探讨e-SIM技术在遥测遥控灯器的应用

张亚萍 朱伟

摘 要：航标是重要的海上交通基础设施，对其运行状态进行监测和管理是保证船舶进出港安全和经济航行的关键前提。目前，航标遥测遥控主要是通过传统SIM卡及北斗系统实现 ，本文以广州航标处航标管理的现状为出发点，通过分析传统SIM卡及北斗卡在航标管理应用中的缺陷，探讨e-SIM卡技术在遥测遥控灯器的应用，以期减少人力、资费成本，提高航标管理效率。

关键词：e-SIM卡 航标 管理

1.背景

为贯彻落实“一带一路”倡议，打造粤港澳大湾区，船舶运输、桥梁建设、航道升级、风电场建设等一系列海上活动日益频繁。为保障海上船舶的航行安全，航标主管部门或业主单位布设航标助航，引导船舶安全进出港。广州航标处作为航标主管机关，管辖范围西起大放鸡岛、东至深圳大鹏湾，沿海达210海里，南起蚊尾洲灯塔、北至广州白坭河大桥，纵深80多海里，涵盖航路、航道及其主要港口范围内航标。截止2019年12月，管理航标共计1295座，其中公用航标928座，专用航标367座。考虑辖区覆盖范围广，航标数量多，如何合理科学的管理航标变得尤为重要。

随着信息技术的发展，为保障航标的助航效能达标，降低航标工作人员巡检频率，提高航标应急反应时效性，经过航标工作人员近十年的努力，使航标灯器的遥测遥控技术逐渐成熟，并由单一的公众网通信传输模式，升级为北斗和公众网双模通信模式。现广州航标处辖区内绝大部分航标灯应用遥测遥控技术，公用航标遥测遥控安装率为87%，其中SIM卡安装率为45%，北斗安装率为55%;专用航标遥测遥控安装率为85%，其中北斗安装率为17%，SIM卡安装率为83%。

2.公众网SIM卡和北斗卡

遥测遥控系统能够实现航标电压、电流、位置等数据的查询，及灯质变更等功能。为保障数据的正常传输，航标灯或遥测遥控终端内部会放置一张SIM卡或者北斗卡，航标现场数据能够通过公众网或北斗网络完成信息的传回或指令发送。现就SIM卡和北斗卡的模式进行分析对比。

2.1SIM卡

SIM（Subs-criber Identity Modula）卡是一种集成度较高的芯片，它是由微处理器CPU、工作存储器RAM、程序存储器ROM、数据存储器EEPROM和串行通信单元5个模块组成。SIM卡是数字蜂窝移动电话的用户识别卡，它的全称是“用户识别模块”。在GSM数字移动电话系统中，SIM卡起着极其重要的作用，它既是手机的一个重要组成部分，又是为每一个GSM移动电话用户配备的身份卡，GSM手机只有插入SIM卡后，才能入网使用，SIM卡实现了认人不认机的构想，SIM卡在遥测遥控灯器或遥测遥控终端的使用效果与手机基本一致，也是通过SIM卡完成身份认证和信息交换。

SIM卡在与遥测遥控终端连接时，最少需要5根连线。将公众网SIM卡插入灯器或遥测遥控终端内部卡槽中，通电后，在航标遥测遥控及防台值班系统完成灯器终端编码和SIM卡号码匹配及航标绑定， 就能够对航标灯经纬度、偏移距离、灯器工作电压、灯器工作电流等数据的实时记录，实现对航标灯运行状态是否正常的远程监控。传统SIM卡技术的应用确实可以在一定程度上提高航标灯的数字化水平，减少人工巡检的成本，缩短航标灯应急维修时间，但是也存在以下问题：

（1）换卡拆卸麻烦，因为SIM卡为物理卡，换卡拆卸需要将航标设备拆卸开，比较麻烦。

（2）卡槽容易损坏，多次拆卸容易损坏卡槽。

（3）因不能采取简单的方式查看是否已插卡，管理不够简便。

（4）卡号读取繁琐，手机装置SIM卡短信获取，或者在航标遥测遥控及防台值班系统获取。

同时，使用SIM卡过程中还需要注意以下几点：

（1）SIM卡不能挽着，尤其是SIM卡的金属接触点 。

（2）SIM卡的金属接触点必须保持清洁，避免油污、尘埃污染 。

（3）建议不要频繁取出或插入SIM卡，避免SIM卡额金属接触点被刮花。

（4）请勿在高温环境下使用，避免将SIM卡置于高于85℃或温度低于-20℃的环境 。

（5）为避免SIM卡损坏，SIM卡适用于被批准入网的GSM通信设备，

（6）为了防止SIM卡爆卡，请于通信设备关机10秒后拔出卡。

2.2北斗卡

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施，能够提供短报文通信能力，实现了终端之间或者终端与控制中心之间的双向通信。

北斗卡和SIM卡样式相同，都属于物理卡，能够通用卡槽，就传输范围而言，北斗通信在沿海的覆盖范围更大，能够弥补公众网信号弱的缺陷。除了存在SIM卡的问题外，还存在北斗卡购买麻烦的问题，航标灯器生产厂商的北斗灯器在供货时，需要由厂商向指定单位购买，并装置在北斗灯器内，属于“一灯一卡”的形式。

3.e-SIM

e-SIM卡（Embedded-SIM），属于嵌入式SIM卡。e-SIM卡的概念就是将传统SIM卡直接嵌入到设备芯片上，而不是作为独立的可移除零部件插入设备中，用户需要插入物理SIM卡就可以将相关信息写入设备中，实现联网及信息交换。

e-SIM技术能够通过远程下载的方式将Profile写入终端，即其eUICC，eUICC芯片直接封装在通信模块或焊接在终端电路板，后期通过远程对号码资源进行操作管理。克服恶劣环境实体卡适用性差，频繁更换易受损，高频震动接触差等问题。e-SIM卡可以使航标管理人员自助完成入网激活，提升用户的体验度，降低终端、芯片生产成本，提升了终端、芯片生产效率及号码使用周期，提供集成度更高的硬件产品。

e-SIM能够实现一号多终端的形态，航标工作人员办理运营商授权后，依托终端调试器写入被开通的终端1号，被写入数据的终端1号能够自主完成信息数据交换。若被开通的终端1号发生故障，可以将信息写入被开通的终端2号.过程中不需要使用实体SIM卡，便于卡的统一管理工作。

4.SIM卡、北斗卡与e-SIM卡的对比

广州航标处目前使用的SIM卡共有1164张，受前期传输协议及灯器模块读取的影响，航标管理人员通过近两年的时间，将辖区内（含仓库和海上）航标灯内的SIM卡号摸查、统计清楚。但是，每隔一段时间仍因SIM卡因丢失、损坏、落海等原因，导致SIM卡管理混乱，航标管理人员需要重复注销SIM卡，再申请开通SIM卡，操作过程十分繁琐。为避免这种因物理通讯卡带来的管理麻烦，我们可以通过e-SIM卡替代物理卡解决。生产厂商只需要将e-SIM卡的被开通终端内置在灯器内，航标管理人员在使用灯器时，将通讯协议号码写入被开通终端内，航标灯器数据通过被开通的终端将信息传输至航标遥测遥控及防台值班系统，达到电子巡查的目的。

就现有的航标遥测遥控及防台值班系统，航标灯器内置遥测遥控终端，或外置遥测遥控终端是具有各自字符串作为标识，航标的遥测遥控需要灯器字符串与物理通讯卡进行匹配，然后在再与航标进行匹配。若使用e-SIM技术，航标灯器可以不需设置特定的字符串号标识，灯器使用前，将e-SIM的通讯协议号写入灯器，即可完成灯器的标识，减少物理卡和灯器匹配的环节。同时，灯器受损后，只需要将该灯器的e-SIM的通讯协议号写入新的灯器，能够重复使用，并实现“无卡化”管理。

与传统SIM卡及北斗卡比，e-SIM卡具有资费低、无需拆卸、无需卡槽、卡号读取方式簡单、可重复利用及便于管理等优势。三者对比如下表。

5.结语

技术总是向前发展的，e-SIM是对移动通信技术的一次重大改进，使通信服务摆脱了线下发卡环节的束缚，为航标的动态监控提供了更加有利的条件，e-SIM卡技术的应用能够解决实体卡缺陷，提升航标管理水平。