Para fornecer Internet das Coisas (IoT) serviços de conexão, Sigfox implantou redes de área ampla de baixa potência (Desculpe) em todo o globo. Os usuários podem se conectar à rede Sigfox após iniciar o serviço de conexão. Os usuários incluem chips ou módulos RF que suportam o protocolo Sigfox.
O que é a tecnologia Sigfox?
Um barato, confiável, opção de baixo consumo de energia para conectar sensores e dispositivos é Sigfox. Queremos interligar milhões de objetos físicos e tornar a Internet das Coisas uma realidade através de redes especializadas de baixa potência e de longa distância.
O dispositivo do usuário transmite um pacote de dados do protocolo Sigfox específico do aplicativo, que a estação base Sigfox próxima recebe e entrega de volta ao servidor em nuvem Sigfox. O cliente-servidor apropriado recebe o pacote de dados da nuvem Sigfox, que ele distribui. O servidor cliente então analisa e processa os dados do aplicativo para estabelecer a conexão sem fio entre o dispositivo cliente e o servidor.
O que é uma rede de longa distância de baixo consumo de energia?
Nos últimos anos, o Internet das Coisas (IoT) desenvolveu um tipo de tecnologia de camada de rede chamada rede de área vasta de baixo consumo de energia, focada em atender às necessidades de comunicação de longa distância e baixo consumo de energia. Uma classe de tecnologia de rede de área abrangente de baixo consumo inclui Lora, Sem peso, 802.11AH, e NB-IoT.
O nó tem consumo mínimo de energia, e em um cenário típico de Internet das Coisas, duas pilhas AA podem durar muitos anos. Redes de longa distância de baixa potência também têm grandes distâncias de transmissão, muitas vezes mais de 5 km. A estrutura da rede é simples, e executá-lo e mantê-lo é barato. O desenvolvimento de redes de longa distância de baixo consumo de energia preenche uma necessidade da tecnologia de comunicação atual e abre caminho para o amplo crescimento da Internet das Coisas.
Como funciona o Sigfox?
Princípios da tecnologia Sigfox
Banda ultraestreita (UNB) tecnologia
Sigfox emprega modulação de banda ultraestreita com uma largura de transmissão de 100 Hz para cada mensagem e uma velocidade de dados de 100 ou 600 bits por segundo, dependendo da configuração da rede em vários locais, enviar sinais através de uma banda compartilhada de 192 Largura de banda do espectro em kHz.
A estação base Sigfox pode se comunicar a grandes distâncias com o mínimo de ruído ou interferência, graças à tecnologia UNB. A banda de frequência do sistema depende de onde a rede será implantada.
Regras e regulamentos locais controlam a implantação específica. Por exemplo, a faixa de frequência utilizada na Europa é 868-868.2 MHz; no resto do globo, está entre 902 e 928 MHz.
Acesso aleatório
Uma técnica fundamental para alcançar um serviço de alta qualidade é o acesso aleatório. Existe comunicação assíncrona entre a rede e o dispositivo. O gadget transmite mensagens em uma frequência selecionada aleatoriamente, seguido pela transmissão de duas cópias em várias frequências. “Variedade de tempo e frequência” é o termo usado para descrever esse uso de frequência e tempo.
Uma mensagem de 12 bytes com taxa de transmissão de 100 bps viaja pelo ar por 2,08s.. Todo o espectro de 192kHz é monitorado pela estação base Sigfox em busca de sinais UNB para demodulação.
Colaboração para receber
Ao contrário do convencional redes celulares, a recepção cooperativa baseia-se na ideia de que nenhum dispositivo terminal está conectado a uma estação base específica. Qualquer estação base adjacente pode receber mensagens fornecidas pelo dispositivo, e a implantação real geralmente tem três estações base receptoras. Nós nos referimos a isso como variedade espacial.
Uma mensagem curta
A Sigfox desenvolveu um protocolo de comunicação de mensagens curtas para resolver os problemas de cobertura de longa distância de baixo custo e baixos limites de potência dos dispositivos terminais. De 0 para 12 bytes podem constituir o tamanho da mensagem. Para enviar dados do sensor, incluindo status, alarmes, GPS coordenadas, e até mesmo eventos como dados de aplicativos, uma carga útil de 12 bytes é adequado.
Transmissão bidirecional
O dispositivo terminal inicia a mensagem de downlink. O servidor em nuvem Sigfox negocia com o servidor cliente para transmitir a mensagem de downlink após receber a mensagem do dispositivo com a identificação do gatilho de downlink. Haverá uma janela de recebimento com duração máxima de 25s após o dispositivo entregar o primeiro quadro da mensagem de downlink de disparo para os 20S. A frequência da mensagem de uplink no primeiro quadro mais um deslocamento conhecido é igual à frequência de downlink.
Para que serve Sigfox?
SigFox é uma empresa francesa com sede em Labege, França, e foi fundada em 2009. Sigfox desenvolve, produz, e vende batatas fritas, módulos, Produtos IoT, e soluções de aplicação através de parceiros da cadeia ecológica. A Sigfox desenvolve e fabrica as estações base por conta própria, e a Sigfox ou suas operadoras os instalam enquanto fornecem a rede e o software como serviço. O gadget utiliza a rede Sigfox quando um fornecedor adquire um serviço de Internet das coisas de banda estreita. Os chips Sigfox são fabricados por grandes empresas, incluindo Texas Instruments, Atmel, e ST Microeletrônica. De dispositivos finais a servidores em nuvem e dados back-end, Sigfox tem patentes que cobrem tudo.
Depois de um lançamento de grande sucesso na Europa, SigFox agora oferece cobertura de rede abrangente e contínua em 70 países e territórios, abrangendo 1.3 bilhões de pessoas e 5.8 milhões de quilômetros quadrados. A rede SigFox tem 17 milhões de dispositivos e processos vinculados 56 milhões de mensagens diariamente. A rede SigFox pode ser usada em diversos setores, como varejo, medidores inteligentes relacionados à energia, aplicativos móveis de saúde, gestão de veículos, e monitoramento e controle remoto.
Soluções Sigfox
O uso da tecnologia Sigfox em vários cenários de aplicações IoT pode ajudar a indústria a se tornar mais inteligente e eficiente, aumentar a economia de custos e a eficiência, e aumentar a produtividade geral do trabalho social.
Aqui estão alguns cenários de aplicação comuns:
- Gestão de ativos — Posicionamento de ativos e relatórios de status de inventário
- Posicionamento e rastreamento logístico — Relatórios em tempo real de localização e atualizações logísticas
- Leitura inteligente do medidor, incluindo relatórios sobre números e status dos medidores
- Estacionamento inteligente, identificação essencial da implementação, iluminação inteligente, transporte inteligente, etc.
- Irrigação inteligente, teste de solo, monitoramento de gado, gerenciamento, etc.
- Público/Meio Ambiente: poluição do ar, detecção de perigo, detecção de fumaça, status do equipamento, atendimento ao idoso, etc.
- Lar inteligente: detecção de status e relatórios, sistemas de segurança residencial inteligentes, e aparelhos inteligentes
Uma solução de rede completa da Sigfox é oferecida, incluindo estações base e a nuvem. A Sigfox procura e depende de parceiros locais para instalar e operar a rede internacionalmente. Sigfox oferece hardware de rede e serviços de suporte técnico. O terminal é um ambiente de fluxo livre. A rede Sigfox pode ser acessada usando qualquer módulo ou chip RF que suporte o protocolo Sigfox. Como resultado, os produtores de dispositivos terminais terão mais opções e melhores preços. Os clientes da Sigfox podem obter uma solução completa (ponta à nuvem) solução abrangente apoiada por um ecossistema global robusto que permite que seus produtos se conectem rapidamente à rede Sigfox e os levem ao mercado.
Quais são as vantagens do Sigfox?
- Extremamente pouca energia é usada, o que aumenta a vida útil da bateria. Um gadget típico alimentado por bateria pode durar até dez anos.
- Simples de usar: Não há sinalização, fluxo de configuração, ou solicitar uma conexão entre a estação base e o dispositivo. O sistema fica operacional em questão de minutos!
- Preço baixo: A Sigfox otimiza cada etapa do processo para ser o mais econômico possível, começando com o módulo RF usado no dispositivo e terminando com a rede Sigfox.
- Mensagem pequena: O dispositivo do usuário só pode transmitir pacotes de até 12 bytes de tamanho.
- Complementaridade: Os clientes podem usar Sigfox como rede de backup para qualquer outro tipo de rede, como Wi-Fi, Bluetooth, GPRS, etc., devido ao seu custo barato e simplicidade de uso.
Parâmetros técnicos do Sigfox
Banda ultraestreita (UNB) modulação é um método usado pelo SigFox para enviar mensagens breves a uma baixa taxa de dados. SigFox é mais adequado para aplicações de explosão que precisam transmitir pequenas, quantidades irregulares de dados devido à sua largura de banda estreita e mensagens breves. O sinal de upload Sigfox tem largura de banda de 100 Hz, Modulação DBPSK, 100taxa de dados em bps, e uma sensibilidade de recepção mínima de -142dbm. Oferece no máximo 140 mensagens por dispositivo por dia, 12 bytes (96 pedaços) longo, e transmitido em 2.08 segundos. Para aumentar a probabilidade de as comunicações serem recebidas, SigFox transmite mensagens de uplink três vezes.
Qual é a tendência do mercado para Sigfox?
Através de colaborações e redes desenvolvidas de forma independente, Sigfox estabeleceu redes Sigfox em vários países europeus. A tecnologia de aplicação LPWAN líder no mercado europeu é agora a rede Sigfox. A Sigfox avançou rapidamente desde que entrou no mercado dos EUA em 2014. A promoção da adoção da tecnologia Sigfox na área Ásia-Pacífico é o objetivo principal da Sigfox neste momento. Os cálculos mostram que o mercado mundial para operações de rede Sigfox aumentou de EUR 2.25 milhões em 2015 para euros 22.95 milhões em 2019, com um CAGR de 78.7%. A área Ásia-Pacífico e o Oriente Médio verão mais aplicações da tecnologia Sigfox, resultando em aumento da demanda por operações de rede Sigfox globalmente.
A Sigfox inicialmente estabeleceu e manteve sua rede principalmente por meio de autossuporte. No entanto, esta estratégia exigiu muito tempo e recursos materiais, custos dispendiosos, e processos demorados, impedindo a empresa de desenvolver novas tecnologias. Através de autorização, Sigfox colabora com as operadoras de comunicação para encontrar uma solução para este problema. A construção e manutenção da rede são da responsabilidade dos operadores de comunicações homologados, e a Sigfox é elegível para receber uma parte de sua receita de operações de rede.
O número de estações base Sigfox aumenta rapidamente durante o modo de construção de parceiros, e a empresa Sigfox também começa a olhar para novos mercados, o que faz com que o número de conexões de rede Sigfox continue crescendo. Por 2019, havia 15.3 milhões de conexões Sigfox em todo o mundo, com um CAGR de 147.4 por cento de 2017 para 2019. Por 2024, poderia haver mais do que 100 milhões de conexões à rede Sigfox, graças ao seu desenvolvimento no Médio Oriente e na Ásia-Pacífico.
Qual é a diferença entre LoRa e Sigfox?
Os princípios técnicos de SigFox e LoRa
SigFox
Sigfox é uma banda estreita (ou banda ultraestreita) tecnologia que emprega chaveamento de mudança de fase binária, uma técnica padrão de transmissão de rádio que utiliza um espectro mínimo e muda a fase das ondas de rádio portadoras para codificar dados. Isto limita os sinais que o receptor pode receber a uma porção restrita do alcance, diminuindo a interferência de ruído. Para operar a rede, são necessárias estações base um tanto complexas e terminais sem fio baratos.
Embora Sigfox forneça comunicação bidirecional, sua capacidade da estação base ao terminal é limitada, e seu custo é alto. No entanto, a comunicação do aeroporto para a estação base é muito boa. Isso ocorre porque os receptores terminais são menos sensíveis do que as estações base caras.
A Sigfox opera em mais de 36 nações a partir do final de 2017 (17 dos quais tinham cobertura nacional), e pretendia alargar esse número a 60 em 2018.
LoRa
LoRa é uma tecnologia de espectro espalhado normalmente operando em 125 kHz ou superior com uma banda maior que Sigfox. O ganho de codificação é usado nesta frequência para aumentar a sensibilidade do receptor.
SigFox, que tem interferência potencial mais significativa, utiliza menos espectro que LoRa, que usa mais. Através do ganho de codificação, o sinal LORA pode, no entanto, minimizar bastante o ruído causado pela largura de banda expandida.
SigFox e LoRa têm quase o mesmo preço. No entanto, Os terminais e estações base da LoRa são mais baratos, pois empregam o mesmo chip que o equipamento caro da SigFox. As estações SigFox são muito mais caras do que as estações LoRa, mesmo que muitas vezes sejam mais caros que os terminais.
Cenários de aplicação de SigFox e LoRa
As possibilidades de aplicação para Sigfox e LoRa variam devido às suas diferentes propriedades tecnológicas.
A distinção mais comum é que a Sigfox requer o hardware da estação base do provedor de serviços móveis. O Sigfox não pode ser utilizado em locais distantes ou subterrâneos onde a cobertura celular é insuficiente, como durante atividades subterrâneas como mineração e escavação de túneis, operações industriais e de mineração em regiões montanhosas, e áreas despovoadas do noroeste. Não há limitações geográficas, uma vez que LoRa não precisa passar pela estação base de uma operadora, e você pode criar e operar sua rede a um custo razoável. Garagens abaixo, por exemplo
LoRa pode ser uma opção preferível se a conectividade simétrica exigir um fluxo de dados bidirecional genuíno. LoRa é a opção ideal se você deseja comandar e controlar capacidades, como monitoramento de rede.
Comando e controle bidirecional são possíveis com Sigfox; no entanto, para que funcione corretamente, a densidade da rede deve ser mais significativa devido às conexões assimétricas. Como resultado, Sigfox é uma excelente opção para aplicações que requerem poucos dados e baixas taxas de transmissão.
Sigfox e LoRa visam mercados comparáveis, exceto por essas pequenas variações. Ambas as tecnologias estão tentando cumprir os regulamentos de comunicações da FCC, e progresso está sendo feito. É importante lembrar que ambas as tecnologias tiveram dificuldades de acesso ao mercado regulatório dos EUA, uma vez que foram inicialmente destinadas à faixa europeia entre 865 e 868 Mhz.
História da Sigfox
A tecnologia foi criada pela empresa francesa Sigfox. O desenvolvimento de tecnologia de rede sem fio para dispositivos de Internet das Coisas usa tecnologia de modulação de banda ultraestreita. É um componente crítico do sistema de tecnologia LPWAN e possui as qualidades de baixo consumo de energia, custo barato, e baixa taxa de transmissão de longa distância. A banda de frequência do Sigfox em outros países ou regiões está entre 902 e 928 MHz, enquanto a banda de frequência do Sigfox na Europa é 868 MHz e a banda de frequência do Sigfox nos Estados Unidos é 915 MHz. Com uma largura de transmissão de 100 Hz e uma alta densidade de potência por unidade de banda de frequência, Sigfox emprega tecnologia de modulação de banda ultraestreita para enviar sinais em uma banda de frequência compartilhada com 192 kHz de largura de banda espectral. Sigfox é responsável pela implantação mundial da Sigfox. A partir de dezembro 2019, 1.1 bilhão de pessoas utilizaram a rede Sigfox, que essa data abrangia 5 milhões de quilômetros quadrados de extensão 70 nações.
A cadeia de suprimentos da Sigfox consiste em fabricantes upstream de chips e módulos, desenvolvedores de plataformas midstream e operadoras de rede, e fabricantes de aplicativos e terminais downstream.
