Expliquer Sigfox

Sigfox est une technologie LPWAN (Low Power Wide Area Network) spécialement conçue pour l'Internet des objets. Les appareils connectés via SigFox consomment peu d'énergie et fonctionnent sur de grandes distances par rapport aux protocoles de connexion WiFi et Bluetooth qui consomment plus d'énergie et fonctionnent mieux à courte portée. La chronologie d'une application SigFox suit ces trois étapes fondamentales :

1. De nombreux objets (appareils) connectés à Internet envoient des données via le réseau SigFox vers une station de base SigFox ( gateway ).
2. La station de base détecte, démodule et signale ensuite les messages au cloud SigFox sur 3 canaux, au moins toutes les 10 minutes.
3. Le cloud SigFox transmet ensuite ces messages à de nombreux serveurs clients et plateformes IoT en fonction de l'application du client.

Techniquement, le réseau SigFox diffère des autres réseaux LPWAN par les méthodes d'envoi des données et les directives électriques qui régissent la quantité, la vitesse et la durée des données envoyées. SigFox est surtout utilisé pour à faible consommation qui nécessitent uniquement l'envoi de petites quantités de données, rarement, sur de grandes distances . Parfait pour les environnements agricoles et la gestion des actifs sur de grandes distances.

Comment fonctionne Sigfox ?

Le réseau SigFox est constitué de ces éléments :

• Objets (appareils)
• Stations de base ( gateway )
• Nuage (Internet)

éléments clés de la transmission de données via SigFox :

DPSK est une méthode utilisée par les stations de base ( gateway ) pour convertir un signal, le déboguer et le transmettre au cloud pour traitement.

La transmission des données SigFox peut être mieux comprise comme suit : Les objets (appareils) sont connectés à Internet via le réseau SigFox. L'objet peut être un capteur de température, d'humidité et/ou de saturation (etc.) situé à moins de 1 000 mètres d'une station de base ( gateway ). Sigfox utilise le Phase Shift Keying (DPSK) pour la communication appareil-cloud, ou « liaison montante ». et Frequency Shift Keying (FSK) pour la communication cloud-appareil, ou « liaison descendante ».

Qu’est-ce que DPSK ?

DPSK est une méthode utilisée par les stations de base ( gateway ) pour convertir un signal, déboguer , le reconvertir pour l'envoyer vers le cloud. Lorsqu'un signal passe d'un appareil à une station de base, il rencontre inévitablement des interférences de l'environnement (pensez à la pluie ou aux forêts denses). L’interférence est universelle ; tout signal provenant de n'importe quel réseau Internet sera altéré et aura un aspect légèrement différent une fois arrivé à destination. SigFox atténue ce problème en utilisant DPSK. Le rôle du DPSK est de s'assurer que le signal qui quitte la station de base est exactement le même que celui qui a quitté l'appareil. Le matériel de la station de base y parvient en décalant la phase du signal pour découvrir et éliminer les déficiences. Le matériel SigFox des stations de base y parvient en :

1. L'objet envoie des données à la station de base sous forme de bits numériques. Une impulsion « haute » se produit lorsqu'il y a un 1, et une impulsion « basse » se produit lorsqu'il y a un 0. Voici un flux binaire numérique d'entrée 1 1 0 0 0 1 1 0 :

1. Ce flux binaire est ensuite converti en une différente de 1 et de 0 lorsqu'il traverse le circuit démodulateur. La nouvelle séquence n’est pas arbitraire, mais plutôt soigneusement calculée à l’aide d’un matériel sophistiqué. Le but de cette conversion est de préparer le signal pour l'analyse électrique. Chaque fois que l'état du signal d'entrée passe de haut à bas (1 à 0), le matériel décale la phase du signal. Pour déphaser, un signal signifie simplement imposer un intervalle de temps entre les chemins d'origine et le nouveau du signal. Une fois la phase décalée, un signal sera soit en retard/avance là où se trouvait autrefois le chemin d'origine :

1. Plus un signal à la station de base est déphasé, plus ses déficiences deviennent exposées. De la même manière, plus une personne blessée se rend fréquemment à l’hôpital, plus les médecins prennent de radiographies pour mieux comprendre et corriger la blessure. Lorsqu'un signal est « blessé » par l'environnement, la blessure n'est pas perceptible jusqu'à ce que le signal soit déphasé et passe par le circuit « à rayons X » qui analyse ces déphasages, découvre où les déficiences existent, et ensuite « nettoie » les données à transmettre. En résumé, le matériel de la station de base décale la phase afin de prendre une « radiographie » des données afin de diagnostiquer quelles interférences/dégradations existent et comment elles doivent être corrigées.
2. Après la phase, les circuits matériels reconvertissent le signal d'origine en sa séquence de base, mais sans les dégradations.

Lorsque le cloud reçoit un signal de liaison montante de la station de base, il répond par un signal de liaison descendante vers l'appareil. Les signaux de liaison descendante utilisent la modulation par déplacement de fréquence.

Qu'est-ce que la modulation par déplacement de fréquence ?

La modulation par déplacement de fréquence (FSK) est similaire à la modulation par déplacement de phase différentielle (DPSK) dans le sens où les deux processus convertissent le signal d'entrée, analysent/découvrent les déficiences, les éliminent et reconvertissent les données en signal d'origine. Cependant, au lieu de décaler et d’analyser la phase, FSK décale et analyse la fréquence. Tout comme les déphasages en DPSK, les changements de fréquence en FSK exposent les déficiences du signal là où des circuits sophistiqués peuvent les déboguer. La question en suspens est désormais la suivante : pourquoi SigFox utilise-t-il DPSK pour la transmission en liaison montante et FSK pour la liaison descendante ?

1. DPSK est plus efficace en termes de bande passante que FSK, il dispose donc de moins de fréquences et de canaux disponibles pour transmettre le signal.
2. Moins « d’espace » pour transmettre le signal = débit de données et débit inférieurs
3. Débit de données inférieur = récepteur plus sensible (comme une station de base) du signal
4. Sensibilité plus élevée = plage plus réalisable. c'est à dire. les données des capteurs peuvent être détectées de plus loin.
5. Les signaux de liaison montante rencontrent généralement plus d'interférences que les signaux de liaison descendante, donc avoir une bande passante étroite en DPSK = la puissance est plus concentrée = plus de robustesse aux interférences
6. Étant donné que les interférences ne constituent pas un problème aussi important pour la liaison descendante, les signaux de liaison descendante visent davantage à atteindre le plus grand nombre d'applications aussi efficacement que possible. En FSK, plus de bande passante = plus d'espace pour envoyer un signal = plus d'applications accessibles

Conclusion

La technologie utilisée par SIGFOX fournit un réseau de communication longue portée, à faible consommation et à faible débit, avec une excellente protection contre les interférences environnementales, permettant aux données d'atteindre efficacement de nombreuses applications. SIGFOX est encore au stade « early adopter » pour les solutions de connectivité ; cependant, il existe déjà plusieurs millions d'appareils connectés dans le monde dotés de la technologie Sigfox, ce qui prouve qu'elle a le potentiel de fournir une solution rentable dans une variété de marchés et d'industries. Pour plus d'options de connectivité dans le IoT , consultez quelques réflexions sur LoRaWAN ou référencez cet excellent article sur les protocoles sans fil dans le monde.