无线技术竞赛始于1890年代，当时马可尼（Marconi）建立了世界上第一个广播电台并引入了无线电报，这完全重新定义了人类当时交换信息的方式。如今，我们采用了许多新的蜂窝技术，从而可以向甚至生活在地球最深处的任何人无线传输大量数据。但是，最近，不仅仅是人与人之间的交流。机器和其他电子设备也已开始相互交换信息以建立连接的网络。这些设备大多是从远程位置使用电池供电，从而迫使其以尽可能少的功率进行长距离通信。这一需求促使人们需要诸如ZigBee，LoRa，Sigfox等新的通信技术。在上一篇文章中我们已经讨论了什么是LoRa，因此，在本文中，我们将学习一种称为Sigfox的类似无线通信协议，以及它的意义。连接技术。
什么是Sigfox技术
Sigfox是一种远程蜂窝无线通信，它利用其专利技术提供的端到端IoT连接服务，主要为低吞吐量的物联网（IoT）和M2M应用提供定制解决方案。 Sigfox网络协议具有与软件定义的无线电集成的获得专利的基站。终端设备使用二进制相移键控（BPSK）调制来连接到基站。
Sigfox网络的设计旨在促进低功耗情况下的有效通信。低功耗可确保远程设备长时间运行，而对电池的充电或维护最少。Sigfox可以实现长距离的IoT通信，从而可以用最少的基站进行传输。Sigfox网络使用蜂窝式方法来使远程节点能够使用Internet与基站进行通信。只要有Internet连接，这便可以促进从Sigfox节点在广泛的地理区域进行远程控制和数据收集。
Sigfox的功能
尽管Sigfox早在2009年就被引入，但直到最近它才开始流行。如今，随着物联网的到来，Sigfox被广泛用作连接低功耗设备（例如智能电表，智能手表等）的通信标准。让我们看一下Sigfox的功能，使其成为首选的网络。
高网络容量
Sigfox具有很高的容量，可以扩展到数十亿个对象，这是因为超窄带调制能够适应干扰和抵御干扰。Sigfox基础设施使用随机访问来促进频率和时间分集。上行链路和下行链路带宽的使用允许一致性，而与所使用的无线电链路无关。
高能效
Sigfox网络具有高能效，这归功于在制造Sigfox硬件时使用的低功耗半导体。这些半导体允许Sigfox模块仅以大约10mA – 50mA 的电流传输数据。Sigfox网络体系结构在进行数据传输之前不会在设备和基站之间执行消息同步，这意味着不需要配对。设备与基站之间缺乏配对，可延长电池寿命，并使Sigfox优于其他技术。Sigfox闲置时仅消耗几纳安，此功耗率可忽略不计，从而进一步提高了效率。
长距离
Sigfox的部署覆盖了很大的地理区域，而基站数量却很少。射频范围（RF）通过数据速率来估算，这意味着每个输出都将以低数据速率实现长距离传输。实施远程基站可以以最低的成本实施广泛的Sigfox网络。Sigfox的远程范围也因基站灵敏度较低且对象的输出功率较低而变得容易。在农村地区，由于干扰极小，Sigfox网络的平均覆盖范围为30 km – 50 km 。但是，在有很多障碍物的市中心，Sigfox范围会缩小到10公里。
抗干扰能力
Sigfox利用192KHz超宽带（UNB）与基站的+20 dB空间分集集成在一起，从而促进了其独特的抗干扰功能。 Sigfox网络利用超窄带在工业，科学和医学（ISM）频段中运行因为扩频信号会受到UNB信号的干扰。在欧洲，上行链路的带宽为100Hz，而在美国，带宽超过600Hz。欧盟已将最大功率限制为25mW。下行链路的信道带宽为1.5KHz，数据范围为600 bps。下行链路进一步将最大功率输出限制为500mW。最佳的抗干扰能力有助于Sigfox在ISM频段中有效发挥作用。这样即使在干扰信号下也可以发送。但是，低噪声重叠会引起超窄带固有的坚固性。结果，对于要发送的消息，该信号应至少具有8 dB。
Sigfox网络架构
Sigfox网络体系结构是水平且薄的，具有2层。第一层包括主要是基站的网络设备和其他元素。该层的目的是从IoT设备接收消息，并将消息传输到Sigfox支持系统，该网络具有单跳星形拓扑，允许IoT设备连接到其附近的任何基站。第二层是Sigfox支持系统处理来自基站的消息，并通过回调将其发送到客户系统。该层还提供了各种参与者的入口点，例如Sigfox，最终客户，Sigfox运营商以及使用Web界面或API的生态系统通道。该层具有用于分析网络收集的数据的存储库和其他工具。该层还包含支持网络部署，操作和监视的模块和功能。这些功能包括用于计费和订购的业务支持系统（BSS），以及用于支持网络部署和监视的无线电计划。公共互联网通过安全的VPN连接将两层连接起来。
来自物联网设备的数据通过空中发送到基站，然后经过回程，回程使用DSL连接和4G备份。卫星连接在没有DSL和4G的地方用作备份。消息处理也由回程进行处理，这些消息以许多重复形式到达核心网络，但仅存储一个副本，客户可以通过Web界面对其进行访问。
Sigfox的安全性和私密性
由于Sigfox的主要重点是与物联网一起使用，因此该网络旨在通过实施防火墙来保护移动中的数据和静态数据来增强安全性。您还可以阅读有关物联网安全挑战的本文，以更好地了解如何保护物联网设备。现在，让我们看一下Sigfox中的不同安全功能。
防火墙安全
Sigfox具有内置防火墙，可限制IoT对象使用Internet协议进行连接或通信。为了通过Internet进行通信，对象发送了一个无线电消息，该消息由可用的访问站接收。然后，接入站将消息中继到Sigfox支持系统，然后Sigfox支持系统将其发送到指定的目的地。Sigfox支持系统还通过基站将响应发送到发送方对象。因此，安全防火墙可保护IoT对象免受与Internet相关的攻击。
数据安全
Sigfox体系结构提供了一种安全机制，可确保安全的数据身份验证和避免重播；它还提供了额外的防监听机制。Sigfox的物联网链涉及存储的身份验证密钥，这些密钥由设备和客户存储，需要使用此密钥才能访问Sigfox系统存储的数据。因此，Sigfox的数据机制可确保在多样化的生态系统和不同的本地法规中提供安全性。每个设备的身份验证密钥都是唯一的，这意味着对设备身份验证安全密钥的妥协不会影响其他设备的安全性。但是，任何设备的安全性均由制造商决定。
Sigfox的应用
Sigfox技术适用于在大范围覆盖范围内运行的低成本M2M应用程序。这些领域包括：
- 人员，货物或其他类型的资产跟踪。
- 能源领域的智能计量通信。
- 移动医疗应用程序的通信
- 运输领域的汽车通讯管理
- 远程控制和监视。
- 安全。
Sigfox模块制造商
Murata是Sigfox微控制器的领先制造商之一。流行的Sigfox模块利用了ST Microcontrollers的基于STM32的无线微控制器以及SX127 Samtech RFIC。这些微控制器的工作频率范围为860-930 MHz。该频率范围支持+14 dBm的输出功率，如果信号区域较差，则可以提高到+20 dBm。
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模组 |
制造商 |
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WSSFM10R1：RCZ1（欧洲，中东，非洲） |
WiSOL有限公司 |
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TD1207 |
TD下一个 |
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SN10-11 |
创新通信 |
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ABZ Sigfox RC1 |
村田制作所 |
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SiPy 14分贝 |
派康 |
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S型机翼：适用于2区和4区的Bosch XDK的Sigfox扩展板 |
创新通信 |
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S翼：适用于3区的Bosch XDK的Sigfox扩展板 |
创新通信 |
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SN10-12 |
创新通信 |
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SN10-22 |
创新通信 |