Technologie Sigfox

Sigfox je proprietární bezdrátová síťová technologie typu LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) navržená speciálně pro Internet věcí (IoT). Umožňuje nízkoenergetickým koncovým zařízením posílat malé objemy dat na extrémně dlouhé vzdálenosti.

Technologii vyvinula v roce 2010 stejnojmenná francouzská společnost Sigfox (kterou v roce 2022 po finančních problémech převzala singapurská skupina UnaBiz). Na rozdíl od technologie LoRaWAN, kde si kdokoli může postavit vlastní soukromou síť, funguje Sigfox jako komerční telekomunikační služba s celosvětovou infrastrukturou spravovanou certifikovanými operátory.

Sigfox využívá rádiovou technologii zvanou UNB (Ultra-Narrow Band) v kombinaci s modulací DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) pro uplink a GFSK pro downlink.

Zatímco běžné rádiové sítě vysílají v širokých kanálech, Sigfox rozděluje bezlicenční frekvenční pásmo (v Evropě 868 MHz, v USA 915 MHz) na obrovské množství extrémně úzkých kanálů o šířce pouhých 100 Hz.

Tento přístup přináší zásadní fyzikální výhody:

• Extrémní efektivita spektra: Do jednoho klasického rádiového pásma se vejdou tisíce současně vysílajících Sigfox zařízení.
• Vynikající potlačení šumu: Protože je kanál tak úzký, zachytí minimum okolního rádiového šumu. Výsledkem je obrovská citlivost přijímačů a dosah v řádu desítek kilometrů.

Architektura sítě Sigfox je velmi jednoduchá a efektivní. Využívá čistou hvězdicovou topologii a je navržena tak, aby koncové zařízení mělo co nejjednodušší hardware.

1. **Koncové zařízení (Uzel):** Vygeneruje zprávu, zašifruje ji a bez jakéhokoliv předchozího navazování spojení (handshake) ji třikrát po sobě vyšle do éteru na třech náhodně zvolených frekvencích. Tento mechanismus zajišťuje vysokou odolnost vůči ztrátě paketů.
2. **Základnové stanice (Antény operátora):** Všechny stanice v dosahu zprávu zachytí, zkontrolují její integritu a přes internet ji přepošlou do centrálního cloudu Sigfox.
3. **Centrální cloud Sigfox:** Zde se data od různých základnových stanic zkonsolidují, odstraní se duplicity a zpráva se ověří.
4. **Zákaznická aplikace:** Cloud Sigfox předá čistá data do koncového systému zákazníka pomocí webhooků (HTTP POST) nebo REST API.

Aby mohla bezdrátová síť v bezlicenčním pásmu spolehlivě obsluhovat miliony zařízení, implementuje Sigfox velmi přísná omezení, která jsou dána komerčními tarify a legislativou:

• Maximální velikost užitečných dat (payloadu) v jedné zprávě je 12 bajtů.
• Maximální počet zpráv na jedno zařízení je 140 zpráv za den (přibližně jedna zpráva každých 10 minut).

• Maximální velikost užitečných dat je 8 bajtů.
• Maximální počet zpráv je striktně omezen na 4 zprávy za den.
• Downlink může proběhnout pouze jako reakce na odeslanou uplink zprávu (zařízení po odeslání krátce otevře přijímací okno).

• Extrémně levný a jednoduchý hardware: Koncový rádiový čip nepotřebuje složitý síťový stack (jako TCP/IP nebo LoRaWAN), což snižuje výrobní náklady na minimum.
• Nízká spotřeba: Zařízení po většinu času spí. Díky absenci síťového handshake a malým paketům je vysílací čas minimální. Zařízení běžně fungují 10 až 15 let na jednu AA baterii.
• Globální roaming v ceně: Síť funguje jako jeden celosvětový operátor. Pokud zařízení překročí hranice státu, automaticky se připojí k místní síti Sigfox bez nutnosti měnit SIM kartu nebo platit roamingové poplatky.
• Odolnost vůči rušení: Díky technologii UNB a trojnásobnému vysílání na různých frekvencích má skvělou prostupnost budovami a podzemím.

• Závislost na operátorovi: Pokud v daném místě operátor nemá pokrytí (v ČR síť historicky provozovaly České Radiokomunikace, aktuálně se o rozvoj starají lokální partneři UnaBiz), technologii nelze použít. Nemůžete si postavit vlastní bránu jako u LoRaWAN.
• Placené předplatné: Za každé připojené zařízení se platí roční poplatek operátorovi podle zvoleného tarifu (počtu zpráv).
• Téměř jednosměrná komunikace: Kvůli limitu 4 zpráv za den je Sigfox nevhodný pro jakékoliv vzdálené ovládání zařízení v reálném čase. Používá se primárně pro sběr dat (telemetrii).

Sigfox je ideální pro projekty, kde se přenáší málo dat, zařízení je těžko přístupné a vyžaduje se nulová údržba:

• Chytré měření (Smart Metering): Dálkové odečty vodoměrů, plynoměrů a elektroměrů.
• Zabezpečení a monitoring: Detektory kouře, záplavové senzory, monitoring otevření ventilů nebo poklopů šachet.
• Logistika a Asset Tracking: Sledování polohy palet, kontejnerů nebo železničních vagonů na velké vzdálenosti (využívá se tzv. *Sigfox Atlas* – lokalizace na základě triangulace základnových stanic s přesností na kilometry, bez nutnosti energeticky náročného GPS).
• Zemědělství: Senzory teploty a vlhkosti rozmístěné v lesích nebo na polích.

Související články:

• Internet věcí (IoT) a přehled bezdrátových sítí
• Technologie LoRaWAN a srovnání se Sigfoxem
• Protokoly v IoT: Proč Sigfox nepoužívá MQTT ani IP adresaci

Tagy: iot networking wireless lpwan sigfox unb 868mhz telemetry unabiz