- O que é a tecnologia Sigfox
- Características do Sigfox
- Arquitetura de rede Sigfox
- Segurança e privacidade Sigfox
- Aplicação do Sigfox
- Fabricantes de módulos Sigfox
A corrida pela tecnologia sem fio começou há muito tempo em 1890, quando Marconi construiu a primeira estação de rádio do mundo e introduziu a telegrafia sem fio, que redefiniu completamente a maneira como os humanos trocavam informações naquela época. Hoje, avançamos com muitas novas tecnologias celulares para transmitir uma grande quantidade de dados sem fio para qualquer pessoa que viva até mesmo nos cantos mais profundos da Terra. Mas, recentemente, não são apenas os humanos que precisam se comunicar entre si. As máquinas e outros dispositivos eletrônicos também começaram a trocar informações entre si para estabelecer uma rede conectada. Esses dispositivos operam principalmente com bateria de um local remoto, forçando-os a se comunicarem a longa distância com o mínimo de energia possível. Este requisito levou à necessidade de novas tecnologias de comunicação como ZigBee, LoRa, Sigfox etc. Já discutimos sobre o que é LoRa em nosso artigo anterior e, portanto, neste artigo, aprenderemos sobre um protocolo de comunicação sem fio semelhante chamado Sigfox e seu significado em tecnologia conectada.
O que é a tecnologia Sigfox
Sigfox é um longo alcance de comunicação sem fio de celular que as soluções de ofertas personalizadas principalmente para baixo rendimento Internet of Things (Internet das coisas) e aplicações M2M por aproveitar os seus serviços de conectividade end-to-end da Internet das coisas usando tecnologias é patenteados. O protocolo de rede Sigfox possui estações base patenteadas que são integradas com rádios definidos por software. Os dispositivos finais usam modulação de chaveamento de fase binária (BPSK) para se conectar às estações base.
A rede Sigfox foi projetada para facilitar a comunicação eficaz com baixo consumo de energia. O baixo consumo de energia garante que os dispositivos remotos funcionem por muito tempo com o mínimo de carga ou manutenção da bateria. O Sigfox permite a comunicação IoT em longas distâncias, tornando possível transmitir com o mínimo de estações base. A rede Sigfox usa uma abordagem de estilo celular para permitir que os nós remotos usem a Internet para se comunicar com as estações base. Isso facilita o controle remoto e a coleta de dados dos nós Sigfox em uma ampla área geográfica, desde que haja conectividade com a Internet.
Características do Sigfox
Embora Sigfox tenha sido lançado em 2009, não foi até recentemente que ganhou popularidade. Hoje, com o advento da IoT, o Sigfox está sendo amplamente usado como um padrão de comunicação para conectar dispositivos de baixa energia, como medidores de eletricidade inteligentes, relógios inteligentes, etc. Vamos dar uma olhada nos recursos do Sigfox que o tornam uma rede preferencial.
Alta capacidade de rede
O Sigfox tem uma alta capacidade que lhe permite escalar até bilhões de objetos, isso por causa da modulação de banda ultra estreita que acomoda resistência e resiliência a interferências. A infraestrutura Sigfox usa acesso aleatório que facilita a diversidade de frequência e tempo. O uso de largura de banda de uplink e downlink permite consistência, independentemente do link de rádio usado.
Alta eficiência energética
A rede Sigfox se orgulha de alta eficiência energética, graças aos semicondutores de baixo consumo de energia que são usados na fabricação do hardware Sigfox. Esses semicondutores permitem que os módulos Sigfox transmitam dados com apenas cerca de 10mA - 50mA de corrente. A arquitetura de rede Sigfox não executa a sincronização de mensagens entre os dispositivos e a estação base antes de conduzir a transmissão de dados, isso significa que não há necessidade de pareamento. A falta de emparelhamento entre os dispositivos e a estação base acomoda bateria de longa duração e dá vantagem ao Sigfox sobre outras tecnologias. Sigfox consome apenas alguns nano amperes quando ocioso, esta taxa de consumo de energia é insignificante, melhorando ainda mais a eficiência.
Longo alcance
A implantação do Sigfox cobre uma grande área geográfica com um número mínimo de estações base. A faixa de radiofrequência (RF) é estimada pelo significado da taxa de dados para cada saída, longo alcance é obtido com baixa taxa de dados. A implementação de estações base de longo alcance permite a implementação de uma rede Sigfox de amplo alcance com custos mínimos. O longo alcance do Sigfox também é facilitado pelo fato de que as estações base têm menos sensibilidade e os objetos têm baixa potência de saída. Em áreas rurais, uma rede Sigfox cobre um alcance médio de 30km - 50km devido à interferência mínima. No entanto, nos centros das cidades onde há muita obstrução, o alcance do Sigfox reduz para 10 km.
Resiliência à interferência
Sigfox utiliza 192KHz Ultra Barrow Band (UNB) integrado com a diversidade espacial da estação base de +20 dB, o que facilita seus recursos anti-jamming exclusivos. A rede Sigfox utiliza Ultra Narrow Band para operar na banda Industrial, Científica e Médica (ISM)uma vez que os sinais de espectro de propagação são interferidos por sinais UNB. Na Europa, o Uplink tem uma largura de banda de 100 Hz, enquanto nos EUA a largura de banda ultrapassa os 600 Hz. A União Europeia limitou a potência máxima a 25mW. O downlink tem uma largura de banda de canal de 1,5 KHz e uma faixa de dados de 600 bps. O downlink limita ainda mais a potência máxima de saída a 500mW. A resiliência ideal para interferir facilita o Sigfox para funcionar efetivamente na banda ISM. Isso permite que ele transmita mesmo sob sinais de interferência. No entanto, a sobreposição de baixo ruído induz robustez intrínseca à banda Ultra-estreita. Como resultado, para que uma mensagem seja transmitida, o sinal deve ter pelo menos 8 dB.
Arquitetura de rede Sigfox
A arquitetura de rede Sigfox é horizontal e fina e possui 2 camadas. A camada um compreende o equipamento de rede principalmente as estações base e outros elementos. O objetivo desta camada é receber mensagens do dispositivo IoT e transmiti-las aos sistemas de suporte Sigfox. Esta rede tem uma topologia estrela de um salto, permitindo que os dispositivos IoT se conectem a qualquer estação base próxima a ela. A segunda camada é o Sistema de Suporte Sigfoxonde as mensagens das estações base são processadas e enviadas por meio de callbacks para o sistema do cliente. Essa camada também fornece o ponto de entrada de vários atores, como Sigfox, clientes finais, operadores Sigfox e canais para o ecossistema usando interfaces da web ou APIs. A camada possui repositório e outras ferramentas para analisar os dados coletados pela rede. A camada também contém módulos e recursos que oferecem suporte à implantação, operação e monitoramento da rede. Os recursos incluem o Business Support System (BSS) para faturamento e pedidos, e Radio Planning para apoiar a implantação e monitoramento da rede. A Internet pública conecta as duas camadas por meio de conexões VPN seguras.
Os dados dos dispositivos IoT são enviados por via aérea para as estações base e, em seguida, passam pelo backhaul que usa conectividade DSL com backup 4G. A conectividade por satélite é usada como backup em locais onde DSL e 4G não estão disponíveis. O processamento de mensagens também é feito pelo backhaul, essas mensagens chegam na rede central como muitas réplicas, mas apenas uma cópia é armazenada e pode ser acessada pelos clientes por meio de uma interface web.
Segurança e privacidade Sigfox
Visto que o foco principal do Sigfox é ser usado com IoT, a rede foi projetada para aumentar a segurança implementando firewalls para proteger os dados em movimento e em repouso. Você também pode ler este artigo sobre os desafios de segurança de IoT para ter uma ideia melhor sobre como proteger seus dispositivos de IoT. Agora vamos dar uma olhada nos diferentes recursos de segurança do Sigfox.
Segurança de firewall
Sigfox tem um firewall embutido que restringe objetos IoT para se conectar ou se comunicar usando o protocolo de internet. Para se comunicar pela internet, um objeto envia uma mensagem de rádio que é captada pelas estações de acesso disponíveis. A estação de acesso então retransmite a mensagem para o sistema de suporte Sigfox que por sua vez a transmite para o destino especificado. O sistema de suporte Sigfox também transmite a resposta ao objeto remetente através das estações base. O firewall de segurança, portanto, protege os objetos IoT de ataques relacionados à Internet.
Segurança de dados
A arquitetura Sigfox fornece um mecanismo de segurança que garante autenticação segura de dados e prevenção de reprodução; também fornece um mecanismo anti-escuta extra. A cadeia IoT do Sigfox envolve chaves de autenticação armazenadas que são armazenadas pelos dispositivos e pelo cliente, esta chave será necessária para acessar os dados armazenados pelo Sistema Sigfox. Como resultado, os mecanismos de dados da Sigfox garantem a segurança dentro do ecossistema diversificado e diferentes regulamentações locais. A chave de autenticação para cada dispositivo é única, o que significa que o comprometimento da chave de segurança de autenticação de um dispositivo não afeta a segurança de outros dispositivos. No entanto, a segurança de qualquer dispositivo é deixada ao critério do fabricante.
Aplicação do Sigfox
A tecnologia Sigfox é adequada para aplicações M2M de baixo custo que operam em uma ampla cobertura de área. Essas áreas incluem;
- Pessoas, bens ou outro tipo de rastreamento de ativos.
- Comunicação de medição inteligente no setor de energia.
- Comunicação de aplicativos mHealth
- Gestão da comunicação automotiva no setor de transportes
- Controle e monitoramento remoto.
- Segurança.
Fabricantes de módulos Sigfox
Murata está entre os fabricantes líderes de microcontroladores Sigfox. Os populares módulos Sigfox utilizam o microcontrolador sem fio baseado em STM32 da ST Microcontrollers e também o SX127 Samtech RFIC. Esses microcontroladores operam em uma faixa de frequência de 860-930 MHz. Esta faixa de frequência suporta uma potência de saída de +14 dBm que pode ser aumentada para +20 dBm em caso de áreas de sinal fraco.
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Módulo |
Fabricante |
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WSSFM10R1: RCZ1 (Europa, Oriente Médio, África) |
WiSOL Co. LTD |
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TD1207 |
TD Next |
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SN10-11 |
InnoComm |
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ABZ Sigfox RC1 |
Murata Manufacturing Co. LTD |
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SiPy 14dB |
Pycom |
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S-Wing: placa de extensão Sigfox para Bosch XDK para Zona 2 e 4 |
InnoComm |
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S-Wing: placa de extensão Sigfox para Bosch XDK para Zona 3 |
InnoComm |
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SN10-12 |
InnoComm |
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SN10-22 |
InnoComm |