Das steckt hinter Sigfox

IoT-Alternative greift 5G vor

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Andreas Donner

Sigfox verbindet Cloud und Ultra Narrow-Band zu einer kompletten IoT-Netzwerkinfrastruktur.
Sigfox verbindet Cloud und Ultra Narrow-Band zu einer kompletten IoT-Netzwerkinfrastruktur. (Bild: Sigfox)

Anders als traditionelle Mobilfunknetze ist die Infrastruktur des französischen Anbieters Sigfox speziell für das Internet der Dinge optimiert. Statt Breitband liefert die Lösung energiesparende und weitreichende Verbindungen.

Mit einer komplett auf das Internet der Dinge (IoT) ausgerichteten Infrastruktur löst Sigfox bereits jetzt eine Aufgabe, mit der Betreiber traditioneller Mobilfunknetze noch kämpfen – eine flexible und auch auf die besonderen Kommunikations­be­dürf­nis­se von Sensoren optimierte Luftschnittstelle wird vermutlich erst 2020 mit 5G-Netzen verfügbar sein.

Die Herausforderung: Sensoren senden lediglich gelegentlich kleine Datenpakete. Statt auf hohe Bandbreite kommt es eher auf Energieeffizienz, große Reichweiten und vertretbare Kosten an. Das alles soll Sigfox gewährleisten. Zudem offeriert der Hersteller auch gleich noch eine webbasierte Integrationslösung samt APIs.

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So skizziert der Anbieter auch das typische Anwendungsszenario: Einzelne Objekte sollen täglich nicht mehr als 140 Nachrichten mit einer maximalen Nutzlast von zwölf Byte übertragen; die Transferrate beträgt dabei maximal 100 Bit pro Sekunde. In umgekehrte Richtung könnten bis zu vier Nachrichten mit acht Bytes Nutzdaten täglich verschickt werden.

Ähnlich wie die kürzlich an dieser Stelle vorgestellte Peer-to-Peer-Lösung (P2P) Roampod setzt auch Sigfox auf unlizenzierte Spektren um 900 MHz – in Europa will der Anbieter auf 868 MHz funken.

Hierbei nutzt Sigfox jedoch keine dezentralen und selbstorganisierenden Infrastrukturen, sondern setzt auf Partner. Die sollen als lokaler Sigfox Network Operator den Betrieb regionaler Netze übernehmen.

Reichweite über 1.000 Kilometer

Sigfox nutzt UNB-Technik (Ultra Narrow-Band) und verspricht hohe Reichweiten: Die durchschnittliche Größe einer Funkzelle beziffert der Anbieter mit 30 bis 50 Kilometern in ländlichen Gebieten; im städtischen Umfeld decken einzelne Zellen zwischen drei und zehn Kilometern ab. Bei freier Sicht könnten sogar Distanzen von mehr als 1.000 Kilometer überbrückt werden – behauptet Sigfox. Jede einzelne Basisstation soll bis zu eine Million verbundene Objekte bedienen.

Um Teil eines Sigfox-Netzes zu werden benötigen Objekte ein entsprechendes Modem. Das verbrauche lediglich im aktiven Zustand nennenwert Strom, üblicherweise zwischen 20mA und 70mA. Wie lange das reicht, rechnet der Anbieter am Beispiel eines Smart Meters vor, das täglich drei Nachrichten verschickt. Eine 2,5 Ah fassende Batterie besitze demnach genug Energie, um das Gerät 20 Jahre lang zu speisen.

Auch das Netzwerk selbst soll deutlich energieeffizienter arbeiten als andere Mobilfunklösungen. Hierzu trage beispielsweise das Übertragungsprotokoll bei. Während Nutzdaten üblicherweise höchstens ein Prozent des Netzwerkverkehrs ausmachten, erreiche Sigfox eine Quote zwischen 20 und 50 Prozent.

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Auf Zuverlässigkeit ausgelegt

Wenngleich Sigfox lizenzfreie Bänder nutzt sei die Lösung von Anfang an für eine hohe Zuverlässigkeit ausgelegt worden. Der Anbieter spricht von einer redundanten und überwachten Infrastruktur. Für Sicherheit sollen zudem Frequency Hopping und Anti-Replay-Mechanismen sorgen – letztgenannte Verfahren sollen verhindern, dass Hacker Datenpakete zwischen Quelle und Ziel einfügen.

Der Anbieter ist offenbar so überzeugt von seiner Lösung, dass er auch per Funk eingebundene Rauchmelder zu den möglichen Anwendungen der Technik zählt. Man sollte annehmen, dass solche jederzeit zuverlässig mit dem Netzwerk kommunizieren können.

Mehr als Funk: Cloud und APIs

Neben der eigentlichen Funkübertragung gehören zum Sigfox-Angebot auch eine Cloudlösung und Standard-basierte Schnittstellen. Anwender können ihre Objekte per Web-Applikation verwalten und integrieren.

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Verbreitung und Standardisierung

Nach eigenem Bekunden kooperiert Sigfox mit dem Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI), um einen Standard für Netzwerke mit geringen Durchsätzen zu etablieren. Die derzeit von Sigfox entwickelte Lösung wird derweil unter anderem schon in verschiedenen europäischen Ländern angeboten; weltweit deckt der Anbieter nach eigenen Angaben ein Gebiet von 400.000 Quadratmeilen ab – das entspricht knapp der dreifachen Fläche Deutschlands. München zählt Sigfox zu den „early adopter cities“, der Rest Deutschlands soll in der nächsten Implementierungsphase erschlossen werden. Bis 2020 soll die Lösung in 60 Ländern weltweit verfügbar sein und wird sich dann vielleicht auch gegen ebenbürtige 5G-Konkurrenz beweisen können.

Update (30.11.2015): Deutsches Netz Mitte 2016

Bereits vor Veröffentlichung dieses Beitrags hatten wir Sigfox mit verschiedenen Fragen konfrontiert. Einige davon hat uns das Unternehmen nun mit etwas Verspätung beantwortet.

Demnach wird es in Deutschland wahrscheinlich vor Mitte 2016 kein Sigfox-Netz geben. Derzeit stehe man in Verhandlungen mit einem potenziellen Partner, der als Sigfox Network Operator agieren soll.

Zudem betont Sigfox, selbst kein Anbieter von Modems zu sein. Vielmehr arbeite man mit folgenden Herstellern zusammen: Adeunis, Atim, AVNET Memec und TELIT.

Unbeantwortet lässt Sigfox derweil konkrete Fragen zur Robustheit der angebotenen Infrastruktur. Unklar bleibt damit, wie zuverlässig Sensoren in einem lizenzfrei nutzbaren Band kommunizieren – insbesondere dann, wenn weitere Anbieter die gleichen Frequenzen nutzen.

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