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Definition Was ist Sigfox?

Sigfox ist ein Low Power Wide Area Network (LPWAN) des gleichnamigen französischen Unternehmens. Es nutzt schmalbandige Frequenzbereiche bei 868 MHz oder 902 MHz und ist weltweit in vielen Ländern verfügbar. Die proprietäre Technik bietet Reichweiten von bis zu 50 Kilometer, die Datenrate ist aber auf wenige hundert Bit pro Sekunde beschränkt. Typische Anwendungen für das Sigfox-Netz sind im M2M- und IoT-Umfeld zu finden.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Sigfox ist der Name eines im Jahr 2010 gegründeten französischen Telekommunikationsunternehmens, das unter gleichem Namen ein globales Low Power Wide Area Network (LPWAN) mit proprietärer Technik betreibt. Das Netzwerk ist eines der weltweit verbreitetsten LPWANs und bietet in zahlreichen Ländern eine gute Abdeckung. Laut eigenen Angaben ist das Netz in 75 Ländern verfügbar. In Deutschland ist die Sigfox Germany GmbH der Operator des Netzwerks.

Sigfox bezeichnet sein Netzwerk selbst auch als 0G-Netzwerk. Es ermöglicht eine energieeffiziente, drahtlose Vernetzung von Geräten wie Sensoren und ist für M2M- und IoT-Anwendungen vorgesehen. Die Technik arbeitet in einem schmalbandigen, lizenzfreien Frequenzbereich bei 868 MHz oder 902 MHz. Maximal lassen sich Reichweiten von bis zu 50 Kilometer erzielen. Die Datenrate ist beschränkt und liegt bei wenigen hundert Bit pro Sekunde.

Grundlegende Informationen zur LPWAN-Netzwerkklasse

Sigfox zählt zur Netzwerkklasse der Low Power Wide Area Networks, abgekürzt LPWAN. Es handelt sich bei dieser Netzklasse um Niedrigenergieweitverkehrsnetze, die für die energieeffiziente, drahtlose Vernetzung von ressourcen- und leistungsbeschränkten Geräten wie Sensoren über größere Entfernungen von einigen Kilometern vorgesehen sind. Typische Anwendungsbereiche sind die Machine-to-Machine-Kommunikation und das Internet der Dinge (IoT).

Es existieren zahlreiche proprietäre oder standardisierte Technologien und Konzepte zur Realisierung eines Low Power Wide Area Networks. Als Frequenzbereich kommen sowohl lizenzierte als auch nicht-lizenzierte Funkbänder üblicherweise im Sub-GHz-Bereich zum Einsatz. Es gibt aber auch Netze, die mit Frequenzen größer ein Gigahertz beispielsweise im 2,4-GHz-Band arbeiten. Im Vergleich zu den klassischen WLAN- oder Mobilfunktechnologien sind die erzielbaren Datenraten wesentlich kleiner und bewegen sich zwischen wenigen hundert Bit pro Sekunde und einigen hundert Kilobit pro Sekunde.

Neben Sigfox sind beispielsweise LoRaWAN, LTE-M, RPMA, Weightless, NarrowBand-IoT (NB-IoT), Wi-Fi HaLow und Mioty bekannte LPWAN-Technologien. Zusätzlich zur Energieeffizienz und der Möglichkeit zur Überbrückung großer Entfernungen ist die Einbindung einer großen Anzahl von Teilnehmern eine zentrale Anforderung an ein LPWAN.

Funktionsweise, Technik und Sicherheit von Sigfox

Sigfox arbeitet in einem sehr schmalbandigen, lizenzfreien Sub-Gigahertz-Frequenzbereich (in Europa bei 868 MHz und in den USA bei 902 MHz). Die niederfrequenten Signale dieser Funkbänder eignen sich zur Überbrückung größerer Entfernungen (bis zu 50 km) und durchdringen massive Objekt wie Wände gut. Dem Sigfox-LPWAN steht ein Frequenzbereich von 200 kHz zur Verfügung, der in acht Kanäle mit je 25 kHz aufgeteilt ist. Einzelne Nachrichten haben eine maximale Nutzlast von zwölf Byte, im Downlink nur acht Byte, und werden mit einer Datenrate von wenigen hundert Bit pro Sekunde übertragen.

Pro angebundenem Endgerät ist die erlaubte Anzahl Nachrichten an einem Tag auf 140 begrenzt. Sigfox-Basisstationen können bis zu eine Million Objekte verwalten. Die vernetzten Endgeräte benötigen im aktiven Übertragungszustand nur wenige Milliampere Strom und erzielen mit einer einfachen Batterieversorgung (zum Beispiel AA-Batterien) Betriebszeiten von zehn Jahren und mehr. Die für die Vernetzung benötigte Hardware (Modems und Funkchips) wird von Partnerunternehmen wie Texas Instruments, Silicon Labs und anderen gefertigt.

Für die sichere Übertragung der Daten sieht Sigfox zahlreiche Schutzmaßnahmen wie Authentifizierung und Prüfung der Integrität der Nachrichten vor. Auf Endgeräteebene sind drei verschiedene Sicherheitsstufen definiert. In der höchsten Stufe kommen spezielle Sicherheitsbauteile (Secure Elements) zu Speicherung von sicherheitsrelevanten Anmeldeinformationen zum Einsatz. Weitere Maßnahmen sind das Scrambling von Nachrichten, Schutz gegen Replay-Angriffe und einzigartige, fest vergebene symmetrische Authentifizierungsschlüssel zum Signieren der Nachrichten.

Anwendungsmöglichkeiten der Sigfox-Technologie und des Sigfox-Netzwerks

Die LPWAN-Technologie und das Sigfox-Netz bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten im IoT- und M2M-Umfeld. Mithilfe der Technik lassen sich Geräte wie Sensoren, Stromzähler, Brandmelder, medizinische Geräte und vieles mehr vernetzen. Typische Anwendungsbereiche sind die Smart City, das Tracking in der Logistikbranche, Diebstahlschutz von Fahrzeugen, Überwachung von Kühlketten, landwirtschaftliche Anwendungen, Patientenüberwachung und einiges mehr.

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Vorteile der Sigfox-Technologie

Die LPWAN-Technologie des französischen Telekommunikationsunternehmens Sigfox bietet zahlreiche Vorteile wie:

  • hohe Energieeffizienz und lange Betriebszeiten batteriebetriebener Endgeräte
  • Überbrückung großer Entfernungen von bis zu 50 km
  • große Teilnehmerzahl; für den Masseneinsatz geeignet
  • in 75 Ländern weltweit verfügbar; keine Roamingkosten
  • Nutzung lizenzfreier Funkbänder
  • Mechanismen zur Authentifizierung und sicheren Übertragung der Daten
  • keine eigene Netzinfrastruktur notwendig; vollständig vom Betreiber gemanagtes Netzwerk
  • transparente Abrechnung der Leistungen in einem Abonnementmodell

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