ESIM

eSIM von M2M-Zulieferer Eseye. Links daneben ein Entwicklungsboard ⓘ

Die eSIM ist eine eingebettete (embedded) SIM-Karte und dient wie die auswechselbare physische Karte zur Identifikation des Nutzers im Mobilfunknetz. Die Teilnehmerinformationen sind in einem verlöteten Modul des mobilen Endgeräts gesichert eingebettet und können per Software geändert werden. Dieses Modul ist entweder ein kleiner physischer integrierter Schaltkreis (eSIM) oder eine Software-Enclave (iSIM) des System-on-a-Chip. Das soll die klassische SIM-Karte in Zukunft ersetzen. Das Akronym „eSIM“ wird als Abkürzung für embedded subscriber identity module (engl. für „eingebautes Teilnehmer-Identitätsmodul“) interpretiert. ⓘ

Die eSIM unterscheidet sich hauptsächlich in der Bereitstellung durch die Mobilfunknetzbetreiber von der bereits etablierten, klassischen SIM-Karte. Wurden diese in der Vergangenheit entweder in einem Geschäft verkauft oder per Post verschickt, kann ein Kunde mit Hilfe der eSIM jederzeit online Kunde eines Mobilfunkanbieters werden und sein Mobiltelefon oder sonstiges Endgerät sofort zum Einsatz bringen, so der Anbieter dies unterstützt. Einmal in das mobile Endgerät geladen, bestehen keine wesentlichen Unterschiede zur Verwendung einer physischen SIM-Karte. Für Hersteller kann in Zukunft die Aufnahmemechanik der SIM-Karte komplett entfallen. Die eSIM ist elektrisch kompatibel mit 2FF- und 3FF-Karten, sie verwendet das SON-8-Format und ist für M2M-Anwendungen (Machine-to-Machine-Anwendungen) konzipiert. ⓘ

In Deutschland wird die eSIM von den Netzbetreibern Telekom, Vodafone, Telefónica Deutschland und fraenk unterstützt und angeboten. Das Endgerät muss hierfür mit einem Software-Modul (eSIM-Profil) ausgerüstet sein. Zur Aktivierung einer eSIM in einem Gerät wird allerdings eine bereits vorhandene Internetverbindung (z. B. über WLAN) benötigt. ⓘ

In der Schweiz wird die eSIM von der Swisscom, Sunrise und Salt unterstützt und angeboten. ⓘ

Sobald ein eSIM-Trägerprofil auf einer eUICC installiert ist, funktioniert sie genauso wie eine physische SIM-Karte, einschließlich einer eindeutigen ICCID und eines vom Träger generierten Netzauthentifizierungsschlüssels. ⓘ

Der eSIM-Standard wurde erstmals 2016 veröffentlicht; seither hat die eSIM begonnen, die physische SIM in Bereichen wie der Mobiltelefonie zu ersetzen. ⓘ

eSIMs verbessern die Zuverlässigkeit und die Netzsicherheit und verringern gleichzeitig den Platzbedarf, da kein relativ sperriger Stecker benötigt wird, was die Designflexibilität erhöht. ⓘ

Geschichte

Seit 2010 diskutierte die GSMA die Möglichkeit einer softwarebasierten SIM. ⓘ

Während Motorola anmerkte, dass eUICC auf Industriegeräte ausgerichtet ist, widersprach Apple, dass es irgendeine Aussage gibt, die die Verwendung einer eingebetteten UICC in einem Verbraucherprodukt verbietet". Derzeit unterhält die GSMA zwei verschiedene Versionen des Standards, eine für Verbrauchergeräte und eine für M2M-Geräte. ⓘ

Eine erste Version des Standards wurde im März 2016 veröffentlicht, gefolgt von einer zweiten Version im November 2016. ⓘ

Im Jahr 2016 war die Samsung Gear S2 Classic 3G-Smartwatch das erste Gerät, das eine eSIM implementierte. ⓘ

2017 stellte Qualcomm auf dem Mobile World Congress eine technische Lösung mit einer Live-Demonstration in seinem Snapdragon-Hardwarechip in Verbindung mit entsprechender Software (gesicherte Java-Anwendungen) vor. ⓘ

Apple hat die eSIM-Unterstützung in seine Apple Watch Series 3 und später sowie in jedes iPad seit der dritten Generation des iPad Pro integriert. Apple hat auch eSIM-Unterstützung in das iPhone XS, iPhone XS Max, iPhone XR und spätere Modelle mit Dual-SIM integriert. eSIM-Unterstützung auf dem iPhone erfordert iOS 12.1 oder höher. eSIM auf dem iPhone wird auf dem chinesischen Festland nicht angeboten. In Hongkong und Macao verfügen das iPhone 12 mini, das iPhone SE (2. Generation) und das iPhone XS über eSIM. ⓘ

Google stellte im Oktober 2017 das Pixel 2 vor, das eSIM-Unterstützung für die Verwendung mit seinem Google Fi-Dienst bot. Im Jahr 2018 veröffentlichte Google das Pixel 3 und Pixel 3 XL und im Mai 2019 das Pixel 3a und Pixel 3a XL mit eSIM-Unterstützung für andere Anbieter als Google Fi. Im Oktober desselben Jahres veröffentlichte Google das Pixel 4 und Pixel 4 XL mit eSIM-Unterstützung. ⓘ

Motorola veröffentlichte die Version 2020 des Motorola Razr, ein faltbares Smartphone, das keinen physischen SIM-Slot hat, da es nur eSIM unterstützt. ⓘ

Plintron implementierte das Internet-of-Things-Produkt eSIM4Things, das auf eSIM-Unterstützung für die Geräte basiert und in 28 Ländern verfügbar ist. ⓘ

Microsoft führte eSIM 2018 in das Betriebssystem Windows 10 ein und brachte sein erstes eSIM-fähiges Gerät, das Surface Pro LTE, 2017 auf den Markt. ⓘ

Samsung lieferte Smartphones der Galaxy S21- und S20-Serie in den USA mit eingebauter eSIM-Hardware, aber ohne Softwareunterstützung aus. Die Funktion wurde später mit dem One UI Version 4-Update aktiviert. Die Implementierung der eSIM auf dem S21 und S20 in den USA unterscheidet sich jedoch von der Implementierung im Rest der Welt. In der US-Version ist es nicht möglich, verschiedene Standard-SIMs für verschiedene Funktionen festzulegen - z. B. eine SIM als Standard für Daten und die andere SIM als Standard für Sprache. Sie erfordert, dass dieselbe eSIM als Standard-SIM für Daten, Sprache und SMS verwendet wird. Die US-Version erzwingt außerdem jedes Mal einen Neustart, wenn der Benutzer die eSIMs wechselt, während dies bei den nicht-amerikanischen Modellen nicht der Fall ist. ⓘ

Aufbau

Eine herkömmliche SIM-Karte besteht aus einem integrierten Schaltkreis, der sich auf einer universellen integrierten Schaltkreiskarte (UICC) befindet, die in der Regel aus PVC besteht und manuell in ein Gerät eingesetzt wird. Im Gegensatz dazu ist eine eSIM ein virtualisiertes SIM-Kartenprofil, das auf einem eUICC-Chip installiert ist, der werkseitig dauerhaft auf einem mobilen Gerät angebracht ist. Der eUICC-Chip, der die eSIM beherbergt, verwendet dieselbe elektrische Schnittstelle wie eine physische SIM-Karte, wie sie in ISO/IEC 7816 definiert ist. Sobald ein eSIM-Trägerprofil auf einer eUICC installiert ist, funktioniert sie genauso wie eine physische SIM-Karte, einschließlich einer eindeutigen ICCID und eines vom Träger generierten Netzauthentifizierungsschlüssels. ⓘ

eSIMs verbessern die Zuverlässigkeit und die Netzsicherheit und verringern gleichzeitig den Platzbedarf, da kein relativ sperriger Stecker benötigt wird, was die Designflexibilität erhöht. ⓘ

Verwendung

Eine eSIM wird in der Regel aus der Ferne bereitgestellt; Endnutzer können Betreiber hinzufügen oder entfernen, ohne eine SIM-Karte physisch aus dem Gerät austauschen zu müssen. Alle eSIMs werden im Werk mit einer permanenten eSIM-ID (EID) programmiert. Diese Nummer wird vom Bereitstellungsdienst verwendet, um das Gerät mit einem bestehenden Betreibervertrag zu verknüpfen und einen sicheren Kanal für die Programmierung auszuhandeln. ⓘ

Spezifikationen

eSIM ist eine globale Spezifikation der GSMA, die die Fernbereitstellung von SIM-Karten für beliebige Mobilgeräte ermöglicht. Die GSMA definiert eSIM als die SIM-Karte für die nächste Generation von vernetzten Verbrauchergeräten. Vernetzungslösungen, die die eSIM-Technologie nutzen, können in verschiedenen Szenarien des Internets der Dinge (IoT) eingesetzt werden, z. B. in vernetzten Autos (intelligente Rückspiegel, On-Board-Diagnose (OBD), Wi-Fi-Hotspots im Fahrzeug), Übersetzern für künstliche Intelligenz, MiFi-Geräten, intelligenten Kopfhörern, intelligenten Zählern, GPS-Tracking-Einheiten, DTU, Bike-Sharing, Werbegeräten, Videoüberwachungsgeräten usw. ⓘ

Ein gemeinsamer physikalischer Formfaktor eines eUICC-Chips wird gemeinhin als MFF2 bezeichnet. ⓘ

Die Europäische Kommission wählte 2012 das eUICC-Format für ihren bordeigenen Notrufdienst eCall aus. Alle neuen Automodelle in der EU müssen bis 2018 mit einem solchen Chip ausgestattet sein, damit das Fahrzeug bei einem Unfall sofort mit den Notdiensten verbunden werden kann. ⓘ

Russland hat einen ähnlichen Plan mit dem GLONASS (nationales Satellitenortungssystem) namens ERA-GLONASS. ⓘ

Singapur holt die Meinung der Öffentlichkeit zur Einführung von eSIM als neuem Standard ein, da immer mehr kompatible Geräte auf den Markt kommen. ⓘ

iSIM und nuSIM

Im Jahr 2021 führte die Deutsche Telekom eine Alternative zu eSIMs für kleinere Geräte und das Internet der Dinge in Form von integrierten SIMs (iSIMs) ein, die vollständig in die Mobilfunkmodemchips der Geräte integriert sind. Sie werden nuSIM genannt, sind kleiner, billiger und potenziell sicherer als eSIMs und erleichtern die Logistik und Produktion kleiner Geräte. ⓘ

Standardisierung

Der eSIM-Standard basiert auf mehreren von der GSM Association herausgegebenen Verfahren und Spezifikationen. Im Einzelnen sind dies:

SGP.21 eSIM Architecture Specification – behandelt die übergeordnete Architektur zur Bereitstellung eSIM
SGP.22 eSIM Technical Specifications – behandelt die einzuhaltenden technischen Spezifikationen
SGP.23 eSIM Test Specifications – behandelt die anzuwendenden Testfälle um eine Implementierung zu überprüfen
SGP.24 Compliance process – behandelt die einzuhaltenden Prozesse um ein Produkt als „eSIM-fähig“ deklarieren zu können
SGP.25 eUICC for Consumer Device Protection Profile V1.0 – beschreibt die Sicherheitsanforderungen an die eSIM-Profile in Form eines Evaluierungsgegenstandes ⓘ

Kontakte

Auf einer eSIM-Karte im Format VQFN8/SON8 befinden sich acht Pads, deren Anordnung spiegelbildlich zur SIM-Karte ist. Draufsicht:

GND – Masse	1	8	V_cc – Versorgungsspannung ⓘ
reserviert	2	7	Reset – Reset für Sim-CPU
I/O – Daten	3	6	CLK – Takt
reserviert	4	5	reserviert