Aktuální vydání

celé číslo

10

2017

Systémy pro řízení výroby, PLM, SCADA

celé číslo

Síť Sigfox od SimpleCell na postupu

Společnost SimpleCell Networks 15. února 2016 ve spolupráci se společností T-Mobile spustila v České republice datovou síť SIGFOX, určenou pro komunikaci v rámci internetu věcí. Od té doby rozšiřuje její pokrytí a propaguje možnosti jejího využití v nejrůznějších oblastech. Pořádá školení pro vývojáře hardwaru, projektanty a integrátory systémů a společně s partnery realizuje pilotní projekty. Prvním komerčním projektem se stalo monitorování parkovacích míst v Liberci.

Od roku 2009, kdy byla francouzská společnost Sigfox založena jako start-up s cílem poskytovat konektivitu pro internet věcí – IoT (Internet of Things), se podařilo rozšířit její aktivity do dalších zemí světa. V roce 2015 již existovalo ve Francii na 1 200 komunikačních stanic, ve Španělsku 1 300. Další přibyly v Nizozemsku a poblíž velkých měst na Britských ostrovech. Sigfox v současnosti vyvíjí aktivity také v Rusku (Moskva) a v oblasti Sanfranciského zálivu. V USA hodlá do konce letošního roku vystavět 1 300 stanic. V současné době síť funguje ve třinácti evropských zemích a obsluhuje přes sedm milionů zařízení. Sigfox je dnes jediným komerčně dostupným řešením garantujícím vysokou úroveň služby a spolehlivosti v mezinárodním měřítku [2].

V České republice síť Sigfox implementuje mobilní operátor T-Mobile ve spolupráci se společností SimpleCell Networks. O tom, k čemu lze síť Sigfox použít, si čtenáři mohou udělat představu na základě technických parametrů uvedených v tab. 1

Komunikační síť Sigfox

Základním předpokladem uplatnění konceptu IoT je vzájemná komunikace zařízení různé technické povahy i účelu využití. Z toho také vyplývají různorodé požadavky na technické zabezpečení této komunikace. Současné mobilní sítě (2G/3G/LTE) jsou vhodné zejména k přenosu velkého množství dat. Méně vhodné jsou pro zařízení, u kterých je vyžadována malá spotřeba elektřiny, resp. dlouhá životnost baterií.

Komunikační síť Sigfox doplňuje existující vysokorychlostní připojení systémem pro jednoduchý, hospodárný, energeticky úsporný oboustranný přenos malých objemů dat na velkou vzdálenost, a odstraňuje tudíž bariéry širšího rozšíření IoT. Tato síť bývá označována LPWAN neboli Low Power Wide Area Network, přičemž využívá velmi úzké frekvenční kanály – UNB (Ultra Narrow Band). Základnové stanice spotřebují v porovnání s běžnými stanicemi sítě buňkové architektury jen tisícinu energie [3].

Kapacita baterií použitých v zařízeních podporujících Sigfox je pět až patnáct let. Modemy mají spotřebu 5 až 45 mA, přičemž v klidovém režimu energii nespotřebovávají. Z klidového režimu jsou zařízení buzena pouze při vysílání nebo přijímání zpráv. Díky šifrování a skutečnosti, že každá zpráva je vysílána třikrát na náhodné frekvenci, může český provozovatel sítě Sigfox, společnost SimpleCell, zaručit 99% SLA (Service Level Agreement).

Z ekonomického hlediska je podstatné, že síť funguje v bezlicenčním pásmu – v Evropě je toto pásmo 868 MHz, v USA 902 MHz. Fyzická vrstva Sigfox funguje na frekvencích rozsahu 868,00 až 868,60 MHz a 869,40 až 869,65 MHz a splňuje požadavky norem ETSI EN 300 220-1 a EN 300 220-2 [6]. Cílem je minimalizovat provozní náklady. Tomuto cíli odpovídá také chování koncových zařízení v síti Sigfox, která přenáší jen malé objemy dat – bloky o velikosti 12 bajtů. Navíc je snaha nepřesáhnout počet 140 takovýchto bloků denně (dáno regulací pásma). Obdobná pravidla platí také pro vysílání zpráv základnovými stanicemi do sítě (maximálně čtyři zprávy po 8 bajtech denně).

Z uvedených principů komunikace v síti Sigfox vyplývá, že tento způsob je vhodný pro přenos malého objemu dat s relativně malou frekvencí vysílání dat. Taková komunikace je dnes využívána např. ve Francii ke kontrole stavu hydrantů (hlášení tlaku vody), k monitorování odběru energie (plynoměry, vodoměry apod.) a pro jiné úlohy telemetrie, nebo u systémů parkování, kde každé parkovací místo aktivně hlásí stav své obsazenosti. Další použití je v oblasti zabezpečení objektů. 

Společnost SimpleCell

SimpleCell Networks, a. s., je první český veřejný mobilní operátor sítě určené pro internet věcí. Kromě již zmíněné spolupráce s mobilním operátorem T-Mobile nabízí společnost SimpleCell instalaci svých řešení založených na síti Sigfox v různých průmyslových oborech [5].

V automobilové dopravě má největší potenciál náhrada současných trekovacích a zabezpečovacích zařízení, která fungují na principu GSM. Nejde pouze o výhody plynoucí z energeticky a tím i ekonomicky nenáročného provozu, ale např. také o soulad s novými legislativními požadavky. Konkrétním příkladem je regulace eCall schválená Evropskou komisí, podle které bude muset být od dubna 2018 každé vozidlo vybaveno systémem eCall pro volání tísňové linky v případě vážné nehody. Síť Sigfox může zvýšit spolehlivost systému a zajistit také integraci starších automobilů. Další možnost je podávání zpráv o technickém stavu vozidla přímo výrobci. Podobně v logistice bude možné průběžně sledovat stav zboží na cestě.

V oboru správy budov je možné uplatnit sítě Sigfox pro průběžné monitorování systémů vytápění a ventilace budov, díky čemuž lze omezit plýtvání energií.

Společnost SimpleCell si od sítí Sigfox slibuje rovněž možnost monitorovat strojový park na stavbách za účelem zabezpečení proti krádeži či poškození. Další potenciál vidí v oborech zemědělství (monitorování klimatických podmínek v odlehlých oblastech bez možnosti využití klasických mobilních sítí) nebo ve zdravotnictví.

Více informací zájemci najdou na www.simplecell.eu.

Krátce o společnosti Sigfox

Sigfox je světový vedoucí poskytovatel konektivity pro internet věcí. Společnost byla založena ve Francii v roce 2009 dvojicí podnikatelů, Ludovicem Le Moanem a Christophem Fourtetem [2]. Sídlo společnosti je ve Francii s pobočkami v Bostonu, Dubaji, Madridu, San Francisku a Singapuru. Cílem společnosti je poskytování prostředků pro komunikační propojení objektů běžné denní potřeby – od domácí pračky až po průmyslové měřicí přístroje.

Více informací zájemci najdou nawww.sigfox.com a na Twitteru @SIGFOX.

Závěr

Komunikace Sigfox umožňuje levnou a bezpečnou komunikaci mezi zařízeními ve smyslu konceptu IoT. Otevírá se tak prostor pro realizaci myšlenek Industry 4.0, SmartCity a dalších aktuálních trendů. Stejně tak umožňuje spolehlivý a ekonomický provoz systémů pro odečty spotřeby energií, správu parkovacích ploch apod. Komunikační síť se rozšiřuje také do oborů zdravotnictví nebo zemědělství.

Literatura:

[1] FITCHARD, Kevin. Meet the French startup set to revolutionize the Internet of things. Fortune Tech [online]. 21. 7. 2015 [cit. 2017-01-19]. Dostupné z: http://fortune.com/2015/07/21/startup-internet-of-things/ 

[2] DECORSE, Johanna. Sigfox connecte les objets de la plančte. La Dépęche [online]. Saint Marius, (7. 7. 2014) [cit. 2017-01-19]. Dostupné z http://www.ladepeche.fr/article/2014/07/07/1914314-sigfox-connecte-les-objets-de-la-planete.html 

[3] MOYER, Bryon. A New IoT Cellular Network: SIGFOX Is Installing Cells in Europe and Beyond. EE Journal [online]. Technofocus Media, (3. 11. 2014) [cit. 2017-01-19]. Dostupné z: www.eejournal.com/archives/articles/20141103-sigfox/ 

[4] Technologie Sigfox. SimpleCell Networks [online]. Praha, 2016 [cit. 2017-01-19]. Dostupné z: http://www.simplecell.eu/pages/technologie_sigfox/ 

[5] SimpleCell: Connecting Things [online]. Praha, 2016 [cit. 2017-01-19]. Dostupné z: www.simplecell.eu/ 

[6] SIMPLECELL NETWORKS. Typy rozhraní a jejich technické specifikace (§ 73 odst. 8 zákona č. 127/2005 Sb., o elektronických komunikacích) [online]. 2016 [cit. 2017-01-19]. Dostupné z: www.simplecell.eu/wp-content/uploads/2015/06/Typy-rozhrani%CC%81-a-jejich-technicke%CC%81-specifikace.pdf 

 

Ing. Jiří Hloska, Ph.D.

Tab. 1. Technická specifikace sítě Sigfox

Typ sítě

UNB (Ultra Narrow Band)

Modulace

DBPSK

Způsob příjmu

bez synchronizace, MIMO

Velikost zprávy

0 až 12 bajtů

Rychlost přenosu

100 b/s

Doba přenosu a zpracování

4 až 6 s

Frekvence

868 MHz (ETSI), 915 MHz (FCC)

Maximální počet zpráv za den

144

Maximální počet zpráv na BTS denně

9 000 000

Vysílací výkon

25 mW/14 dBm

Budget link

162 dB

Zpětný kanál

4 zprávy po 8 bajtech denně

Dosah v terénu

až 50 km v terénu, 3 km ve městě (stanice v budovách)

Počet dostupných zařízení se Sigfox

stovky typů od desítek výrobců

Spotřeba při vysílání

5 až 45 mA při vysílání, 0 mA v klidu

Výdrž na bateriích

5 až 15 let

Zabezpečení

certifikát, hash, šifrování možné na aplikační úrovni

Dostupnost dat

REST API, callback, e-mail

Pokrytí

polovina Evropy, staví se v USA, Latinské Americe atd.

Výrobci modemů

Silicon Labs, Texas Instruments, ON Semiconductor, Atmel, Adeunis, Nemeus, Atim, Radiocrafts, TD Next, Telit a další

Cena modemového čipu

1 až 2 eura

Cena dat

0,1 až 1,0 euro měsíčně (podle počtu zařízení a počtu odesílaných zpráv), roční předplatné

Roaming

bezplatný, transparentní

SLA

99 %