sigfox jako přenosová síť
TRANSCRIPT
Proč?Zařízení pro Internet věcí (IoT) pokrývají široké množství případů užití, které mají výrazně odlišné nároky na bezdrátové připojení, než konvenčně používaná řešení:
množství nezávislých pohyblivých snímačů
dohled a “okamžitá” analýza hodnot snímačů
závislost na baterii
Specifika oblasti
nejde o přenos velkých objemů dat – stavy a instrukce než video
krátká doba činnosti, jednoúčelovost
kritické na spotřebu energie
nízká cena zařízení, kvantita
ZamyšleníÚloha IoT konektivity je jiná než u klasické buňkové sítě.
Kategorizace
LPWAN (Low-Power Wide-Area)
Daleký dosah
Obousměrná komunikace (!)
Energetická efektivnost
Intuitivně by se mohlo zdát, že SIGFOX je PAN síť, ale je WAN.
Ultra Narrow Band a fyzická vrstvaVelmi úzké frekvenční pásmo ve kterém lze vysílat silně s maximálně povoleným výkonem a tedy s dalekým
dosahem.
Pracuje v bezlicenčním ISM pásmu 868 MHz => konkurence k domácím meteostanicím, ovládání garáží apod.
Ostatní signály jsou širokopásmovější a ve spektru na BTS působí jako šum, protože nedosahují takové špičky.
Proti silnému úzkopásmovému rušení je obrana ve vysílání 3 stejných zpráv na 3 různých frekvencích.
Zarušit pásmo je velmi obtížné, protože je třeba překrýt všechny BTS na všech kanálech velkým výkonem, čehož si všimne a zareaguje ČTÚ.
Signál obtížně proniká zeminou, suterény je třeba dokrýt. Taktéž se snadno odráží od hladkých budov.
SIGFOX
Je pouze přenosová síť (bez služeb)
Globální síť, bez roamingu
Poplatek za každé aktivní zařízení
Cena konektivity je v “desítkách” CZK měsíčně (max 21 CZK), záleží na množství zpráv a počtu zařízení
Vlastnosti z návrhu
minimální spotřeba
levný modem
omezení přenosu
Rychlost přenosu 100 bits/sec
Velikost zprávy 0-12 bytes
Doba přenosu a zpracování
4-6 sec
Počet zpráv za den 144 odchozí a 4 příchozí
Maximální počet zpráv na BTS denně
9 000 000
Frekvence 868MHz (ETSI EU), 915 MHz (FCC USA)
Vysílací výkon EIRP 25mW / 14 dBm
Spotřeba při vysílání 5mA – 45mA při vysílání, 0mA v klidu
Dosah v terénu až 50km v terénu, 3 km ve městě pro indoor
Technologie a modulace Ultra Narrow Band a DBPSK
SIGFOX specifikace
144 zpráv je dáno legislativním omezením na vysílací čas v bezlicenčním pásmu
Protokol
Velmi malé zprávy s 96 bitvou informací: Návěští a hodnota. Parsováno v síti poskytovatele
Nedochází k registraci přístroje k BTS – zařízení jen vyšle pulz
Přenos dat není nijak zaručen – dal by se přirovnat k protokolu UDP
Zpráva se posílá třikrát na různých frekvencích
Zabezpečení*
Bezpečnost v modelu security-through-obscurity: Pouze výrobce zařízení zná význam přenášených dat
mezi zařízením a BTS.
Všechny zprávy jsou podepsány privátním klíčem a hashovány. (tvrdí operátor)
Šifrování je možné řešit end-to-end na aplikační úrovni.
Odolnost proti útokům
anti-replay,
message scrambling,
sequencing
Koncové zařízení je identifikováno pevným 8-bitovým ID a modifikovatelným 32-bitový PAC kódem.
*o zabezpečení se mnoho neví
Výhody
nezávislost na všech ostatních sítích (elektrické, komunikační) pro krizové scénáře
Nevýhody
prodáváno pouze ve velkých sériích (není určeno jednotlivcům)
omezení užitečných dat na 0 až 12 bajtů (SMS má 140 bajtů)
jen 144 zpráv za den v odchozím směru
jen 4 zprávy příchozí +
+ zpětný kanál je aktivován pouze na vyžádání odesílajícím zařízením
zpoždění - doba přenosu od 2 do 5 sekund
vendor lock-in (monopol na backend)
při pohybu nevhodným směrem k BTS může nastat Dopplerův jev (řešeno akcelometrem)
Vývojářům
Kity pro Raspberry PI, Andruino… Modem se ovládá AT příkazy.
Zprávy se ukládají v cloudu SIGFOXu, případně v Azure IoT HUBu, apod.
Způsoby práce s daty:
zobrazení na webové stránce
Pull - HTTP API
Push - HTTP Callback
Konkurence
M2M (machine to machine) na bázi standardního GSM
LoRA
LTE-MTC
Poskytovatelé a pokrytítechnologie je francouzská
exkluzivně vždy jeden provozovatel v zemi
většinou ve spolupráci s GSM operátorem
Implementace
Monitoring polohy železničních jednotek řady 471 CityElefant
Z#Link, prezenční systém sociálních pracovníků ve Francii
Ultrazvukový dálkoměr, měřič naplněnosti jímek, plánuje vybírání
Zabezpečení objektů
Monitoring parkovacích míst