ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

SIGFOX jako přenosová síť

•Download as PPTX, PDF•
•
I
Ivo Kostecký

Proprietární globální LPWAN síť pro IoT v informatickém přehledu.

1 of 17
Download to read offline
síť pro internet věcí Bc. Ivo Kostecký kos0148@vsb.cz SIGFOX
SIGFOX jako přenosová síť
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
Zamyšlení Úloha 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 vrstva Velmi 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 *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)
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 email Pull - HTTP API Push - HTTP Callback
Konkurence M2M (machine to machine) na bázi standardního GSM LoRA LTE-MTC
Poskytovatelé a pokrytí technologie 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

More Related Content

SIGFOX jako přenosová síť

  • 1. síť pro internet věcí Bc. Ivo Kostecký kos0148@vsb.cz SIGFOX
  • 3. 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
  • 4. 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
  • 5. Zamyšlení Úloha IoT konektivity je jiná než u klasické buňkové sítě.
  • 6. 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.
  • 7. Ultra Narrow Band a fyzická vrstva Velmi 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.
  • 8. 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
  • 9. 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
  • 10. 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
  • 11. 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 *o zabezpečení se mnoho neví
  • 12. Výhody nezávislost na všech ostatních sítích (elektrické, komunikační) pro krizové scénáře
  • 13. 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)
  • 14. 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 email Pull - HTTP API Push - HTTP Callback
  • 15. Konkurence M2M (machine to machine) na bázi standardního GSM LoRA LTE-MTC
  • 16. Poskytovatelé a pokrytí technologie je francouzská exkluzivně vždy jeden provozovatel v zemi většinou ve spolupráci s GSM operátorem
  • 17. 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

Editor's Notes

  1. http://rethinkresearch.biz/wp-content/uploads/2014/10/Beware-the-five-myths.pdf https://www.zdrojak.cz/wp-content/uploads/2015/09/SIGFOX_CORPORATE.jpg
  2. http://www.slideshare.net/nicolsc-slides/get-started-with-sigfox-iot-shifts-2015
  3. Záleží, co je myšleno jako IoT, ale tady jde o různé senzory a čidla, většinou jednoúčelová... IoT je využíváno pro nové business modely: SmartX: X ∈ {city, car, home, ...}, Industry 4.0, big data a strojové učení, … http://www.telensa.com/2015/08/22/why-ultra-narrow-band-unb-is-rewriting-the-economics-of-iot/ http://www.connectedfinland.fi/ http://cdn2.business2community.com/wp-content/uploads/2016/06/internet-of-things.jpg
  4. malý throughput Baterie ne akumulátory
  5. http://www.telensa.com/2015/08/22/why-ultra-narrow-band-unb-is-rewriting-the-economics-of-iot/ http://www.iot-now.com/wp-content/uploads/2015/07/chart-3.jpg viz část o use casech
  6. Obousměrná komunikace v případě, že si ji vyžádá zařízení. (povoleny 4 downlinky denně). Downlink slouží jako potvrzení doručení odchozí zprávy. Zdroj obrázku: http://www.microcontrollertips.com/wp-content/uploads/2015/09/IoT-application-projected-range-of-connections-diagram.jpg
  7. Ostatní jiný provoz v tomto pásmu je širokopásmovější. Klíčem k velkému dosahu je koncentrace vysílacího výkonu do úzkého pásma. Z pohledu BTS se ostatní signály v tomto spektru jeví jako úroveň šumu, protože nedosahují takových špiček. BTS hledá svůj 100 Hz signál přes pásmovou propust, ostatní vysílání jen zhorší SNR (odstup signálu od šumu). Proti silnému úzkopásmovému rušení se SIGFOX brání vysíláním stejného obsahu 3x na jiných frekvencích. (náhodný frequency hopping ze 400 možných frekvencí). Nepřesnost frekvence nosné vlny (Sigfox používá BPSK) se řeší na základnové stanici. BTS koriguje změny signálu fázovým závěsem SIGFOX staví na tom, že nemá žádné náklady s používáním nezbytných frekvencí. Pokud by je měl, nejspíše by celý koncept neměl smysl. Zprávy 100 Hz šířky, každá BTS poslouchá kanál 200 KHz ze spektra
  8. https://www.marigold.cz/item/par-poznamek-k-t-mobile-a-sigfox https://www.simplecell.eu/faq/ http://www.lupa.cz/clanky/nova-ceska-iot-sit-simplecell-jsme-hloupa-trubka-jde-nam-o-objem/
  9. https://www.simplecell.eu/faq/ Klíčování fázovým posuvem DBPSK (diferenciální binární Phase-shift keying)
  10. Chystá se trilaterace - určení polohy na základě sítě
  11. http://www.zive.cz/clanky/zkusili-jsme-sigfox-sit-pro-internet-veci/sc-3-a-182078/default.aspx?artcomments=1 PAC kódy: http://rfmodules.td-next.com/modules/ PAC key is not transferable and must be re-generated if the module's ownership is changed. When a module is manufactured, a unique Sigfox ID is recorded in its permanent memory.
  12. http://www.connectedfinland.fi/
  13. Omezení? 12*8=96 bitů 2^96 = 29 místné číslo
  14. http://www.zive.cz/clanky/zkusili-jsme-sigfox-sit-pro-internet-veci/sc-3-a-182078/default.aspx CIST: http://www.nickhunn.com/lora-vs-lte-m-vs-sigfox/ https://novemberfive.co/images/blog/lora-vs-sigfox/header.9c76721250a548701763c8e898e2c96f4e3c47cf8b72d2869aa8d0e4575d4757.jpg
  15. https://www.sigfox.com/en/coverage ČR: SimpleCell ve spolupráci s T-Mobilem, 5/2015 Finsko: od 6/2016 Chybí německo: jsme testovací lokalitou pro Deutche telecom
  16. Potřebujete sledovat jednotlivá parkovací místa v garáži obchodního centra nebo v celém městě? Chcete monitorovat lampy pouličního osvětlení v celém městě? Musíte znát teplotu každého balíčku léků na cestě k pacientovi? Chcete mít informaci z vodoměrů, plynoměrů a elektroměru s minimálním zpožděním nebo informaci o odběru každé zásuvky v domě? Hodila by se vám informace z výdejních automatů o chybějícím zboží? A co monitorování popelnic na tříděný odpad a jejich vyvážení, jen když jsou plné? Z#Link: zdroj https://channel9.msdn.com/Events/Czech-Devs/Azure-IoT-Hub-a-SIGFOX Zdroj: http://www.sensorsmag.com/files/sensor/nodes/2016/21557/FIG_2xx.jpg