eSIM技术和产业发展趋势研究（2024年）

eSIM技术和产业发展趋势研究 (2024年) 中国信息通信研究院泰尔终端实验室博鼎实华（北京）技术有限公司2024年7月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前言 eSIM技术以其数字化特性，为设备提供了一种无需物理SIM卡的连接方式，简化了设备配置和网络切换过程。它在物联网设备、智能手表、智能家居、车载系统等领域展现出广泛的应用潜力，特别是在远程管理和频繁更换网络的场景中。eSIM技术通过远程SIM配置，提高了设备的灵活性和安全性，降低了物流和制造成本，推动了智能设备和数字生活的发展。 本报告首先详细介绍了eSIM技术，梳理了从技术探索到商用推广的全球eSIM发展历程，随后从芯片企业、设备企业、运营商等多个角度出发，全面介绍了全球eSIM产业的发展现状。之后，阐述了全球eSIM技术的具体发展情况，并深入分析了美国、日本、中国及欧洲主要国家的eSIM应用情况。最后，提出了对全球eSIM发展趋势的展望。 希望本报告内容，能够协助推动全球eSIM技术推广与市场发展。 一、eSIM技术介绍1 二、全球eSIM发展历程2 （一）技术探索阶段2 （二）商用推广阶段4 三、全球eSIM产业发展现状9 （一）eSIM典型设备发展现状9 （二）eSIM产业链发展现状12 四、全球eSIM技术发展现状21 （一）eSIM技术演进21 （二）国际标准化进展27 （三）国内标准化进展31 五、全球典型国家eSIM应用情况分析33 （一）美国34 （二）日本35 （三）欧洲国家35 （四）中国36 六、全球eSIM未来发展趋势展望36 图1eSIM消费设备款型数量统计（单位：款）9 图2全球eSIM智能手机款型数量统计（单位：款）10 图3eSIM物联网连接预测（单位：十亿）12 图4为智能手机提供商业eSIM服务的移动服务提供商的数量17 图5截至2023年6月按地区划分的为智能手机提供eSIM服务的服务提供商 （仅限MNOs）18 图6SIM卡演进22 图7M2MeSIM架构23 图8ConsumereSIM架构（LPA在设备中）24 图9IoTeSIM架构（IPA在设备中）26 图10GSMAeSIM标准体系28 图11M2MeSIM合规性测试与认证30 图12ConsumereSIM合规性测试与认证30 图13eSIM智能手机连接数37 表目录 表1eSIM标准体系-技术解决方案28 表2eSIM标准体系-合规性测试与认证29 表3支持eSIM智能手机的国家数量33 表4为智能手机提供eSIM服务的运营商数量34 一、eSIM技术介绍 eSIM（embeddedSIM）是SIM卡发展的一种新形态，eSIM技术实现了卡硬件载体与卡数据的分离。作为近年来SIM卡领域重要的创新演进，eSIM与传统插拔式SIM卡相比，在物理形态上发生了改变，由传统的可插拔式转变为集成于终端内、与终端不可分离，用户鉴权密钥等SIM卡数据信息直接通过空中下载的方式从运营商的eSIM管理平台传输到终端进行存储、激活和使用，即运营商对eSIM有管理权，且通过eSIM保持与用户的联系。用户可以根据自身需求，通过远程管理的方式下载和更新不同运营商的卡文件。eSIM卡无需插拔且性能相对稳定，简化了业务订阅和连接管理，在一定程度上可提升用户使用体验。对于设备制造商，eSIM减少了空间占用，设备可以利用这些空间来实现更多的功能或制造更小的设备。对于运营商，除了增加设备与卡的实时管理方法和手段外，可以更方便地更新eSIM技术能力和服务，更便捷地把业务扩展到新兴数字市场。对于社会环境发展，eSIM技术和产品减少了对自然资源的消耗（硅、电子、塑料封装）、减少碳排放（生产、运输），并降低对环境的污染。 eSIM载体的实现方式有多种，包括eUICC（EmbeddedUICC嵌入式通用集成电路卡）、TEE（TrustedExecutionEnvironment可信执行环境）、eSE（EmbeddedSecureElement嵌入式安全元件）和iUICC （IntegratedUICC集成式通用集成电路卡）等。其中eUICC作为GSMA主推的eSIM技术解决方案，拥有完整的标准体系以及支撑这些技术解决方案落地的全生态系统，是目前主流的实现方式。 eSIM的应用起源于物联网。由于物联网特殊的应用场景和复杂的应用环境，要求智能卡能够承受更宽泛的工作温湿度，要支持更长的持续工作时间、更强的读写需求、物理可靠性、更小的功耗和尺寸、更低的成本等，eSIM技术由此应运而生。eSIM的物理形态具有硬件防篡改、耐高温、抗震动、小型化集成化等特点，贴合了物联网的特殊环境使用需求；同时其支持卡数据远程下载和管理卡文件数据的方式，也解决了需要下载和切换不同运营商间卡数据的应用需求，如无人值守或跨区域使用的场景等。eSIM的加密和完整性保护技术可实现设备生产和使用流程中数据的加密存储和传输，从而保证整个生命周期中数据的安全性和完整性。 二、全球eSIM发展历程 全球eSIM的发展经历了从初期的技术探索，再到商用推广，并逐步实现全球化普及的过程。 （一）技术探索阶段 1.技术研发：关注eSIM硬件及性能提升 在探索阶段，eSIM技术的主要研究方向是如何将SIM卡的功能嵌入到设备中，实现无需物理SIM卡的通信。这个阶段的研究人员主要关注eSIM的硬件设计、软件开发、安全性等问题。但早期eSIM技术不够成熟，面临着尺寸、耐用性和兼容性等方面的挑战。制造商们需要克服这些技术难题，以确保eSIM能够在各种环境下正常工作。同时，他们还需要开发出能够满足特殊工业应用需求的eSIM技术，如耐震性、宽温度范围和频繁编程的能力。 灵活多样的开卡方式满足产业各方需求。这一时期，eSIM因其具有多种不同的开卡方式，引起了运营商和用户的关注。例如，第一，可以通过运营商的应用程序来开通eSIM服务。在这个过程中，用户需要在应用程序中完成必要的身份验证步骤。完成后，应用会生成一个激活码或二维码，用户只需将这个码扫描到支持eSIM的终端设备上，网络服务便会自动激活。第二，用户还可以选择通过终端设备的设置菜单来进行eSIM的开卡，这种方式通常不需要特定的应用程序，但仍需要运营商的支持。第三，可以前往运营商实体店或线上方式，通过扫描激活码或二维码方式开通。第四，一些运营商在公共场所设了自助服务终端，用户可以通过这些终端来开通eSIM服务，并按照屏幕上的指示完成开卡流程。无论采取哪种方式，eSIM技术都实现了简化用户的开卡流程，为用户提供了便利。 2.产业发展：eSIM发展获得产业多方支持 eSIM技术因其潜在的商业价值和广泛的应用前景，吸引了全球范围内电信运营商、设备制造商、软件开发商等产业各方的关注和支持。电信运营商可通过eSIM技术实现设备和卡数据的远程数字化管理、降低运营成本；同时基于eSIM的安全基础平台可扩展更多的安全应用场景。设备制造商则通过eSIM技术可提高设备的智能化、数字化水平。软件开发商则致力于为eSIM设备提供更多创新应用。 3.技术应用：全球企业积极推动eSIM扩展应用 在国际市场上，苹果、SierraWireless、高通等知名企业在eSIM 技术的发展中发挥了重要作用。苹果公司已先后在其AppleWatch、 iPad、iPhone系列产品中采用了eSIM技术，允许用户无需物理SIM卡即可连接到蜂窝网络。SierraWireless作为eSIM模块制造商，为众多设备提供了eSIM解决方案。高通提供了支持iSIM的硬件芯片和参考设计，将SIM卡集成到手机SoC中。 近年，中国制造商也开始探索eSIM技术。华为等企业在其多款智能手表、手机中采用了eSIM技术，实现了设备的独立通信；联想、小米等公司在其部分笔记本电脑和智能穿戴设备中集成了eSIM技术，以提供更加灵活的网络连接服务。 4.标准制定：国际标准组织推动eSIM标准化 为推动eSIM技术的发展，全球移动通信系统协会（GSMA）、欧洲电信标准协会（ETSI）等组织制定了一系列eSIM相关标准，这些标准的制定为eSIM技术的发展提供了重要保障。 eSIM技术的早期探索阶段虽面临适配性、成本、法规等诸多方面的挑战，但在各方的共同努力下，eSIM技术逐渐发展成熟并在多个行业中得到了广泛应用。 （二）商用推广阶段 随着4G、5G技术的日益成熟和标准化工作的逐步完成，全球各大运营商和设备制造商开始积极推广eSIM技术。2014年开始，基于GSMA规范的商用解决方案陆续启动，可实现运营商对卡数据的远程管理。 1.企业服务：eSIM商用初期企业积极响应 这一时期，苹果、谷歌等国际科技企业在其产品中大规模应用eSIM技术，进一步推动了eSIM的普及。2014年4月，马恩岛电信与卡商法国赛峰推出全球首个eSIM商用解决方案。2014年6月，NTTDoCoMo在日本推出eSIM解决方案，面向其M2M平台的企业客户提供服务。2014年9月，AT&T推出eSIM商用解决方案GlobalSim。此后，陆续有运营商推出商用服务，eSIM商用逐渐展开。2014年10月，苹果在新推出的两款平板电脑iPadair2和iPadmini3中内置了可移动可编程的sim——applesim，可使用美国AT&T、Sprint、T-Mobile和英国EE四家运营商的网络。2015年9月，三星在新推出的智能手表gears2中内置了eSIM模块，实现了直接从智能手表上进行语音和数据呼叫、查看电子邮件和通知、访问应用等功能。 中国企业务实推动eSIM技术服务。中国运营商，如中国电信、中国移动和中国联通，是推动eSIM技术在中国商用的主要力量。他们通过与设备制造商合作，推出支持eSIM的设备，并提供便利的配套服务，如简化套餐变更流程、提供更加灵活的数据套餐等。中国的设备制造商，包括华为、小米、OPPO、vivo等，也相继推出支持eSIM技术的多款智能手表、智能手机，为用户提供了方便的数据连接选项。 2.产业发展：多领域深入探索eSIM，多产品类型满足市场需求 全球主流运营商、设备商、卡商、基础设施和芯片供应商、其他技术方案公司对eSIM技术的研究探索和应用范围不断深入，并推出了一系列商用产品和解决方案来满足eSIM早期的市场需求。目前典 型的eSIM产品类型包括手机、可穿戴设备、平板电脑、笔记本电脑、车载设备和IoT设备等。 全球多家移动运营商推出面向车联网、物联网等应用的eSIM商用解决方案，包括AT&T、DoCoMo、软银、德国电信等，主导远程管理平台的建设和维护。以车联网的应用为例，2014年起，德国、日本等国家的车企因为统一生产、方便出口的需求开始积极推动eSIM车联网的应用，并已经与多家运营商开展合作。同年，AT&T、DoCoMo也推出了包含eSIM在内的M2M解决方案，应用在联网汽车、智能电表等物联网设备上。2016年3月，沃达丰与捷德合作推出eSIM管理解决方案，重点发展智能电表和智能汽车业务。2017年3月，日本企业软银启动eSIM卡平台建设，以帮助新兴物联网产业的发展，作为软银国际布局的重要一环。从2018年初开始，捷德与宝马、英特尔、德国电信和AT&T共同研发并提出使用eSIM为用户提供娱乐和信息服务的管理方案，此方案使用车载设备的第二卡槽，依据GSMARSP规范，而车载与后台进行远程信息交互仍使用GSMAM2M规范。欧贝特与奔驰、菲亚特的eSIM联网汽车业务也已在欧洲应用，并与宝马、特斯拉开展eSIM合作。金雅拓推出的ODC解决方案也与多家运营商如KDDI、KT等在智能汽车联网上开展了eSIM业务合作。 芯片商、卡商等，积极布局eSIM在工业互联网领域的应用。2018年2月，ARM推出了新产品ARMKigen，能为物联网SoC设计提供SIM集成功能。