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SigFox pour M2M et IoT

SigFox pour M2M et IoT

SigFox est une forme de communication sans fil de type cellulaire, longue portée, faible consommation et faible débit de données qui a été développée pour fournir une connectivité sans fil à des appareils tels que des capteurs à distance, des actionneurs et d'autres appareils M2M et IoT.

L'interface sans fil SigFox a été développée pour permettre à toutes les communications qui ont lieu de consommer un minimum d'énergie. De cette manière, les appareils distants peuvent fonctionner sur batterie pendant de très longues périodes sans nécessiter de changement de batterie ou d'entretien.

En plus de cela, les communications M2M et IoT communiqueront sur de longues distances et le système SigFox a été conçu pour permettre aux transmissions de couvrir de longues distances, permettant ainsi d'utiliser un nombre limité de stations de base.

En utilisant une approche de style cellulaire, les nœuds SigFox distants sont capables de communiquer avec des stations de base qui ont une connectivité Internet, permettant ainsi le contrôle à distance et la collecte de données de n'importe où avec une connectivité Internet.

De cette façon, SigFox est en mesure de fournir une connexion à faible débit de données à n'importe quel endroit couvert par un réseau à très faible coût pour de nombreuses applications M2M et IoT.

Domaines d'application SigFox M2M

Le réseau et la technologie SigFox sont destinés aux domaines d'application machine à machine à faible coût où une couverture étendue est requise. Il existe un certain nombre d'applications qui nécessitent cette forme de technologie de communication sans fil à faible coût. Les domaines dans lesquels le réseau SigFox peut être utilisé comprennent:

  • Maison et biens de consommation
  • Communications liées à l'énergie - en particulier compteurs intelligents
  • Santé - en particulier les applications mHealth qui commencent à être développées
  • Transport - cela peut inclure la gestion automobile
  • Surveillance et contrôle à distance
  • Commerce de détail, y compris point de vente, mise à jour des étagères, etc.
  • Sécurité

Qu'est-ce que SigFox

SigFox fournit un opérateur de réseau de type cellulaire qui fournit une solution sur mesure pour les applications Internet des objets et M2M à faible débit.

Pour une multitude d'applications, des compteurs intelligents aux nœuds de contrôle qui ont besoin d'une connectivité sur de longues distances, la seule option jusqu'à récemment était d'utiliser une connexion cellulaire. Cette option présente plusieurs inconvénients car les systèmes de téléphonie cellulaire sont axés sur la voix et des débits de données élevés. Ils ne sont pas adaptés aux connexions à faible débit car l'interface radio est complexe, ce qui augmente les coûts et la consommation d'énergie - trop pour la plupart des applications M2M / IoT.

Le réseau SigFox vise à fournir une connectivité pour une variété d'applications et d'utilisateurs. Il n'est pas destiné à un seul domaine, mais à une utilisation générale par une variété de différents types d'utilisateurs. Les performances du réseau SIGFOX se caractérisent par les éléments suivants:

  • Jusqu'à 140 messages par objet par jour
  • La taille de la charge utile pour chaque message est de 12 octets
  • Débit sans fil jusqu'à 100 bits par seconde

Réseau d'accès radio SigFox

Compte tenu des faibles débits de données utilisés pour les connexions IoT, le réseau SIGFOX utilise la technologie UNB à bande ultra-étroite. Cela permet d'utiliser de très faibles niveaux de puissance d'émetteur tout en étant capable de maintenir une connexion de données robuste.

La liaison radio SigFox utilise des bandes radio ISM sans licence. Les fréquences exactes peuvent varier selon les réglementations nationales, mais en Europe, la bande 868 MHz est utilisée; aux États-Unis, il est de 915 MHz; et 433 MHz en Asie.

La densité des cellules du réseau SigFox est basée sur une portée moyenne d'environ 30 à 50 km dans les zones rurales et dans les zones urbaines où il y a généralement plus d'obstacles et où le bruit est plus grand, la portée peut être réduite entre 3 et 10 km. Les distances peuvent être beaucoup plus élevées pour les nœuds extérieurs où le SIGFOX indique que les messages en ligne de mire pourraient parcourir plus de 1000 km, bien que les chiffres plus habituels soient bien inférieurs.

La topologie globale du réseau SigFox a été conçue pour fournir un réseau évolutif de grande capacité, avec une très faible consommation d'énergie, tout en conservant une infrastructure de cellules en étoile simple et facile à déployer.

Le fonctionnement de SigFox est basé sur l'utilisation de bandes passantes très étroites. La liaison montante et la liaison descendante ont des caractéristiques différentes:

  • Liaison montante: La bande passante de la liaison montante n'est que de 100 Hz dans la zone européenne, bien que 600 Hz soit autorisé aux États-Unis, et le schéma de modulation est DBPSK, modulation par déplacement de phase binaire différentielle.

    En Europe, la disponibilité des fréquences montantes est limitée aux fréquences comprises entre 868,00 et 868,60 MHz et la puissance maximale est limitée à 25 mW. L'Union européenne a également limité le cycle d'utilisation maximal à un temps de transmission moyen maximal de 1% afin de partager équitablement l'utilisation du spectre entre tous les utilisateurs de ce système de communication et d'autres systèmes de communication similaires.

  • Liaison descendante: Pour la liaison descendante, la largeur de bande du canal est de 1,5 kHz et GFSK, une modulation par décalage de fréquence gaussienne est utilisée comme format de modulation. Cela fournit un débit de données de 600 bps.

    La bande de fréquences descendante est limitée aux fréquences comprises entre 869,40 et 869,65 MHz. Dans le cas de la liaison descendante, la puissance de sortie est limitée à un maximum de 500 mW avec un rapport cyclique de 10%. Là encore, ce cycle de service est limité par les réglementations européennes.

Bien que les limitations du cycle de service affectent toutes les applications de type IoT / M2M utilisant la bande 868 MHz, elles limitent la transmission de données Sigfox. Cela signifie que la longueur maximale d'un paquet SigFox est de 24 octets, et de cela, les données utiles peuvent occuper un maximum de 12 octets. En conséquence, on peut voir qu'avec le débit de données de 100 bps, chaque transmission de paquet prend environ 2 secondes. De plus, chaque transmission d'un dispositif SigFox est constituée de trois paquets transmis chacun transmis sur trois fréquences différentes choisies parmi une séquence pseudo-aléatoire. La transmission multiple des données est poursuivie pour garantir l'intégrité des données reçues.

Les premières versions de SigFox ne prenaient en charge que les transmissions en liaison montante, mais plus tard, le système a évolué pour prendre en charge la communication bidirectionnelle, même s'il existe une asymétrie de liaison significative comme on le voit à partir des détails de la liaison montante et descendante.

En termes de protocole système, la communication de liaison descendante, c'est-à-dire les données des stations de base vers les dispositifs terminaux, ne peut se produire qu'après une communication de liaison montante.

De plus, le nombre de messages envoyés chaque jour est limité, ce qui rend le système idéal pour les nœuds de télésurveillance à faible débit, etc. ainsi que la duplication des transmissions.

Comme SigFox est un standard propriétaire, différents nombres de messages sont autorisés chaque jour selon le plan qui a été sélectionné.

Résumé des paramètres du système Sigfox

Les chiffres clés de l'interface radio Sigfox sont résumés dans le tableau ci-dessous:

Paramètres du système Sigfox
ParamètreChiffres Sigfox
Format du signalBande ultra-étroite, UNB
ModulationLiaison descendante: GFSK
DBPSK de liaison montante
Bande passante du canal de liaison descendante100/600 Hz (UE / USA)
Bande passante du canal de liaison montante1,5 kHz
Débit de données de liaison montanteUE: 100 pbs
États-Unis 600 pb
Débit de données de liaison descendante600 pbs
Efficacité (b / s.Hz)0.05
Sensibilité DopplerNon contraint
Budget du lien156 dB

SIGFOX est l'un des nombreux systèmes déployés pour répondre à la demande croissante d'applications M2M et IoT. Chacun des différents systèmes a ses propres caractéristiques et la taille du marché signifiera qu'il y aura de la place pour plusieurs systèmes concurrents différents.

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