معلومات

SigFox لـ M2M و IoT

SigFox لـ M2M و IoT

SigFox هو نمط خلوي ، طويل المدى ، منخفض الطاقة ، معدل بيانات منخفض للاتصالات اللاسلكية تم تطويره لتوفير اتصال لاسلكي لأجهزة مثل أجهزة الاستشعار عن بعد ، والمشغلات وغيرها من أجهزة M2M و IoT.

تم تطوير واجهة SigFox اللاسلكية لتمكين أي اتصالات تحدث لاستهلاك الحد الأدنى من الطاقة. وبهذه الطريقة يمكن تشغيل الأجهزة البعيدة على طاقة البطارية لفترات طويلة جدًا دون الحاجة إلى أي تغييرات في البطارية أو صيانة.

بالإضافة إلى ذلك ، ستقوم اتصالات M2M و IoT بالاتصالات عبر مسافات طويلة وقد تم تصميم نظام SigFox لتمكين عمليات الإرسال من تغطية مسافات طويلة ، مما يتيح استخدام عدد محدود من المحطات الأساسية.

باستخدام نهج النمط الخلوي ، يمكن لعقد SigFox البعيدة التواصل مع المحطات الأساسية التي لديها اتصال بالإنترنت ، وبالتالي تمكين التحكم عن بعد وجمع البيانات من أي مكان به اتصال بالإنترنت.

بهذه الطريقة ، SigFox قادر على توفير اتصال معدل بيانات منخفض إلى أي مكان تغطيه شبكة بتكلفة منخفضة للغاية للعديد من تطبيقات M2M و IoT.

مجالات تطبيق SigFox M2M

تهدف شبكة وتقنية SigFox إلى استخدام الماكينة منخفضة التكلفة إلى مناطق تطبيق الماكينة التي تتطلب تغطية منطقة واسعة. هناك عدد من التطبيقات التي تحتاج إلى هذا النوع من تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية منخفضة التكلفة. تشمل المناطق التي يمكن استخدام شبكة SigFox فيها ما يلي:

  • السلع المنزلية والاستهلاكية
  • الاتصالات المتعلقة بالطاقة - ولا سيما القياس الذكي
  • الرعاية الصحية - ولا سيما تطبيقات الصحة المحمولة التي بدأ تطويرها
  • النقل - يمكن أن يشمل ذلك إدارة السيارات
  • المراقبة والتحكم عن بعد
  • البيع بالتجزئة بما في ذلك نقاط البيع وتحديث الرف ، إلخ
  • الأمان

ما هو SigFox

يوفر SigFox مشغل شبكة ذو نمط خلوي يوفر حلاً مخصصًا للإنتاجية المنخفضة لإنترنت الأشياء وتطبيقات M2M.

بالنسبة لمجموعة من التطبيقات من العدادات الذكية إلى العقد التي تحتاج إلى اتصال عبر نطاقات طويلة ، كان الخيار الوحيد حتى وقت قريب هو استخدام اتصال خلوي. هذا الخيار له عيوب عديدة لأن أنظمة الهاتف الخلوي تركز على الصوت ومعدلات البيانات العالية. فهي غير مناسبة لتوصيلات معدل البيانات المنخفض حيث أن واجهة الراديو معقدة وهذا يضيف التكلفة واستهلاك الطاقة - أكثر من اللازم لمعظم تطبيقات M2M / IoT.

تهدف شبكة SigFox إلى توفير الاتصال لمجموعة متنوعة من التطبيقات والمستخدمين. إنه لا يستهدف منطقة واحدة ، ولكن للاستخدام العام من قبل مجموعة متنوعة من أنواع مختلفة من المستخدمين. يتميز أداء شبكة SIGFOX بما يلي:

  • ما يصل إلى 140 رسالة لكل كائن في اليوم
  • حجم الحمولة لكل رسالة 12 بايت
  • معدل نقل لاسلكي يصل إلى 100 بت في الثانية

شبكة الوصول إلى الراديو SigFox

في ضوء معدلات البيانات المنخفضة المستخدمة لاتصالات إنترنت الأشياء ، تستخدم شبكة SIGFOX تقنية Ultra-Narrow Band ، UNB. يتيح ذلك استخدام مستويات طاقة منخفضة جدًا لجهاز الإرسال مع الاستمرار في الحفاظ على اتصال بيانات قوي.

يستخدم رابط الراديو SigFox نطاقات راديو ISM غير مرخصة. يمكن أن تختلف الترددات الدقيقة وفقًا للوائح الوطنية ، ولكن في أوروبا يتم استخدام النطاق 868 ميجا هرتز ؛ في الولايات المتحدة هو 915 ميجا هرتز ؛ و 433 ميجا هرتز في آسيا.

تعتمد كثافة الخلايا في شبكة SigFox على متوسط ​​نطاق يتراوح من حوالي 30 إلى 50 كم في المناطق الريفية وفي المناطق الحضرية حيث يوجد عادةً المزيد من العوائق والضوضاء أكبر ، وقد يتم تقليل النطاق إلى ما بين 3 و 10 كم. يمكن أن تكون المسافات أعلى بكثير بالنسبة للعقد الخارجية حيث يمكن أن تنتقل رسائل خط الرؤية الخاصة بحالات SIGFOX لأكثر من 1000 كيلومتر ، على الرغم من أن الأرقام المعتادة ستكون أقل بكثير من ذلك.

تم تصميم الهيكل العام لشبكة SigFox لتوفير شبكة قابلة للتطوير وذات سعة عالية ، مع استهلاك منخفض جدًا للطاقة ، مع الحفاظ على بنية تحتية بسيطة وسهلة الاستخدام تعتمد على النجوم.

تعتمد عملية SigFox على استخدام نطاقات ضيقة جدًا. الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة لها خصائص مختلفة:

  • الإرسال: عرض النطاق الترددي للوصلة الصاعدة هو 100 هرتز فقط في المنطقة الأوروبية ، على الرغم من أن 600 هرتز مسموح بها في الولايات المتحدة الأمريكية ، ونظام التعديل هو DBPSK ، مفتاح إزاحة الطور الثنائي التفاضلي.

    يقتصر توافر تردد الوصلة الصاعدة في أوروبا على الترددات بين 868.00 و 868.60 ميجاهرتز والحد الأقصى للطاقة يقتصر على 25 ميغاواط. كما حدد الاتحاد الأوروبي دورة العمل القصوى بحد أقصى لمتوسط ​​وقت الإرسال بنسبة 1٪ للمشاركة العادلة في استخدام الطيف بين جميع مستخدمي هذا وأنظمة الاتصالات المماثلة الأخرى.

  • الهابطة: بالنسبة للوصلة الهابطة ، يكون عرض النطاق الترددي للقناة 1.5 كيلو هرتز ويتم استخدام مفتاح تحويل التردد الغاوسي GFSK كتنسيق تعديل. يوفر هذا معدل بيانات 600 بت في الثانية.

    يقتصر نطاق تردد الوصلة الهابطة على الترددات بين 869.40 و 869.65 ميجاهرتز. في حالة الوصلة الهابطة ، يكون خرج الطاقة محدودًا بحد أقصى 500 ميجاوات مع 10٪ دورة عمل. مرة أخرى ، فإن دورة العمل هذه محدودة بموجب لوائح الاتحاد الأوروبي.

على الرغم من أن قيود دورة العمل تؤثر على جميع تطبيقات IoT / M2M التي تستخدم النطاق 868MHz ، إلا أنها تحد من نقل بيانات Sigfox. هذا يعني أن الحد الأقصى لطول حزمة SigFox هو 24 بايت ، ومن هذا ، قد تشغل بيانات الحمولة الصافية 12 بايت كحد أقصى. وفقًا لذلك ، يمكن ملاحظة أنه مع معدل البيانات البالغ 100 بت في الثانية ، يستغرق إرسال كل حزمة حوالي ثانيتين. كما يتكون كل إرسال من جهاز SigFox من ثلاث حزم يتم إرسالها على ثلاثة ترددات مختلفة يتم اختيارها من تسلسل شبه عشوائي. تتم مقاضاة النقل المتعدد للبيانات لضمان سلامة البيانات المستلمة.

تدعم الإصدارات المبكرة من SigFox عمليات إرسال الوصلة الصاعدة فقط ، ولكن تطور النظام لاحقًا لدعم الاتصال ثنائي الاتجاه ، على الرغم من وجود عدم تناسق كبير في الارتباط كما يتضح من تفاصيل الارتباط الصاعد والوصلة الهابطة.

من حيث بروتوكول النظام ، لا يمكن أن يحدث اتصال الوصلة الهابطة ، أي البيانات من المحطات الأساسية إلى الأجهزة الطرفية إلا بعد اتصال الوصلة الصاعدة.

كما أن عدد الرسائل المرسلة كل يوم محدود ، مما يجعل النظام مثاليًا لعقد المراقبة عن بعد ذات معدل البيانات المنخفض ، وما إلى ذلك. في ضوء عدم تعيين هذه الإقرارات ، ولكن يتم توفير موثوقية اتصال الوصلة الصاعدة من خلال استخدام تنوع الوقت والتردد وكذلك ازدواجية الإرسال.

نظرًا لأن SigFox هو معيار مملوك ، يُسمح بعدد مختلف من الرسائل يوميًا وفقًا للخطة التي تم تحديدها.

ملخص معلمات نظام Sigfox

يتم تلخيص الأرقام الرئيسية للواجهة الراديوية Sigfox في الجدول أدناه:

معلمات لنظام Sigfox
معاملأرقام Sigfox
تنسيق الإشارةالنطاق الضيق للغاية ، UNB
تعديلالهابطة: GFSK
الإرسال DBPSK
عرض النطاق الترددي لقناة الوصلة الهابطة100/600 هرتز (الاتحاد الأوروبي / الولايات المتحدة الأمريكية)
النطاق الترددي لقناة الإرسال1.5 كيلوهرتز
معدل بيانات الإرسالالاتحاد الأوروبي: 100 نقطة أساس
الولايات المتحدة الأمريكية 600 نقطة أساس
معدل بيانات الوصلة الهابطة600 نقطة أساس
الكفاءة (b / s.Hz)0.05
حساسية دوبلرغير مقيد
ميزانية الوصلة156 ديسيبل

SIGFOX هو واحد من عدد من الأنظمة التي يتم نشرها لتلبية الطلب المتزايد على تطبيقات M2M و IoT. لكل نظام خصائصه الخاصة وسيعني حجم السوق أن هناك مساحة للعديد من الأنظمة المنافسة المختلفة.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: Sigfox World IoT Expo 2017 (شهر اكتوبر 2021).