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IoT應用低功耗廣域網路技術大觀

2016年03月08日  | Richard Quinnell

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各種低功耗廣域網路技術摘要

由於表1內容較多、在閱讀上可能不夠清晰,接下來我們提供了每種技術及其屬性的個別摘要:


Ingenu

這種由Ingenu(前身為OnRamp)開發的RPMA(random phase multiple access)低功耗廣域網路(表2),為開發人員提供了收發器模組以連結到該公司及其合作夥伴在全球範圍內建立的接取點網路;這些網路將來自終端節點的訊息轉發至使用者的IT系統。那些想要搭建私有網路的人也可以獲得接取點設備和網路設備。


表2 Ingenu技術摘要。
表2 Ingenu技術摘要。

在RPMA收發器和接取點的共同運作下,用戶可以管理他們通訊的容量、資料速率和範圍;接取點和終端運作模式,與在預定義時間框架內發送訊號的終端節點保持同步,但從時間框架起點採取隨機延時,終端節點也根據接收到的接取點訊號強度選擇發送的展頻因數(spreading factor)。


接取點在接受資料之前會對接收訊號進行解展頻(de-spreads)、解交錯(de-interleaves)、維特比解碼(Viterbi decodes),然後執行CRC檢查。隨著網路使用率的提高,接取點可以命令終端節點降低它們的發送訊號強度,以便減少它必須處理的節點數量。


Ingenu的RPMA的安全性包括雙向認證、256位元加密和16Bytes的雜湊函數(hash),因而能夠有效地保護訊息流量;這種方案允許網路向終端節點提供授權的韌體升級,並能確保訊息的完整性和重送保護。


SigFox

SigFox低功耗廣域網路(表3)是一種完整的端對端系統,始於經過認證的數據機,終於以網路為基礎的應用,使用者可透過配置將設備訊息轉發給他們的IT系統。開發人員若不是必須從SigFox取得數據機的授權,就是得從通過認證的製造商採購數據機,然後把它們整合進物聯網終端節點設備設計中。


表3 SigFox技術摘要。
表3 SigFox技術摘要。

第三方服務供應商可以使用與SigFox相容的接取點網路,處理終端節點和SigFox伺服器之間的流量;SigFox伺服器管理終端節點設備,透過以網頁為基礎的API讓使用者使用他們的資料流量和其他資訊。


為了提供安全性,SigFox系統使用跳頻技術來避免訊息被攔截,並使用伺服器中的防重送機制避免重送攻擊;在發送過程中發出的資料內容和格式是使用者定義的,SigFox系統對這些資料都是透明的。只有使用者知道如何解釋設備中的資訊。


Dash7

Dash7協議(表4)定義了終端節點、子控制器和閘道之間的通訊機制;典型配置要求節點先與子控制器通訊,然後由子控制器將訊息轉發給閘道器並傳送至網際網路,終端節點還能彼此直接通訊。這種通訊使用非同步的指令-回應機制,由終端節點週期性地甦醒以掃描指令。


表4 Dash7技術摘要。
表4 Dash7技術摘要。

終端節點在有訊息需要發送時也可以請求子控制器立即起始通訊;這樣的系統可以向終端節點發送基於屬性的群播查詢(property-based multi-cast queries),並允許終端節點只在滿足條件時才進行回應,比如配備溫度感測器的所有節點,甚至是報告溫度超出特定閾值的那些節點。


在安全性方面,Dash7協定使用AES-128加密演算法,並提供「隱形模式」,此時終端節點可以被配置為只回應預先核准的設備。


(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)

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