低功耗廣域網路串起物聯網裝置(4):Sigfox

來自法國的Sigfox無線通訊技術,特性恰好與介於先前文章提到的LoRa與NB-IoT之間,Sigfox雖然採用非授權頻譜,但是需要仰賴廠商搭建的基地台,如此一來便能在成本與通訊品質上取得平衡,此外Sigfox也提供Sigfox Could雲端系統整合服務,能夠降低使用者開發程式、存取資料的複雜度。

需使用廠商基地台

Sigfox也是種低功耗廣域網路(Low Power Wide Area Network,簡稱LPWAN)規範,它採用Sub-1 GHz ISM頻段進行通訊,這種無線電波為運作頻率在1GHz以下的工業、科學和醫療專用波段,根據維基百科記載,使用這些頻段無需許可證或費用,只需要遵守一定的發射功率(一般低於1W),並且不要對其它頻段造成干擾即可。

雖然Sigfox與LoRa一樣,採用不需額外申請、支付相關費用的非授權頻譜,但是它卻採用蜂巢式網路通訊硬體架構,和NB-IoT一樣需要透過廠商搭建的基地台提供通訊服務,因此它的特性恰好夾在LoRa與NB-IoT之間,具有位於兩者之間的布建成本與通訊品質。

目前Sigfox已在法國、德國、美國等多個國家布建網路系統,截止2017年1月為紙,其網路已涵蓋29個國家地區,台灣部分則由Unabiz公司代理並負責建設,於於2016年12月啟動六都的網路建設。根據中時電子報的報導,Sigfox預定於2017年第1季完成六都網路,並於2018年第1季達成台灣全島覆蓋。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(4):Sigfox

▲Sigfox的硬體基地台建築部分由專業廠商負責,使用者只需在電腦上利用Sigfox Could雲端服務平台,就能連線至物聯網裝置。

採用最佳化輕量通訊協定

Sigfox與一般網路通訊規範的不同之一,就是為物聯網裝置最佳化的通訊協定設計,由於一般通訊協定是為了傳輸大量資料而設計,在傳輸過程中需要儲存較多附加資料,因此協定負擔(Protocol Overhead)會較大,這種情況對於物聯網裝置來說相當吃虧,由於每次只傳輸資料的容量都很小,如果無法縮小協定負擔的容量,就代表通訊流量中有很大比例浪費在傳送無用的資料。

因此Sigfox就設計了輕量化的通訊協定,它的傳輸速度僅為100bit/s,每天每個裝置也被限制最多只能傳送140則訊息,每個訊息的容量最大為12Byte。在傳送12Byte訊息的時候,封包大小僅為26Byte,再加上通訊方式的最佳化,無需透過信令(Signalling)控制設備間的運作狀況,因此能在傳輸一樣資料的前提下,降低總體資訊的傳輸量,如此一來有助於節省物聯網裝置的電力消耗。

採用這種通訊協定的另一個好處,就是每著裝置占用的頻寬比較低,所以能在同樣的網路建設下容納更多裝置,這對裝置數量相當龐大的物聯網裝置來說相當重要,能確保基地台能為每個裝置提供穩定的通訊服務。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(4):Sigfox

▲在傳送12Byte資料的情況下,Sigfox封包容量僅為26Byte,比其他通訊協定還小。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(4):Sigfox

▲Sigfox通訊協定還不需傳輸信令訊號,能省下更多流量。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(4):Sigfox

▲如果以交通工具來舉例,Sigfox的傳輸方式就像是利用摩托車來運送小量貨物。

低功耗廣域網路串起物聯網裝置(4):Sigfox

▲這樣的好處是能省下每次運送消耗的電力,並把頻寬分配給更多裝置使用。

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