Explicando @Sigfox

 

“DPSK es un método utilizado por las estaciones base (pasarelas) para convertir una señal, depurarla, convertirla de nuevo para enviarla a la nube.

INTRODUCCIÓN

Sigfox es una tecnología de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) especialmente diseñada para el Internet de las Cosas. Los dispositivos conectados a SigFox consumen poca energía y operan a grandes distancias en comparación con los protocolos de conexión WiFi y Bluetooth que consumen más energía y funcionan mejor a corto plazo. La cronología de una aplicación SigFox sigue estos tres pasos básicos:

  1. Numerosos objetos (dispositivos) conectados a Internet envían datos a través de la red SigFox a una estación base SigFox (puerta de enlace).
  2. La estación base luego detecta, demodula e informa los mensajes a la nube SigFox en 3 canales, al menos cada 10 minutos.
  3. La nube SigFox luego envía estos mensajes a muchos servidores de clientes y plataformas IoT en función de la aplicación del cliente.

Técnicamente, la red SigFox difiere de otras redes LPWAN en los métodos por los cuales envía datos y las pautas eléctricas que rigen la cantidad, la velocidad y la duración de los datos que se envían. SigFox es el más utilizado para aplicaciones de baja potencia que solo requieren enviar pequeñas cantidades de datos, con poca frecuencia, a grandes distancias. Perfecto para entornos Agro y gestión de activos en grandes distancias.

CÓMO FUNCIONA SIGFOX

La red SigFox se compone de estos elementos:

  1. Objetos (dispositivos)
  2. Estaciones base (puertas de enlace)
  3. Nube (internet)

El siguiente diagrama ilustra los elementos clave de la transmisión de datos a través de SigFox:

La transmisión de datos de SigFox se puede entender mejor de la siguiente manera: Los objetos (dispositivos) están conectados a Internet mediante la red SigFox. El objeto puede ser un sensor de temperatura, humedad y / o saturación (etc.) ubicado a menos de 1,000 metros de una estación base (puerta de enlace). Sigfox usa Phase Shift Keying (DPSK) para comunicación de dispositivo a nube, o “uplink”, y Frequency Shift Keying (FSK) para comunicación de nube a dispositivo, o “downlink”.

¿Qué es DPSK?

DPSK es un método utilizado por las estaciones base (pasarelas) para convertir una señal, depurarla, convertirla de nuevo para enviarla a la nube. Cuando una señal viaja desde un dispositivo a una estación base, inevitablemente encuentra interferencia del entorno (piense en lluvia o bosques densos). La interferencia es universal; cualquier señal de cualquier red de Internet se verá afectada y se verá ligeramente diferente al llegar a su destino. SigFox alivia este problema utilizando DPSK. La función de DPSK es asegurarse de que la señal que sale de la estación base sea la misma que dejó el dispositivo. El hardware de la estación base logra esto al cambiar la fase de la señal para descubrir y eliminar deterioros. El hardware SigFox en las estaciones base lo logra de la siguiente manera:

  1. El objeto envía datos a la estación base en forma de bits digitales. Se produce un pulso “alto” cuando hay un 1, y un pulso “bajo” cuando hay un 0. Aquí hay un flujo de bits digital de entrada 1 1 0 0 0 1 1 0:

2. Este flujo de bits se convierte luego en una secuencia diferente de 1 y 0 a medida que pasa a través del circuito demodulador. La nueva secuencia no es arbitraria, sino calculada cuidadosamente utilizando hardware sofisticado. El propósito de esta conversión es preparar la señal para el análisis eléctrico. Cuando el estado de la señal de entrada va de mayor a menor (1 a 0), el hardware cambia la fase de la señal. Cambiar de fase una señal simplemente significa imponer un intervalo de tiempo entre la ruta original y la nueva de la señal. Una vez que la fase se desplaza, una señal ya sea lag / lead donde una vez estuvo la ruta original:

3. Cuanto más se desfasa una señal en la estación base, más expuesto se vuelven sus deterioros. Análogamente, cuanto más frecuente es la visita de una persona lesionada al hospital, más radiografías toman los médicos para comprender mejor y corregir la lesión. Cuando una señal se “daña” del entorno, la lesión no se nota hasta que la señal se desplaza por fase y pasa por el circuito de “rayos X” que analiza estos cambios de fase, descubre dónde existen las degradaciones y luego “limpia” los datos para la transmisión. En resumen, el hardware de la estación base cambia la fase para tomar una “radiografía” de los datos para diagnosticar qué interferencias / deficiencias existen y cómo se debe corregir.

4. Después de la fase, el circuito del hardware convierte la señal original a su secuencia base, pero sin las degradaciones.

Cuando la nube recibe una señal de enlace ascendente desde la estación base, responderá con una señal de enlace descendente al dispositivo. Las señales del enlace descendente usan la función de cambio de frecuencia.

¿Qué es el Frequency Shift Keying (FSK)?

La modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) es similar a la modulación por desplazamiento de fase diferencial (DPSK) en el sentido de que ambos procesos convierten la señal de entrada, analizan / descubren las deficiencias, las eliminan y convierten los datos a la señal original. Sin embargo, en lugar de desplazar y analizar la fase, FSK cambia y analiza la frecuencia. Al igual que los cambios de fase en DPSK, los cambios de frecuencia en FSK exponen las degradaciones de la señal donde los circuitos sofisticados pueden depurarlos. La pregunta pendiente ahora es: ¿por qué SigFox usa DPSK para la transmisión de enlace ascendente y FSK para el enlace descendente?

  1. DPSK es más eficiente en ancho de banda que FSK, por lo que tiene menos frecuencias y canales disponibles para transmitir la señal.
  2. Menos “espacio” para transmitir la señal = menor velocidad de datos y rendimiento
  3. Tasa de datos más baja = receptor más sensible (como una estación base) de la señal
  4. Mayor sensibilidad = rango más alcanzable, es decir: los datos de los dispositivos sensores se pueden detectar desde más lejos.
  5. Las señales de enlace ascendente típicamente encuentran más interferencia que las señales de enlace descendente, por lo que tener un ancho de banda estrecho en DPSK = potencia es más concentrado = más robustez a la interferencia
  6. Dado que la interferencia no es tan grande como la preocupación por el enlace descendente, las señales del enlace descendente están más enfocadas en llegar a la mayor cantidad de aplicaciones de la manera más eficiente posible. En FSK, más ancho de banda = más espacio para enviar una señal = aplicaciones más alcanzables

CONCLUSIÓN

La tecnología utilizada por SIGFOX contribuye con una red de comunicaciones de largo alcance, baja potencia y bajo rendimiento con una excelente protección contra la interferencia ambiental que permite que los datos lleguen a muchas aplicaciones de manera efectiva. SIGFOX aún se encuentra en la “etapa inicial de adopción” de soluciones de conectividad; sin embargo, ya hay muchos millones de dispositivos conectados alrededor del mundo con la tecnología Sigfox demostrando que tiene el potencial de proporcionar soluciones rentables en una variedad de mercados e industrias.”

Fuente: Ubidots blog