Was ist Sigfox?
Sigfox: Schmalbandstandard, ultimative Technologie in der Welt des Internet der Dinge IoT.
Im Jahr 2020 wird das Internet der Dinge IoT die physische Welt mehr als in den vergangenen Jahren verdrängen. Nach einer Schätzung werden bis 2020 weltweit etwa 500 Geräte oder Objekte und 1,5 Billionen Geräte angeschlossen. Das Internet der Dinge (Internet of Things IoT) bietet eine Chance von 19 Billionen Dollar.
Aufgrund der Zunahme des Internets der Dinge und des Fortschritts bei den Aufgaben des täglichen Lebens ist mehr Technologie mit besseren Weiterentwicklungsmöglichkeiten erforderlich. Zu diesem Zweck arbeiten mehrere Unternehmen und Marken daran, den technologischen Bedürfnissen weltweit gerecht zu werden und die Anforderungen an fortschrittliche Geräte zu erfüllen.
Die neuen Geräte, die im Laufe des Jahres 2020 installiert werden, werden nur eine geringe Menge an Daten senden und empfangen und benötigen eine längere Batterielebensdauer. Darüber hinaus wird bis Ende 2020 die Nutzung des Internet der Dinge IoT, einschließlich kleiner und preiswerterer Gegenstände zu Hause, noch stärker zunehmen.
Um den Anforderungen der neuen, fortgeschrittenen IoT-Ära gerecht zu werden, muss ein Netzwerk oder eine Technologie daher die folgenden Merkmale aufweisen;
- Das Netzwerk sollte für alle Arten von Objekten und Geräten einfach zu installieren sein.
- Kostenreduzierung und wirtschaftlicher Komfort.
- Außerdem sollte das Netzwerk auch energieeffizient sein.
- Nun, Sigfox muss alle oben genannten Anforderungen erfüllen.
Sigfox ist eine Standard Low Power Radio Transmission Binary Phase-shift keying (BPSK)-Technologie, die ein schmales Spektrum benutzt, um Radiowellen in Daten umzuwandeln. Der Sigfox steht in der ganzen Welt für bessere technologische Möglichkeiten.
Was ist Sigfox?
Sigfox, 2010 entwickelt, ist ein französischer Netzbetreiber weltweit, der drahtlose Dienste anbietet. Der Sigfox verbindet das Internet mit Objekten, einschließlich Smartwatches und Messgeräten, die wenig Energie verbrauchen.
Wie bereits beschrieben, arbeitet der Sigfox mit der differentiellen binären Phasenumtastung (DBPSK) und der Gaußschen Frequenzumtastung (GFSK); das erhöht die weltweite Kommunikation über verschiedene ISM-Funkbänder.
Der Sigfox ermöglicht den freien Durchgang von Signalen durch verschiedene Objekte, wie z.B. harte und feste, aufgrund der ultraschmalbandigen Technologie und verbraucht weniger Energie, daher in der Low Power Wide Area Network (LPWAN) Industrie eingeschlossen.
Das fantastische Funktionieren des Sigfox verzeichnete im Oktober 2018, dass seine gesamte Signalreichweite 4,2 Millionen Quadratkilometer aus 60 Ländern betrug. Nach dem derzeitigen Standard der Sigfox-Kommunikation, die bis zu 140 Uplink-Nachrichten und 12 Oktett Nutzlast bei einer Datenrate von mehr als 100 Bytes/s unterstützen kann.
Doch die herausragenden Eigenschaften, die Sigfox konzentriert haben;
- Weniger Stromverbrauch zur Erhöhung der Batterielebensdauer auf bis zu Jahre.
- Einfache Installation ohne Sorgen um den Anschluss oder Signalanforderungen.
- Die Zustellung von kleinen Nachrichten bis zu 12 Bytes ohne im Netzwerk bereitgestellte Medien oder Assets.
- Aufgrund der geringeren Kosten und der einfachen Installation kann der SigFox anstelle anderer Arten von Netzwerken wie Bluetooth, GPRS, Wi-Fi und anderen verwendet werden.
Schauen Sie sich mehr Referenzen darüber, was Sigfox ist an
- https://build.sigfox.com/sigfox
- https://www.link-labs.com/blog/what-is-sigfox
- https://www.electronics-notes.com/articles/connectivity/sigfox/what-is-sigfox-basics-m2m-iot.php
- https://dzone.com/articles/explaining-sigfox
- https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8660398
- https://www.st.com/en/wireless-transceivers-mcus-and-modules/sigfox.html
Wie funktioniert Sigfox?
Um die Funktionsweise von Sigfox zu verstehen, ist ein Einblick in die Technologieübersicht, die globale Vernetzung und die Sicherheit von Sigfox unerlässlich.
Der Technologie-Überblick
Um die Anforderungen von IoT-Geräten oder Anwendungen zu erfüllen, sorgen die Sigfox-Technologie und das Netzwerk für eine längere Lebensdauer der Batterie, geringere Kosten für Geräte und Anschlussgebühren, große Reichweite und hohe Netzwerkkapazität.
Im Gegensatz zu zellularen Netzwerken ist es nicht notwendig, ein Gerät mit bestimmten Basisstationen zu verbinden, da die Basisstation Nachrichten mit einer durchschnittlichen Reichweite von drei empfangen kann.
Normalerweise beträgt die Nutzlast der Uplink-Nachrichten, die die Basisstationen erreichen, mehr als 12 Byte; für 12 Byte Daten verwendet der Sigfox jedoch insgesamt 26 Byte und 8 Byte für den Downlink.
Das leichtgewichtige Protokoll des Sigfox kann kleine Nachrichten senden, die helfen, Energie zu sparen und die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen.
Sigfox tauscht Videobotschaften über die Luft aus, indem es eine ultraschmalbandige Modulation verwendet, die in 200 kHz, einem öffentlich zugänglichen Band, arbeitet. Die durchschnittliche Frequenz jeder Nachricht beträgt 100 Hz, die mit einer Datenrate von 100 oder 600 Byte pro Sekunde übertragen wird. Daher kann Sigfox das Rauschen reduzieren und gleichzeitig große Entfernungen erreichen.
Globale Vernetzung
Die Signalreichweite des Sigfox ist aus zwei Gründen hoch, nämlich weil der UNB gleichzeitige Signale innerhalb des Bandes zulässt und der Sigfox die Größe der Funkrahmen reduziert.
Die Reduzierung der Größe der Funkrahmen und ohne jegliche Synchronisierung mit dem Netzwerk ist nicht notwendig. Darüber hinaus beträgt die Autonomie der Geräte durch die Kombination von weniger Energieausstrahlungsniveaus und kurzer Sendezeit sogar weniger als 1 Minute pro Tag.
Die große Reichweite der Signale, die die Kommunikation erreichen, entsteht durch die Funkmodulation, die eine Verbindung mit einem Budget von 163,3 dB ermöglicht.
Sicherheit
Für jedes Netzwerk ist die Bereitstellung von Sicherheit ein Muss. In diesem Fall unterstützt die Funktechnologie die Sicherheit von Sigfox. Auch die Übertragung von Nachrichten zwischen der Sigfox-Wolke und den Basisstationen ist sicher. Die Sigfox-Wolke ist auch sicher, skalierbar und vertrauenswürdig.
Außerdem verbindet sich der Sigfox über https mit anderen IT-Plattformen.
Außerdem hält der Sigfox die Sicherheit aufrecht, indem er Interferenzen widersteht. Die drei Diversitätsschemata der Sigfox-Übertragung, wie Frequenzdiversität, Raumdiversität und Zeitdiversität, reduzieren die Unterbrechungen.
Der Sigfox-Downlink-Prozess schützt die Objekte oder Geräte vor Hackern. Die Objekte reagieren nicht auf eine von einem Hacker verschickte Fehlmeldung.
Sigfox-Basisstation
Die Sigfox-Antennen sind die Basisstation, die Nachrichten von verschiedenen Anwendungen oder zwischen Geräten sendet und empfängt und diese in die Sigfox-Cloud überträgt.
Die Basisstation des Sigfox besteht aus mehreren Komponenten wie z.B;
- Die Antenne ist verantwortlich für den Empfang von Nachrichten von Geräten über die Luft, auf höheren Stationen oder Türmen.
- Der LNAC oder LNA (Verstärker), verstärkt die Signale und reduziert das Rauschen.
- Der Zugangspunkt ist für den Empfang und das Senden von Nachrichten an die Sigfox-Wolke verantwortlich.
Das Netzwerk von Sigfox arbeitet mit leichtgewichtigen Nachrichten (12 Bytes, ohne Nutzlastkopfzeilen).
Der Lebenszyklus einer Sigfox-Nachricht ist immer derselbe:
- Ein Gerät wacht auf und sendet über seine Funkantenne eine Nachricht aus,
- Mehrere Sigfox-Basisstationen in der Gegend empfangen die Nachricht,
- Basisstationen senden die Nachricht an die Sigfox-Cloud,
- Die Sigfox-Cloud sendet die Nachricht an die Backend-Plattform eines Kunden.
So einfach ist das! In der Grafik unten finden Sie ein Schema der Netzwerkarchitektur.
Ein kurzer Überblick über die positiven und negativen Aspekte von Sigfox im Vergleich zu anderen LPWAN-Standards
Vorteile
In ländlichen Gebieten reichen mehr Signale oder Netze bis zu 40 Kilometer.
Sigfox ist im Vergleich zu Schmalband-LPWAN ein Gerät, das weniger Strom verbraucht.
Erhöhte Sicherheitssysteme und privat im Vergleich zu anderen LPWANs wie LoRa.
Nachteile
Installations- und Abonnementgebühren erforderlich
Nur verfügbare netzwerkinterne Anbieterbereiche
Feste Frequenzbereiche für Standorte
Das Spektrum von Sigfox ist nicht lizenziert, während andere LPWAN-Netzwerke wie NB-IoT und LoRa lizenziert sind.
Different Sigfox Radio frequencies in different areas of the world
Zone | Different countries in the world | Band Frequency MHz | Power dB | RC |
Zone 1 EMEAI | Colombia, Australia, Hong-Kong, Taiwan, Brazil, Mexico, USA | 920 | 22 | RC1 |
Zone 2
| Africa, Oman, Europe
|
868 | 14 | RC2,4 |
Zone 3 | Japan | 923 | 14 | RC3a, RC3c, RC5 |
Sigfox-Anwendungsfälle
Viele Anwendungsfälle sind bereits auf der offiziellen Sigfox-Webseite zu finden.
Unter diesen Fällen sind:
- Lieferkette und Logistik
- Fertigung
- Intelligente Städte
- Versorger und Energie
- Intelligente Gebäude
- Einzelhandel
- Landwirtschaft
- Startseite
- Lebensstil
- Versicherung
Im Folgenden werden wir einige Anwendungsfälle für Sie hervorheben.
Weitere Anwendungen von Sigfox im Akademischen Umwelt
An Outdoor Localization System Based on SigFox: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8417853
WaterS: A Sigfox‐compliant prototype for water monitoring: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/itl2.74
Smart parking in the smart city application: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8402667
Akademische Veröffentlichungen zu Sigfox
Wir behandeln hier einige der erstklassigen wissenschaftlichen Literatur über Sigfox:
Coverage and Capacity Analysis of Sigfox, LoRa, GPRS, and NB-IoT
Coverage comparison of GPRS, NB-IoT, LoRa, and SigFox in a 7800 km² area
A Sigfox Energy Consumption Model
Sigfox and LoRaWAN datasets for fingerprint localization in large urban and rural areas
Outdoor Fingerprinting Localization Using Sigfox
A comparison of signal strength localization methods with sigfox
Patent Veröffentlichungen für Sigfox
Wir behandeln hier einige der am besten bewerteten Patentveröffentlichungen im Zusammenhang mit Sigfox. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle relevanten Patente von der Firma Sigfox selbst angemeldet wurden und andere Patentveröffentlichungen Sigfox lediglich als LPWAN-Standard bezeichnen, den ihre Erfindung nutzen kann.
