依據(jù)ABI研究，全球的物聯(lián)網連線到2023年將超過10億，這也是海量物聯(lián)網(Massive IoT)概念的實現(xiàn)。Sigfox認為萬物聯(lián)網的應用應僅需要傳送少量的數(shù)據(jù)，其網路小型訊息與低功耗的特性，適合應用在無需回傳大訊息量的情境。

物聯(lián)網的發(fā)展讓低功耗廣域網路(Low Power Wide Area Network, LPWAN)應用需求大增，其中一個明星技術Sigfox認為萬物互連的物聯(lián)網應用應僅需要傳送少量的數(shù)據(jù)，其網路「小型訊息」與「低功耗」的特性，適合應用在無需回傳大訊息量的情境。因此，Sigfox網路適用于資料傳輸量較小、且有耗電考量的情境。在整個物聯(lián)網應用的范躊里面，金字塔的底層才是Sigfox的目標。

Sigfox將物聯(lián)網資料傳輸，以低價格、低消耗功率、簡單的設計達成全球范圍的服務。依據(jù)ABI研究，全球的物聯(lián)網連線到2023年將超過10億，這也是海量物聯(lián)網(Massive IoT)概念的實現(xiàn)。

Sigfox采用Sub-1GHz非授權頻段頻段進行通訊，這種無線電波為運作頻率在1GHz以下的工業(yè)、科學和醫(yī)療專用頻段。這些頻段大多無需許可證或費用，只需要遵守一定的發(fā)射功率(一般小于1W)，并且不要對其它頻段造成干擾即可。雖然Sigfox采用不需額外申請、支付相關費用的非授權頻譜，但是它卻采用蜂巢式(Cellular Style)網路建置的架構，和NB-IoT一樣需要透過廠商架設基地臺提供通訊服務，它的特性是低布建成本與較高的訊號接收品質。

超窄頻(Ultra-Narrow Band, UNB)技術

Sigfox的超窄頻技術，采用200kHz(實際使用為192kHz)頻寬來傳遞訊息，每個訊息長度為100Hz，根據(jù)不同無線配置區(qū)的規(guī)范傳送速率分為100bps(RCZ1/RCZ3)與600bps(RCZ2/ RCZ4)兩種(圖2)。也因其超窄頻的技術，可以在極低電力消耗下達到大范圍的訊號涵蓋。Sigfox特性就是長距離及低資料量傳輸，非常的符合物聯(lián)網的應用需求，且硬體裝置設計上比傳統(tǒng)的行動通訊網路(2G/3G/4G)又更簡單、更省電、更便宜。

此外，Sigfox的超窄頻技術在頻譜上相較于其他通訊技術所占的頻寬明顯小上許多，亦即訊號之間不容易互相碰撞、干擾，且在相同頻寬上能同時傳送的訊息量也較多(圖3)。

隨機存取(Random Access)

Sigfox在確保傳輸有效性的情況下，會在三個不同時間(毫秒)內于不同頻率發(fā)送三封訊息到終端設備附近的站臺，并依照不同的無線配置區(qū)而有不同的資料傳輸率(Data Rate)(RCZ1/3：100bps、RCZ2/4：600bps)(圖4)，以RCZ2/RCZ4為例，從發(fā)送訊息到Sigfox云端(Cloud)需要0.36秒。

多重接收(Cooperative Reception)

而在接收基地站臺的部分，Sigfox采用多重傳送接收模式，確保傳出的訊息能夠被周遭三個以上不同的基地站臺收到(圖5)，藉由此方式確保裝置所傳送訊息接收的成功率。

小型訊息(Small Messages)

為達到低成本、低耗能的目標，Sigfox設計出了專為物聯(lián)網小型訊息應用的通訊協(xié)定，此小型訊息可傳載0到12bytes的資料。而12bytes的資料可以包含哪些內容?若以GPS經緯度座標來說只需要6bytes，而溫度以及加速度等資訊也僅需要2bytes，而若應用只需要做on/off的切換的話也只需要1/8bytes，若更簡單的應用如只需要確認設備是否還在運作與否的話也只需要傳回heartbeat資訊且不占用任何資料量(圖6)。

雙向傳送(Bi-directional)

由于Sigfox技術是以物為主的技術，故下行(Downlink)訊息的啟動必須由裝置/感測器觸發(fā)，且由裝置傳送后會產生20秒鐘的延遲，而接收端最多會等待25秒以接收相關訊息。

Sigfox網路特性解析

扁平化網路架構

Sigfox扁平化的網路架構是將網路的資本及維運支出極小化的關鍵，降低總營運成本，Sigfox的網路架構于圖7可見，由設備端到基地站、基地站到Sigfox云端( Cloud)至應用端的IT平臺。

其中，設備端可分為上行(Uplink)與下行(Downlink)兩種模式，以設備端作為觸發(fā)，提供雙向資料傳輸模式，依歐盟歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)規(guī)范上行傳送單日不可超過140次，單一訊息資料傳輸量最大為12bytes、下行傳送單日不可超過四次，單次資料傳輸量最大為8bytes。而回傳的資料都會透過站臺回傳到Sigfox云端后臺(Backend)中儲存。User可再透過Sigfox云端后臺設定將資料傳回至應用平臺進一步作為開發(fā)應用。

從傳輸層面，設備端到站臺會透過一組經由Sigfox認證過的Private Key進行傳輸，而從站臺到Sigfox云端方面則會透過VPN連線。最后，Sigfox云端到外部的應用平臺則是透過HTTPS的通訊協(xié)定，以確保資料傳送的安全性。

從網路架構圖可知，Sigfox所提供的服務并非僅有網路連線，客戶可以直接連結云端服務，Sigfox的云端系統(tǒng)整合服務，能夠降低使用者開發(fā)程式、存取資料的復雜度，使用者只需在電腦上利用Sigfox云端服務平臺，就能連線至物聯(lián)網裝置。這么一來，企業(yè)便無須擔心網路與資料儲存空間等基礎設施的建構，可以更專注于IoT服務的開發(fā)。

輕量化通訊協(xié)定

Sigfox與一般通訊規(guī)范的不同在于其為物聯(lián)網裝置最佳化而設計的通訊協(xié)定，由于一般通訊協(xié)定是為了傳輸大量資料而設計，在傳輸過程中需要較多協(xié)定附加資料(Header)，因此協(xié)定中的附加資料會較大，這種情況對于物聯(lián)網裝置來說相當吃虧，由于每次只傳輸資料的資料量都很小，如果無法縮小協(xié)定附加資料的容量，就代表通訊流量中有很大比例浪費在傳送協(xié)定的附加資料，而非真正的用戶資料。

Sigfox通訊協(xié)定傳送較少的協(xié)定附加資料，能省下更多流量。由于Sigfox的小型訊息(Small Message)特性，使得終端設備得以消耗較低的電能即可傳送訊息，因此終端設備的電池使用壽命亦能得到延長進而達到省電的目標(圖8)。

無線配置區(qū)(Radio Configuration Zone, RCZ)

Sigfox目前在全球共劃分為四個無線配置區(qū)(Radio Zone)，其中臺灣所屬的無線配置區(qū)為RCZ4，不同無線配置區(qū)域之頻率也不相同，如下所示：

RCZ1：歐洲、中東(阿曼、伊朗)與南非、突尼西亞、阿拉伯聯(lián)合大公國。

RCZ2：美洲(美國、墨西哥、巴西)。

RCZ3：日本。

RCZ4：紐西蘭、澳洲、新加坡、臺灣、香港、哥倫比亞、阿根廷、哥斯大黎加、泰國、馬來西亞、厄瓜多爾、巴拿馬、薩爾瓦多等地。

Sigfox應用

Sigfox技術應用的四大特性就是：低功耗的連線裝置、全球的聯(lián)網服務、簡易的使用模式及低總運營成本。

由于Sigfox的小型訊息特性，使得終端設備得以消耗較低的電能即可傳送訊息，因此終端設備的電池使用壽命亦能得到延長進而達到省電用途，以Sigfox自行推出的多合一裝置Sensit為例，集合了六種感測器(溫度、濕度、亮度、加速度計、磁力儀、磁簧開關)與一個智慧按鈕，其使用期限可高達一年。

Sigfox也分別在西班牙與美國等多個不同場域部署了智慧停車解決方案，而由在臺灣的實測也發(fā)現(xiàn)Sigfox的停車感測器電池壽命遠比其他通訊技術來得久。

此外，藉由全球物聯(lián)網通訊服務的特性，終端設備只要綁定一個服務合約即可在涵蓋Sigfox物聯(lián)網網路的國家中可使用，無須支付漫游費用，而現(xiàn)行Sigfox物聯(lián)網網路已經部署在全球46個國家。其中較著名的應用有2018年4月發(fā)表的Louis Vuitton Echo以及米其林(Michelin)的跨洲際海運貨物的流量追蹤解決方案。

Louis Vuitton Echo的大小約為110×15×20mm，當你把它放在箱內專屬的綁帶下面后，裝置本身不占據(jù)太多的空間。而在續(xù)航力方面，每次充電只要一小時，便可維持六個月的使用時間。做為LV Horizon旅行箱的配件，Echo能藉由內建的光線感應器，在箱內偵測行李是否被人打開。除此之外它還支援Sigfox的Monarch行動定位服務(Echo有三年的免費使用期)，讓用戶可以在全球各主要機場透過LV Pass軟體快速了解自己行李的狀態(tài)。

Monarch行動定位服務于2017年9月在世界物聯(lián)網博覽會上亮相，是Sigfox推出的一項全新服務，通過自動識別和對應當?shù)厣漕l標準，使追蹤設備能夠在世界各地無縫運行。全球電信營運標準依照地理區(qū)域劃分為三區(qū)，Monarch的使用將突破限制，為物流和供應鏈、消費市場以及航運、飛機和鐵路產業(yè)的自動化維護開啟了新興的應用模式。資產追蹤(物流產業(yè))是巨量物聯(lián)網中最重要的垂直產業(yè)，然而Monarch的誕生代表著重大的突破。在未來幾年數(shù)百萬的商機中，這個項目代表第一個實際商轉的重要里程碑。Sigfox的價值定位是目前唯一讓這樣的商業(yè)模式可行的技術：全球同一網路、低成本、低耗能又簡單使用的結合。

而米其林藉由Sigfox France和Argon Consulting所共同開發(fā)的物聯(lián)網的解決方案，也是運用Sigfox技術來追蹤跨洲際海運貨物的流量，另外，Sigfox使用的頻段無需許可證或授權等費用，因此在終端設備的制造上也無需額外支付任何權利金，可大幅降低終端設備的制造成本，而這些終端設備的Sigfox物聯(lián)網連線費用也相對低廉，可讓萬物聯(lián)網的目標加速達成。