最近小米和聯(lián)想都推出了4G版的筆記本，通過(guò)集成的eSIM晶片獲得了對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)的支持。在此之前，三星Gear S2也集成了eSIM卡，在智能手表領(lǐng)域掀起了不小的波瀾。問(wèn)題來(lái)了，eSIM是個(gè)什么東東？和現(xiàn)在手機(jī)里的SIM卡相比有啥區(qū)別？

在介紹eSIM之前，我們還是有必要簡(jiǎn)單回顧一下SIM卡的發(fā)展史。

沒(méi)有最小只有更小的SIM卡

SIM卡（Subscriber Identification Module，客戶識(shí)別模塊）是一種集成度較高的芯片，它是由微處理器CPU、程序存儲(chǔ)器ROM、工作存儲(chǔ)器RAM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM和串行通信單元5個(gè)模塊組成。運(yùn)營(yíng)商在各個(gè)時(shí)期發(fā)行SIM卡的主要區(qū)別在于EEPROM的容量，比如8K、16K、32K、64K、512k等，它的大小將決定SIM卡中可以保存多少聯(lián)系人等信息。

SIM卡原本應(yīng)該是默默隱藏在手機(jī)里的一件存在感很低的東西，然而在智能手機(jī)的發(fā)展歷程中，它卻至少給我們找了2次麻煩。沒(méi)錯(cuò)，就是由標(biāo)準(zhǔn)卡、中卡和小卡所引發(fā)的兼容性問(wèn)題（圖11）。

各種轉(zhuǎn)換卡托曾繞暈了不少用戶

如今SIM卡擁有3種規(guī)格：標(biāo)準(zhǔn)SIM卡尺寸為25mm×15mm×0.8mm；Micro SIM卡尺寸為12mm×15mm×0.8mm；Nano SIM卡尺寸為12.3mm×8.8mm×0.7mm，體積越來(lái)越小（圖2）。

SIM卡的形態(tài)變化從側(cè)面也印證了智能手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：更輕更薄，甚至連塞進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)SIM卡的空間都收到了影響（圖3），所以今天的智能手機(jī)大都已經(jīng)過(guò)渡到雙Nano SIM卡，或是Nano SIM卡+Micro SIM卡（圖4）。至于標(biāo)準(zhǔn)SIM卡，只能在老年機(jī)市場(chǎng)刷“存在感”了。

如今手機(jī)體內(nèi)的SIM卡插槽也是越來(lái)越小

部分Android手機(jī)還可選裝存儲(chǔ)卡

如果你一直以為SIM卡歷年來(lái)的革新只是表現(xiàn)在體積越來(lái)越小之上，那你就太小看它了。實(shí)際上，從3G時(shí)代開(kāi)始，SIM卡也引入了不少容易被我們忽視的黑科技。

迎接4G SIM向USIM轉(zhuǎn)型

2014年算是國(guó)內(nèi)4G網(wǎng)絡(luò)的普及元年，但不知道大家是否還記得，當(dāng)我們購(gòu)買全新的4G手機(jī)后，還需要去中國(guó)移動(dòng)營(yíng)業(yè)廳開(kāi)通4G業(yè)務(wù)，并將老SIM卡更換成一種名為“USIM”的全新卡片才能享受4G網(wǎng)絡(luò)的高速?zèng)_浪？

那么，為何4G時(shí)代需要USIM卡的支持？USIM和原來(lái)的SIM卡差別又體現(xiàn)在了哪里？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，USIM卡同樣擁有Micro和Nano兩種標(biāo)準(zhǔn)，和傳統(tǒng)SIM卡的差別除了表面印有USIM的標(biāo)識(shí)外，表面芯片部分有所變化（圖5），并在安全、速度、容量和功能層面都進(jìn)行了升級(jí)。

在安全方面，SIM卡使用的是單向鑒權(quán)機(jī)制：在接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)只對(duì)SIM卡做身份認(rèn)證，曾有黑客表示可以在短時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)程控制任何一個(gè)SIM卡號(hào)碼，甚至復(fù)制。而USIM卡使用的則是雙向鑒權(quán)機(jī)制：通過(guò)AUTN（認(rèn)證令牌）實(shí)現(xiàn)用戶和網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)，接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)不僅對(duì)USIM卡進(jìn)行身份認(rèn)證，USIM卡同時(shí)也要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行身份認(rèn)證，因此可大幅提升破解難度，還能有效地識(shí)別或屏蔽偽基站，提升網(wǎng)絡(luò)通訊的安全。

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如今的智能手機(jī)已經(jīng)能從基帶芯片（硬件）或系統(tǒng)層面（軟件），實(shí)現(xiàn)對(duì)偽基站和垃圾短信的屏蔽，和USIM卡的偽基站識(shí)別可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。USIM卡在3G/4G網(wǎng)絡(luò)下可以有效避免偽基站的問(wèn)題，但如果運(yùn)行在2G網(wǎng)絡(luò)下（信號(hào)不好時(shí)），它還是等同于標(biāo)準(zhǔn)SIM卡，對(duì)偽基站也就無(wú)能為力了。此外，USIM卡依舊屬于實(shí)體卡，金屬表面的氧化、磨損會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定等情況，經(jīng)常換手機(jī)的用戶有類似的問(wèn)題可以考慮更換新卡。

在速度方面，傳統(tǒng)SIM卡只支持2G和3G網(wǎng)絡(luò)，而USIM卡則是UMTS 3G網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)構(gòu)件，可支持更高的數(shù)據(jù)速率。換句話說(shuō)，USIM卡是識(shí)別和運(yùn)行在4G網(wǎng)絡(luò)上的必要條件，同時(shí)還能向下兼容3G和2G。

在容量方面，USIM卡最多可存儲(chǔ)1000個(gè)號(hào)碼，是傳統(tǒng)SIM卡的2倍～4倍，并能針對(duì)每個(gè)聯(lián)系人選擇錄入電子郵件、職位等其他信息，而且對(duì)于卡內(nèi)信息的讀取速度也較SIM卡提升了數(shù)倍。不過(guò)，如今更多用戶習(xí)慣將聯(lián)系人、通話記錄和短信保存在手機(jī)本地或上傳到云端，USIM的容量?jī)?yōu)勢(shì)并沒(méi)有太多的實(shí)際意義。

在功能方面，USIM卡在繼承SIM卡可與NFC功能聯(lián)姻的同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化和豐富了錢包功能，承載金融、公交等第三方應(yīng)用，相關(guān)內(nèi)容我們后文會(huì)有詳細(xì)介紹。

需要注意的是，USIM卡并非4G時(shí)代的專利，早在2G向3G過(guò)渡時(shí)期，中國(guó)聯(lián)通就率先要求轉(zhuǎn)網(wǎng)用戶將正在使用的傳統(tǒng)SIM卡更換為USIM 3G卡（圖6）。因此，聯(lián)通用戶在從3G升級(jí)到4G時(shí)只需登記而無(wú)需換卡。

USIM卡的“變種” NFC USIM卡

如今越來(lái)越多的手機(jī)都已經(jīng)開(kāi)始支持NFC功能。遺憾的是，絕大多數(shù)手機(jī)的NFC并非全功能型，缺少SE安全芯片，只能實(shí)現(xiàn)NFC讀卡，無(wú)法進(jìn)行NFC寫(xiě)卡。因此，截至目前能直接在NFC模塊中寫(xiě)入公交卡或銀行卡的手機(jī)可謂鳳毛麟角。

為了滿足消費(fèi)者使用手機(jī)刷卡的夢(mèng)想，由運(yùn)營(yíng)商發(fā)行的NFC USIM卡就此出爐（圖7）。NFC USIM的原理是在USIM卡內(nèi)集成獨(dú)立的SE安全芯片和射頻天線線圈。將其安裝在支持NFC的手機(jī)中，通過(guò)“和包”（中國(guó)移動(dòng)發(fā)行，不同運(yùn)營(yíng)商所需應(yīng)用不同）等APP就能往NFC USIM卡的SE中燒寫(xiě)進(jìn)公交一卡通的隨機(jī)卡號(hào)，然后就能在和包里進(jìn)行充值了。

需要注意的是，NFC USIM卡中的話費(fèi)余額和交通卡余額是獨(dú)立存在的，需要分別進(jìn)行充值和管理。此外，NFC USIM卡不僅可以寫(xiě)入公交卡，理論上銀行卡、會(huì)員卡、積分卡、企業(yè)門禁卡等也都能寫(xiě)入（視NFC USIM卡發(fā)行方是否提供支持）。

NFC USIM的最大優(yōu)勢(shì)是，無(wú)論手機(jī)處于關(guān)機(jī)、息屏待機(jī)、通話等狀態(tài)時(shí)，都不會(huì)影響SIM卡中SE信息的讀取，永遠(yuǎn)都能被公交車或地鐵出入口的閘機(jī)讀取，無(wú)視手機(jī)狀態(tài)（圖8）。但是，NFC USIM也存在每次刷卡時(shí)都無(wú)需指紋、密碼、APP驗(yàn)證，如果手機(jī)或SIM卡丟失就是大麻煩（交通卡余額不能掛失和找回）。

火速鏈接

有關(guān)智能手機(jī)NFC功能的原理，分類和功能方面的解析，感興趣的讀者可以參考本刊2016年24期《安全支付之源 全面剖析手機(jī)的NFC功能》這篇文章，或是直接掃碼查看。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2NTM2OTc1Nw==&mid=2247484679&idx=1&sn=aaeaf4e5107d3f6226962d261f405680&chksm=ea9f24f5dde8ade36de4ace8fb75629e689cc089f1374f78a84da80835919aab043adc6b6e68#rd

eSIM 從實(shí)體到虛擬的進(jìn)化

雖然Nano SIM卡已經(jīng)非常迷你，但它（以及相應(yīng)的卡槽）對(duì)智能手表等穿戴式設(shè)備而言還是太過(guò)“龐大”。在智能手機(jī)和筆記本領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)更輕更薄的夢(mèng)想，物理形態(tài)的SIM卡永遠(yuǎn)都不嫌小。

因此，GSM協(xié)會(huì)于2016年初發(fā)布了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴產(chǎn)品和平板電腦的可編程（擦寫(xiě)）SIM卡，也就說(shuō)我們所說(shuō)的“eSIM”，又稱虛擬SIM卡（圖9）。不同于傳統(tǒng)的物理SIM卡，eSIM卡摒棄了傳統(tǒng)的可拆卸式SIM卡的設(shè)計(jì)思路，而是讓卡可以作為一顆零部件被直接嵌入到設(shè)備中，從而徹底消滅實(shí)體SIM卡。

eSIM卡到底長(zhǎng)啥樣

在三星Gear S2 Classic 3G和出門問(wèn)問(wèn)旗下的Ticwatch 2智能手表身上，eSIM卡是一顆直接集成在手表內(nèi)部主板身上的一顆芯片。以Ticwatch 2為例，它內(nèi)置的eSIM芯片尺寸只有5mm×6mm，面積僅有Nano SIM卡的1/4，從而在超迷你的身材里實(shí)現(xiàn)了通話聯(lián)網(wǎng)等功能（圖10）。

在4G版的聯(lián)想小新Air13 Pro和小米筆記本Air身上，eSIM則是直接集成在無(wú)線網(wǎng)卡身上的一顆芯片，無(wú)線網(wǎng)卡就是eSIM卡（圖11）。未來(lái)，如果eSIM可以順利引入智能手機(jī)領(lǐng)域，那它既可以是像Ticwatch 2那樣嵌入一顆比Nano SIM卡還小的eSIM芯片，還有可能將eSIM功能直接融入到SoC的基帶芯片中，真正從物理形態(tài)上實(shí)現(xiàn)終結(jié)。

eSIM卡的特色功能

那么，eSIM卡除了可以幫設(shè)備進(jìn)一步瘦身以外，還有那些特點(diǎn)？

1.消費(fèi)者可以擺脫SIM卡限制，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)好壞、資費(fèi)高低差異等環(huán)境因素，隨時(shí)切換不同的運(yùn)營(yíng)商（攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)）；

2.eSIM卡內(nèi)所包含的安全信息，可用來(lái)幫助企業(yè)進(jìn)行私有網(wǎng)絡(luò)的身份驗(yàn)證，讓手機(jī)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理、找回與刪除等安全防護(hù)更加容易；

3.在成本方面，通過(guò)SIM卡和卡槽的取消能夠降低4元左右的成本，這在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域是非常敏感的；

4.在開(kāi)卡流程方面，運(yùn)營(yíng)商只需要在后臺(tái)開(kāi)通業(yè)務(wù)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)就能開(kāi)展業(yè)務(wù)，大幅壓縮了制卡的流程。

其中，相信第2點(diǎn)是很多用戶心中最美好的愿望：借助eSIM卡實(shí)現(xiàn)攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)，再也不用擔(dān)心運(yùn)營(yíng)商的各種不合理和霸王條款了！然而，支持?jǐn)y號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)只是eSIM的“理論”功能，現(xiàn)實(shí)中轉(zhuǎn)網(wǎng)的需求幾乎不可能達(dá)成。

eSIM卡的局限性

如今國(guó)內(nèi)銷售的智能手機(jī)除了iPhone以外，其它產(chǎn)品都將雙卡雙待作為了標(biāo)準(zhǔn)功能，而eSIM卡暫時(shí)還沒(méi)有能力模擬雙卡雙待，所以在手機(jī)領(lǐng)域很難有所建樹(shù)。

此外，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)銷售的那些集成eSIM卡的設(shè)備，普遍是由運(yùn)營(yíng)商或指定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方牽頭的。比如，Ticwatch 2智能手表內(nèi)置的eSIM芯片是由民生通訊提供，僅支持聯(lián)通的WCDMA 3G網(wǎng)絡(luò)。初次使用時(shí)要到微信公眾號(hào)或民生通訊官網(wǎng)注冊(cè)，大概流程是填寫(xiě)包裝的上的ICCID（其實(shí)就是SIM卡的ID碼）和個(gè)人信息、選號(hào)碼和套餐、拍包裝、身份證和自己的合照上傳等待實(shí)名認(rèn)證審核（圖12）。

聯(lián)想小新Air 4G版筆記本，其eSIM卡上網(wǎng)功能需要使用聯(lián)想自家的“懂的通信”：運(yùn)行聯(lián)想懂的上網(wǎng)程序和聯(lián)想ID激活，并僅支持聯(lián)通的4G網(wǎng)絡(luò)（圖13）。小米筆記本 Air 4G版則是和中國(guó)移動(dòng)合作，其集成的eSIM卡也僅支持移動(dòng)一家的4G網(wǎng)絡(luò)（圖14）。想轉(zhuǎn)網(wǎng)？最基本的網(wǎng)絡(luò)制式就不支持！

eSIM卡的發(fā)展前景

拋開(kāi)攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)這個(gè)不切實(shí)際的夢(mèng)以外，eSIM對(duì)移動(dòng)設(shè)備、智能穿戴和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的促進(jìn)作用很大。還是以我們最為熟悉的PC領(lǐng)域?yàn)槔桨宥弦辉O(shè)備就是eSIM最大的潛在客戶，它能幫助這些產(chǎn)品脫離路由器或手機(jī)生成的Wi-Fi信號(hào)，直接進(jìn)行高速聯(lián)網(wǎng)，可進(jìn)一步提升辦公和娛樂(lè)效率。

此外，微軟在新版Windows 10系統(tǒng)中也對(duì)eSIM進(jìn)行了支持和優(yōu)化，在ARM架構(gòu)處理器也能運(yùn)行Windows 10系統(tǒng)和X86程序的將來(lái)，eSIM將為PC帶來(lái)如下改變：

1，運(yùn)行Windows 10電腦版系統(tǒng)和程序的電腦跑著手機(jī)處理器；

2，集成eSIM的Windows 10電腦可以隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)，并獲得通話短信功能。

未來(lái)，在eSIM的幫助下手機(jī)和電腦（主要是PC平板二合一設(shè)備）的區(qū)隔將被打破，手機(jī)即電腦，電腦即手機(jī)，差異只是大小和形態(tài)。當(dāng)然，這些都是后話，微軟和ARM（高通）的合作能否成功，驍龍芯片能否完美兼容X86程序也沒(méi)有定論。

而eSIM在智能穿戴和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的前景更是值得期待，今后出門再也不怕忘帶手機(jī)了，手機(jī)上的來(lái)電、聊天和各種提醒信息都會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接在智能手表、智能眼鏡、車載屏幕上，無(wú)比方便。