Im Test: Sigfox Access Station Micro

IoT-Basisstation für Eigenbetrieb

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Andreas Donner

Nutzer können die Access Station Micro nach Belieben aufstellen und damit die Sigfox-Versorgung ihrer IoT-Systeme sichern. Als Backhaul dienen dabei Ethernet oder Mobilfunk.
Nutzer können die Access Station Micro nach Belieben aufstellen und damit die Sigfox-Versorgung ihrer IoT-Systeme sichern. Als Backhaul dienen dabei Ethernet oder Mobilfunk. (Bild: Srocke)

Wo es keine zuverlässigen Funkverbindungen für das IoT gibt, soll die Sigfox Access Station Micro weiterhelfen. Wir haben getestet, wie Anwender mit dem System Funklöcher in Eigenregie flicken können.

Erst kürzlich hatte Sigfox, verkündet 85 Prozent der Fläche Deutschlands mit dem eigenen IoT-Funknetz zu versorgen. Das mag zwar beeindruckend klingen, hinterlässt jedoch noch immer einige Funklöcher auf der Landkarte. Zudem werden selbst die in Europa verwendeten Frequenzen zwischen 869,4 und 869,65 MHz von Wänden gedämpft und erschweren damit IoT-Anwendungen im Innenbereich. Genau hier soll die „Sigfox Access Station Micro SMBS-T4“ Abhilfe schaffen: Anwender können mit dem Gateway genau dort Netze aufspannen, wo diese benötigt werden. Wie gut das gelingt haben wir jetzt mit einem vom Hersteller gestellten Testgerät ausprobiert.

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Das Baaremer Büro des Autors entspricht dabei genau dem oben beschriebenen Szenario: Im Freien ist ein Sigfox-Netz empfangbar; im Inneren sollte man einen entsprechendes IoT-Gerät besser in Fensternähe platzieren, um eine zumindest leidlich zuverlässige Kommunikation sicherzustellen. Als IoT-Sender nutzten wir im Test übrigens einen ebenfalls von Sigfox bereitgestellten „Sens'it“ – ein kompaktes Gerät, das verschiedene Sensoren mit Akku und Funkeinheit vereint.

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Lieferumfang

Zentrales Element unseres Testaufbaus ist eine einzige Platine (Hardware-Version: TAPMV4.0, Software v5.1.3) in der 450 Gramm schweren Access Station Micro (ASM). Das keilförmige Gehäuse würde in einen Quader mit 186 x 159 x 108 mm³ passen und ist für eine Wandmontage vorbereitet. Über den Status des Gerätes informiert die mehrfarbige LED, welche aus dem Inneren heraus durch die weiße Plastikhülle des Gerätes zu leuchten vermag. Seitlich befinden sich zwei Anschlüsse mit jeweils doppelter Funktion. Über den USB-Port (Typ A) lässt sich das Gerät einerseits per Smartphone konfigurieren; andererseits kann hier auch ein 3G/4G-USB-Modem als Backhaul angeschlossen werden – ein entsprechender, für M2M-Anwendungen vorgesehener Stick von Huawei (MS2131i-8) war unserem Paket samt aktivierter SIM des Netzbetreibers Orange beigelegt. Die RJ45-Buchse stellt gleichzeitig eine Verbindung zu Netzwerk und Stromzufuhr her. Dabei verlangt das Gerät eine passive PoE-Versorgung – kann also nicht mit einer aktiven Speisung gemäß IEEE 802.3x umgehen. Wir nutzten daher das von Sigfox gelieferte Netzteil samt Patchkabel und Injektor.

Inbetriebnahme

Die Inbetriebnahme des vorkonfektionierten Systems gestaltete sich erfreulich simpel: Auspacken, anstecken, keine zwei Minuten warten – schon nach circa einer Minute und 45 Sekunden hatte sich die ASM per DHCP in unser lokales Netz eingefügt und den Empfang des „Sens'it“ deutlich verbessert. Hatten wir bislang mit niedrigen Signalstärken und unzuverlässigen Verbindungen zu kämpfen, zeigte das Web-Dashboard zum IoT-Sensor nun alle vier Balken der Anzeige „Signal Level“.

Reichweitentests im Wohngebiet

Davon ermutigt, haben wir uns sogleich an weitere Tests zur Reichweite der ASM gemacht. Unter idealen Bedingungen und „ländlich freier Sicht“ solle diese einen Radius bis zu vier Kilometer abdecken – verspricht der Anbieter. Zunächst haben wir den IoT-Sensor jedoch erst einmal nur wenige Meter tiefer in den Keller getragen. Ergebnis: Gab es dort ohne zusätzliche Vorkehrungen gar keine Funkversorgung, erreichte diese dank der im ersten Stock aufgestellten ASM selbst durch einiges an Mauerwerk hindurch nun immer noch volle Stärke. Zur Einordnung: Über die identische Strecke konnte ein Android-Smartphone (Nokia 7.1) schon keine Verbindung mehr zu einem auf 2,4 GHz und 5 GHz funkenden WLAN-Access-Point HPE OfficeConnect OC20 herstellen.

Als nächstes haben wir die Access Micro Station samt Stromversorgung (USV) ins Auto verfrachtet und den Funk in einem kleinen Feldtest geprüft – punktuell, denn der IoT-Sensor verschickt selbstständig höchstens in Intervallen von zehn Minuten eine Nachricht. Unser Fahrzeug diente dabei lediglich als Transportvehilkel, die eigentlichen Stichproben haben wir natürlich außerhalb des faradayschen Käfigs Kleinwagen durchgeführt und dabei auch die Statusleuchten von ASM und USB-Modem im Auge behalten, um eine zuverlässige Backhaul-Anbindung sicherzustellen. Der IoT-Sensor verblieb im heimischen Keller, damit er auch garantiert keinen Kontakt zu anderen Basisstationen des Sigfox-Netzes herstellen konnte.

Bei nicht ganz so freier, suburbaner Sicht mussten wir dabei feststellen: Mit IoT-Device im Keller und einigen Eigenheimen im Weg überbrückt die Basisstation bestenfalls Distanzen zwischen 100 und 200 Metern. Auffällig war dabei: Wo wir Empfang hatten, zeigte die Signalanzeige der Webanwendung für den IoT-Sensor noch alle Balken; wenngleich einige zig Meter später überhaupt keine Verbindung mehr zustande kam.

Strom- und Datenverbrauch

Den Stromverbrauch der Micro Station haben wir jeweils über einen längeren Zeitraum von mehreren Stunden hinweg gemessen. Beim reinen Ethernetbetrieb protokollierten wir dabei eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von drei Watt. Mit zusätzlich eingestecktem USB-Modem als Failover ermittelten wir einen Wert von 3,4 Watt; diesen Wert erreichten wir auch im reinen Betrieb mit einem USB-Modem. Als maximalen Peak konnten wir 6,1 Watt verzeichnen.

Um das von der Micro Station verbrauchte Datenvolumen abzuschätzen, haben wir zunächst eine Bandbreitenanalyse per Fingbox laufen lassen. Innerhalb der 15 Minuten langen Testphasen protokollierten wir dabei Uploads zwischen 50 und 60 KByte sowie Downloads zwischen 25 und 35 KByte.

Eine ausführliche Paketanalyse per Wireshark bestätigte diese Größenordnung – im Schnitt flossen Daten mit 65 Byte/s von und mit 52 Byte/s zur Station.

Mit dem Analysetool haben wir auch gleich geprüft, mit welcher Gegenstelle Daten ausgetauscht werden. Dabei stießen wir auf den DNS backbone.sigfox.com respektive die IP 185.110.97.7 – mit den Webtools ip-info.org und whois.com ließen sich beide Adressen wenig überraschend auf Sigfox und Server in Frankreich zurückführen. Mit diesen kommuniziert die Micro Station per OpenVPN-Verbindung.

Unsere Angaben zum Datenverbrauch sind übrigens mit Vorsicht zu genießen, denn Nutzer der ASM können nicht nachvollziehen, ob nicht auch Endgeräte anderer Nutzer auf die Basisstation zugreifen und somit zusätzliche Bandbreite benötigen.

Weitere Konfiguration

Für die Konfiguration vor Ort zu, stellt Sigfox eine Android-App bereit. Um diese zu nutzen, muss das Smartphone per USB-Kabel mit der Basisstation verbunden werden. Eine gleichzeitige Nutzung von USB-Modem und Smartphone am Gerät ist uns selbst unter Einsatz verschiedener aktiver wie passiver Hubs und Docking-Stations nicht gelungen; ein angeschlossenes Smartphone versorgt die ASM übrigens auch mit etwas Strom, was den Verbrauch der Access Station auf etwas über sechs Watt steigert.

Bei jedem Start fragt die App erneut Namen und Unternehmen des Nutzers ab. Auch einmal gemachte Netzwerkeinstellungen merkt sich die App selbst anscheinend nicht. Immerhin konnten wir die Netzwerkdaten unserer ASM manuell ändern und die Einstellungen überlebten auch einen Neustart.

Neben den Netzwerkeinstellungen für Ethernet und Mobilfunk lassen sich hier auch die Daten zur Lokation des Gerätes anpassen. Dabei hat sich der Anbieter anscheinend gut gegen Manipulationen gewappnet. Ein per Fake-GPS-App manipulierter Eintrag wirkte sich nicht auf die Ortung des IoT-Sensors aus.

Bezüglich der Lokalisierung hatte Sigfox übrigens gegen unser Testszenario mit bewegter ASM nichts einzuwenden – genau für solche mobilen Anwendungen sei das Gerät sogar gedacht. Sollte sich die Lokation der Basisstation verändern und ferner nicht mehr mit anderen fest installierten Basisstationen korrelieren, werde die Basisstation lediglich für das Atlas Geolocation Native Feature geblacklistet werden. Ortsunabhängig sollte die ASM dabei jedoch weiter funken.

Wer die IP-Adresse der Basisstation kennt, kann sich auch per Webbrowser einige Basis-Informationen des Systems anschauen, darunter Portbelegung, Hard- sowie Softwareversion, Systemstatus und genutzte Mobilfunkverbindung – in diesem Fall eine per Roaming im Telekom-Netz realisierte UMTS-Verbindung. Bei unserem ASM-Modell fand sich hier zudem folgender Eigentümerhinweis: „The basestation (Hardware and Software) is the property of SIGFOX™“.

Fazit

Im Test konnte die Sigfox Access Station Micro vor allem durch ihre problemlose Inbetriebnahme überzeugen. An Bandbreite und Stromverbrauch stellte das System erfreulich geringe Anforderungen; nichtsdestotrotz hätten wir uns gewünscht, zumindest die Zahl (fremder) mit dem Gateway verbundener IoT-Devices zu erfahren.

Die mit dem System möglichen Reichweitengewinne konnten uns im Innenraum überzeugen. Die vom Hersteller versprochenen Idealwerte sollte man jedoch mit einiger Vorsicht genießen und mit den örtlichen Gegebenheiten abgleichen.

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