅支持雙卡。
為了解決這些問題，特別是為了解決漫游地上網(wǎng)問題，各種突破SIM卡限制的技術(shù)應(yīng)運而生。其中最常使用的技術(shù)就是SIM卡虛擬化技術(shù)；其可行性來源于以下幾種技術(shù)基礎(chǔ)：
1）卡規(guī)范上通過USIM技術(shù)，將軟件部分和硬件本體分離，為SIM卡虛擬化提供了最基本的條件。
2）SAP協(xié)議：SIM卡訪問協(xié)議（SIM Access Profile），支持遠程對SIM卡進行操作。SAP協(xié)議最早應(yīng)用在車載藍牙電話模塊。車載模塊可以通過藍牙使用用戶手機中的SIM使用電話功能。這樣可以實現(xiàn)一個通信設(shè)備使用不在設(shè)備內(nèi)的SIM卡。
3）虛擬機技術(shù)：SIM的軟件部分原本就是操作系統(tǒng)和其中的軟件及相關(guān)模塊，使用虛擬機技術(shù)，非常容易在虛擬機管理系統(tǒng)中虛擬出一個SIM卡的軟件系統(tǒng)來。
4）RSP規(guī)范：RSP是eSIM的供卡規(guī)范，支持M2M方式和Consumer方式。其中Consumer方式，是通過一般網(wǎng)絡(luò)連接，通過安全通信協(xié)議，將SIM訂戶信息及相關(guān)安全認證信息下載到eSIM中，實現(xiàn)SIM卡的下載。
下面簡單介紹一下幾種常見的SIM卡虛擬化技術(shù)：
1. 接口延伸法
將SIM卡的接口通過物理電路延伸到另外一個模塊。在新的模塊中，承接原有的SIM卡，同時支持插入其他SIM卡，或者通過軟件模塊，獲得從其他地方下載的SIM卡。擴展出來的模塊可以自主開發(fā)，進一步擴展其他功能。
2. 貼片擴展法
在SIM卡上，重新貼上一個很薄的芯片，實現(xiàn)原來SIM卡的二次擴展。由于通過另外的電路嵌入到已有的SIM卡系統(tǒng)中，所以，可以在貼片上額外增加其他功能，比如電子錢包。
3. 近距離無線延展法
通過藍牙本地連接，利用SAP協(xié)議，或其他特有協(xié)議，通信設(shè)備可以非常方便地使用擴展設(shè)備所提供的SIM卡。SAP協(xié)議（SIM Access Profile）由國際藍牙組織（Bluetooth.org）2000年開始制定，2005年出1.0正式版本，2008年出1.1正式版本，這個協(xié)議是移動設(shè)備與SIM卡分離的關(guān)鍵。因為，既然可以本地無線，也就可以通過移動網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)無限延伸了。而且，這個通過藍牙供卡的設(shè)備，還可以通過其他通信手段從網(wǎng)絡(luò)上獲得其他的SIM卡。
4. 網(wǎng)絡(luò)遠程延展法
通過互聯(lián)網(wǎng)，連接部署在遠程的SIM卡，非常方便地使用位于全球網(wǎng)絡(luò)可以觸達的任何地方的SIM卡。這個技術(shù)來源于遠程SIM技術(shù)，在2000年代中期，大量應(yīng)用在移動通信公司的漫游SIM的遠程撥測設(shè)備（RTU）（參考2007年11月期《廣東科技》的“SIM卡池及異地調(diào)度技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用”）。但這種技術(shù)在普通用戶的移動設(shè)備上應(yīng)用則是2011年以后，優(yōu)克聯(lián)、斯凱榮、iQsim、Aicent都利用這個技術(shù)來解決用戶移動漫游問題，將SIM卡異地調(diào)度技術(shù)應(yīng)用到普通的終端設(shè)備上，通過遠程連接來使用云端卡池中的SIM卡。
5. 虛擬機擴展法
前面幾種方法都是將SIM卡在物理空間上的延伸，使用遠程或另外的SIM卡來替換通信設(shè)備中的SIM卡。但實際的使用過程中從實用性考慮，還是需要在本地有一個SIM卡比較好。
而本方法在通信終端中不需要SIM卡的物理本體，直接將SIM軟件使用虛擬機進行仿真模擬，具備SIM所有的接口功能，通過軟件接口（比如SAP協(xié)議）提供物理卡的所有功能。只有在需要使用到只有物理卡中才有的信息（比如密鑰）時，才調(diào)用遠程SIM卡。這是一種更加高效實用的方法。
我們知道，SIM卡識別身份最重要的就是SIM卡硬件中的密鑰。盡管密鑰是一串數(shù)字，但SIM卡在制作的時候，將這個密鑰和軟件捆綁在一起，確保更高的安全級別。其實，軟件運行在SIM卡上和運行在任何計算機模擬的計算空間都是一樣的，關(guān)鍵還是在密鑰。
按照密鑰所存放位置的不同，又衍生出來以下三種技術(shù)：
1) eSIM技術(shù)：GSMA推薦技術(shù)，基本維持了物理實體SIM卡所具備的安全級別，通過RSP協(xié)議，將所有SIM信息安全地從遠端下載存儲到eSIM這個物理設(shè)備中。也就是將以前在SIM卡工廠寫卡的一些動作，推遲到用戶按需訂購后再寫卡。
2) 軟卡技術(shù)：這個技術(shù)就是將SIM卡中所有的配置以及密鑰，都以軟件的形式在設(shè)備的操作系統(tǒng)中模擬出一個虛擬的SIM卡。
3) 遠程虛擬卡技術(shù)：這個技術(shù)是將卡在用戶設(shè)備端使用虛擬機的方式進行模式，當需要使用SIM卡的時候，需要使用SAP或其他相似技術(shù)，遠程訪問部署在遠端的物理SIM來完成鑒權(quán)。這個技術(shù)與軟卡的不同點在驗證密鑰還在物理卡中。
基于虛擬SIM卡技術(shù)衍生的漫游解決方案
大部分技術(shù)的發(fā)展都是為了解決實際應(yīng)用場景中的問題而產(chǎn)生的，前面所描述的SIM技術(shù)的不斷突破，很多都是受用戶漫游問題所驅(qū)動的。
為了解決漫游地高額話費以及漫游地通信不方便的問題，移動電話用戶一直在期望有更好的辦法解決移動漫游問題，方便出行時連接互聯(lián)網(wǎng)。特別是2005年以來移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，更加促進了異地使用非漫游的本地卡上網(wǎng)的需要。
實際生活中，用戶解決漫游問題常常使用以下幾種方法：
l 購買目的地SIM卡使用：到達目的地后購買并更換SIM卡使用，或者插入到雙卡手機，總之需要占用一個卡槽；
l 插卡MiFi（隨身無線路由器）：使用可以插卡的上網(wǎng)設(shè)備（俗稱插卡貓），購買目的地的SIM卡，并插入到設(shè)備中使用。設(shè)備提供Wifi熱點信號，供移動設(shè)備連接使用。設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)和具備的連接能力，依賴于所購買的SIM卡。
l 免插卡MiFi：無需插卡，只要購買所需的流量包，就可以使用上網(wǎng)功能。流量包可能是全球多個國家通用的，使用方便，且價格上普遍比插卡MiFi更便宜。
l eSIM技術(shù)：通過其他網(wǎng)絡(luò)（如WiFi）在線購買目的地運營商提供的eSIM卡進行上網(wǎng)。但目前該技術(shù)并不受大多數(shù)運營商歡迎，因此在市場上普遍供應(yīng)不足。從蘋果公司的Apple SIM推進情況就可以得到印證。Apple Watch開通上網(wǎng)卡在中國一波三折，更別說其他品牌的移動電話了。所以說，eSIM技術(shù)的推廣運營商的供應(yīng)是關(guān)鍵。
l 軟卡技術(shù)：這也是目前市面上比較常用的技術(shù)，如華為天際通、紅茶移動都是使用這一技術(shù)。
l 手機內(nèi)嵌全球上網(wǎng)技術(shù)：使用云端卡池，用戶根據(jù)自身需要選擇購買對應(yīng)流量套餐并激活使用。優(yōu)克聯(lián)在2018年巴塞羅那移動大會上推出世界手機S1就是使用了這個技術(shù)，通過GlocalMe Inside方案將遠程虛擬卡技術(shù)整合到手機的基帶中。目前小米部分型號手機支持該功能，估計未來還會有更多品牌和型號的手機陸續(xù)支持。
從以上分析可以看出：
l eSIM技術(shù)是官方推出的技術(shù)，但運營商不熱心，叫好不叫座也沒有辦法。
l 軟卡技術(shù)，由于存在安全風險，GSMA不建議使用，運營商及相關(guān)廠商投鼠忌器，不敢大規(guī)模推廣。
l 免插卡MiFi是相對性能優(yōu)異且安全的技術(shù)，但需要攜帶額外的設(shè)備，造成了一定負擔。一些免插卡MiFi兼顧充電寶功能，用戶接受度更高。
l 直接將免插卡MiFi的技術(shù)植入手機，是更符合用戶期望的方式，不影響用戶原有SIM卡的使用，性能和安全性也最有保障。
SIM卡云服務(wù)解決方案
移動通信的特點使得不同運營商提供的服務(wù)必然是存在差異的，以中國為例，三大運營商的覆蓋就各有特點，例如：中國移動基站數(shù)量最多，大部分區(qū)域的信號覆蓋就最好；但是中國移動的用戶數(shù)量也最多，在高峰期網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況也最嚴重，用戶即使處于良好的覆蓋條件下也難以獲得滿意的網(wǎng)速，聯(lián)通和電信在這時候卻有更好的體驗；另外，價格也是用戶考慮的一個重要指標，特別是在出國漫游使用時。因此，如果用戶只能使用手機中原有的一張SIM卡，那么就很可能遭遇到：有時候覆蓋信號差；有時候網(wǎng)絡(luò)擁塞上網(wǎng)速度慢；有時候需要支付高額的漫游費用；有時候套餐流量用盡只能到處蹭免費Wi-Fi……
應(yīng)對這些問題，最根本的解決方案是：允許用戶更方便的更換SIM卡，從而令用戶可以根據(jù)自己的需求，隨時隨地自由選擇提供服務(wù)的運營商，以及所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)套餐。
而實現(xiàn)這一解決方案，上述軟卡、eSIM、遠程SIM卡等技術(shù)都是可行的，但是考慮到提供全球范圍上百個國家的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，SIM卡供應(yīng)的問題也必須通盤考慮。
針對SIM卡的供應(yīng)來源，我們針對上述虛擬SIM卡技術(shù)展開逐一分析。
l 軟卡：由于密鑰可以隨著軟件拷貝，在安全上存在著使用方面的風險，完全依賴于對卡的使用方的信任。
l eSIM卡：可以解決軟卡的安全上的擔憂，但是，由于運營商在商業(yè)上希望對用戶鎖定來進行自我保護，不想把用戶選擇的權(quán)利下放到手機，目前eSIM的供應(yīng)量有限，因此，目前eSIM的應(yīng)用主要集中在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。
l 遠程SIM卡：由于使用普通的物理卡，SIM卡來源不存在特殊性，因此可以在全球范圍內(nèi)獲得充足的供卡。
從安全性和SIM卡供應(yīng)兩方面來看，遠程SIM卡技術(shù)是比較好的，另外，對便利性、實施成本、流量成本等其他方面一并考慮后，下表是對這三種技術(shù)的對比分析。
從以上分析來看，目前遠程SIM卡還是最合適的供卡方式，其次是軟卡，最后是eSIM卡。隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域eSIM會有比較好的期望，但還是需要觀望。
顯然，普通用戶并不會關(guān)心使用具體什么技術(shù)，用戶所需要的只是一個自己滿意的漫游及本地上網(wǎng)解決方案——無論何時何地，購買了設(shè)備及服務(wù)套餐就可以上網(wǎng)。而作為對應(yīng)的服務(wù)提供商，則要求解決方案具備以下特點：
l 具有連接全球移動網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的所有區(qū)域的SIM卡卡池（覆蓋能力）
l 具有動態(tài)感知移動終端所在區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)并動態(tài)換卡的能力（聯(lián)網(wǎng)能力）
l 具有為用戶提供連接服務(wù)的按需服務(wù)的能力（可自由選擇）
l 具有根據(jù)用戶使用需求動態(tài)擴充性能的能力（容量擴充能力）
l 具有靈活的計費能力，支撐用戶的購買需求和透明消費的需求（可計費）
l 具有優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)質(zhì)量（最佳連接）
這些特點正好反映了云計算的彈性服務(wù)、資源池化、按需服務(wù)、服務(wù)可計費、泛在接入的五大特點，因此我們將滿足以上特點的解決方案稱為SIM卡云服務(wù)解決方案，簡稱云卡。通過將各種SIM卡資源池化，然后將連接資源的能力虛擬化之后，實現(xiàn)用戶根據(jù)需要彈性購買。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，連接能力的虛擬化會更加多維度，給用戶更多的選擇空間。云卡正好借鑒現(xiàn)代云計算技術(shù)來實現(xiàn)SIM卡所提供的連接服務(wù)的云化。
云卡云服務(wù)系統(tǒng)包括以下基本要素：
1) 云卡終端：
l 同時支持各種虛擬卡技術(shù)，包括eSIM卡、遠程物理卡、軟卡，并具備良好的擴展能力，支持未來各種各樣的SIM卡；
l 具備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境動態(tài)換卡的能力；
l 具有高度安全的SIM卡保護機制，確保云卡在網(wǎng)絡(luò)連接安全性、計費準確性；
l 具有良好的質(zhì)量監(jiān)控與保障機制；
2) 云卡平臺
l 具有容納全球各種各樣SIM卡的管理能力，為云卡終端按需分配SIM卡資源；
l 對云卡終端連接情況進行監(jiān)控與分析，保證連接質(zhì)量，可按用戶等級提供服務(wù)；
l 服務(wù)可量化，可計費。
l 不限于原始運營商提供的服務(wù)能力，為用戶提供更方便、靈活、個性化、場景化的貼心移動連接服務(wù)。
云卡云服務(wù)的現(xiàn)狀與展望
從前面分析來看，SIM卡云服務(wù)就是移動用戶最終所希望使用的技術(shù)。實際上，業(yè)界在該領(lǐng)域已經(jīng)有很多廠商在辛勤耕耘，并正在為廣大用戶提供服務(wù)。
l 華為天際通：華為的多款手機已支持使用軟SIM技術(shù)的天際通功能，從其官網(wǎng)介紹來看，已支持全球80+國家的精品網(wǎng)絡(luò)覆蓋。然而，可惜的是中國卻不在覆蓋范圍內(nèi)。從這點來看說，還不是的令人完全滿意的云卡平臺。
（來源：https://consumer.huawei.com/cn/mobileservices/skytone/）
l 環(huán)球漫游：16年出入境通信服務(wù)，全球出行移動連接服務(wù)提供商，網(wǎng)絡(luò)覆蓋超過210個國家，通過隨身WiFi提供服務(wù)，并為全球商戶提供廣告投放服務(wù)。
（來源：https://www.vipwifi.com/）
l 優(yōu)克聯(lián)：覆蓋全球140+國家地區(qū)。提供漫游超人租賃服務(wù)（免插卡MiFi）和GlocalMe終端產(chǎn)品（免插卡MiFi和自帶流量世界手機）；并提供GlocalMe Inside手機嵌入方案，通過云服務(wù)平臺為合作伙伴提供PaaS和SaaS云卡方案。
（來源：https://www.ucloudlink.com/html/service-local-mobile-data/）
l 漫游寶（Skyroam）：提供無需插卡的隨身WiFi，覆蓋全球130+國家，并提供VPN服務(wù)，覆蓋16個國家。
（來源：https://www.skyroam.com/wifi-pricing）
l 小米全球上網(wǎng)：通過第三方提供全球上網(wǎng)服務(wù)，有的手機通過紅茶移動提供，有的通過優(yōu)克聯(lián)的GlocalMe Inside技術(shù)提供，使用方式與華為天際通相同，網(wǎng)絡(luò)覆蓋與技術(shù)提供商有關(guān)。
l 紅茶移動：使用eSIM技術(shù)，提供CaaS服務(wù)平臺，采用eSIM技術(shù)，為主要手機品牌提供SIM卡服務(wù)，無自主終端，網(wǎng)絡(luò)覆蓋100+國家和地區(qū)。
（來源：https://www.redteamobile.com/）
目前看來，華為、小米等廠商主要業(yè)務(wù)在手機，上網(wǎng)也主要為手機服務(wù)，云卡服務(wù)平臺不是其主要業(yè)務(wù)方向。環(huán)球漫游、漫游寶通過自身MiFi產(chǎn)品提供上網(wǎng)服務(wù)，以自主運營、直銷服務(wù)的方式對外，無法形成服務(wù)全球的云卡服務(wù)平臺。紅茶移動基于eSIM技術(shù)，通過CaaS提供基礎(chǔ)卡服務(wù)，在eSIM還沒有供應(yīng)量和承接終端的情況下，多數(shù)情況下采用軟卡技術(shù)提供，服務(wù)比較專注，對最終用戶的體驗和觸達還不夠。盡管通過手機廠商，網(wǎng)上公布有2.5億以上的裝機，但實際使用人數(shù)不多。優(yōu)克聯(lián)提供的云卡平臺，廣泛支持遠程物理卡、eSIM卡和軟卡，自營的漫游超人Mifi租賃業(yè)務(wù)在國內(nèi)占有率最大，以 PaaS服務(wù)和SaaS服務(wù)方式，面向最終用戶和合作伙伴，構(gòu)建全生態(tài)鏈的云卡服務(wù)，是值得期待的為移動用戶提供貼心管家式云卡服務(wù)平臺的公司。
云卡云服務(wù)平臺的未來會怎么樣？互聯(lián)網(wǎng)的游戲規(guī)則就是用腳投票，最終用戶說了算，誰能將用戶服務(wù)好，誰就是贏到最后的玩家。但無論如何，云卡云服務(wù)平臺就是最終用戶最喜歡的平臺，有用戶需求在，云卡云服務(wù)平臺一起會發(fā)展起來的。（署名：龔智輝）
