23、物联网长距离通信与路由网关技术解析

物联网长距离通信与路由网关技术解析

1. Sigfox 通信系统概述

Sigfox 是一种长距离通信系统，在物联网领域有着广泛的应用。其传输时间线具有独特的特点，有效载荷的三个副本会在三个独特的随机频率上以不同的时间延迟进行传输，并且下行链路传输窗口仅在最后一次上行链路之后打开。

1.1 Sigfox MAC 层

• 设备标识 ：Sigfox 网络中的每个设备都有一个唯一的 Sigfox ID，该 ID 用于消息的路由和签名，同时也用于对 Sigfox 设备进行身份验证。
• “发射后不管”模式 ：Sigfox 通信采用“发射后不管”（fire and forget）的方式，即消息发送后，接收方不会进行确认。为确保消息传输的完整性，节点会在三个不同的时间、三个不同的频率上发送三次消息。不过，这种模式无法确保消息实际被接收，因此发送方需要尽可能确保准确传输。
• MAC 帧结构 ：上行链路和下行链路的 Sigfox MAC 帧包含用于传输同步的预定义符号前导码，帧同步字段指定正在传输的帧类型，FCS（帧校验序列）用于错误检测。所有数据包都不会包含目标地址，各种网关会将所有数据发送到 Sigfox 云服务。从 MAC 层数据包格式可以理解和建模数据限制，考虑到每个数据包传输三次以及欧洲法规（ETSI）将传输占空比限制为 1%，可以使用最大有效载荷大小 12 字节来计算每小时的消息数量。早期的 Sigfox 版本是单向的，现在该协议支持双向通信。

1.2 Sigfox 协议栈