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Definition Was ist Mioty?

Mioty ist eine LPWAN-Technik für das Internet der Dinge. Entwickelt wurde sie vom Fraunhofer IIS. Die Technik lässt sich einsetzen, um eine große Zahl Sensoren über große Distanzen energieeffizient, robust und zuverlässig zu vernetzen. Eine der verwendeten Kerntechnologien ist das Telegram Splitting. Anwendungsbereiche für Mioty sind Industrie 4.0 und Smart City.

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

Mioty ist der Name einer vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (Fraunhofer IIS) entwickelten LPWAN-Technik (LPWAN steht für Low Power Wide Area Network). Der Name leitet sich vom Ausdruck "My Internet of Things" ab. Die Technik lässt sich einsetzen, um eine große Anzahl von IoT-Geräten wie Sensoren über große Entfernungen drahtlos zu vernetzen. Mit nur einem einzigen Empfänger können bis zu einer Million Sender verbunden werden.

Die Vernetzung zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit, Robustheit und Energieeffizienz aus. Drahtlose Verbindungen erreichen Entfernungen von bis zu 15 Kilometern. Die Batterielebensdauer kann bis zu 20 Jahre betragen. Für die Funkübertragung kommt in Europa ein lizenzfreies Frequenzband bei 868 MHz zum Einsatz. In Nordamerika liegt der Funkfrequenzbereich bei 916 Megahertz.

Eine der verwendeten Kerntechnologien ist das Telegram Splitting, das die Datenübertragung in viele kleine Datenpakete aufteilt, die auf unterschiedlichen Frequenzen und zeitlich versetzt versendet werden. Typische Einsatzszenarien sind IoT-Anwendungen wie das Industrial Internet of Things (IIoT), Maschinen, Prozesse und Anlagen der Industrie 4.0 und die Smart City. Mioty arbeitet als Softwarelösung hardwareunabhängig und ist mit dem ETSI-Standard ETSI TS 103 357 konform.

Funktionsweise und technische Merkmale

Die Architektur eines Mioty-Netzwerks besteht aus vielen einfachen Sensorknoten mit günstigen Standard-Funk-Chips und einer leistungsfähigen Empfängerstation. Als Modulationsverfahren kommt Minimum Shift Keying zum Einsatz. Die Funktionalität lässt sich softwarebasiert abbilden. Die Empfängerstation verwendet ebenfalls Standard-Hardwarekomponenten, die softwarebasiert die empfangenen Funksignale der Sensoren dekodieren und in digitale Informationen verwandeln.

Eine der Kerntechnologien von Mioty ist das vom Fraunhofer IIS patentierte Telegram Splitting. Es teilt die zu übertragenden Informationen in viele kleine, teils redundante Datenpakete auf, die auf unterschiedlichen Frequenzen und zeitlich versetzt gesendet werden. Das Verfahren ist sehr robust gegenüber Störungen oder Überlagerungen anderer Übertragungen im lizenzfreien Funkband. Bis zu 50 Prozent der Pakete können verloren gehen, ohne dass der zu übertragende Informationsgehalt darunter leidet.

Durch die Verwendung von Sprungmustern und Kanalkodierung lassen sich Übertragungsfehler vermeiden, indem die Daten gestörter Pakete rekonstruiert werden. Die Sprungmuster reduzieren darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit von Paketverlusten durch Paketkollisionen der vielen nicht miteinander synchronisierten Sender. Es können mehr Sender im Netzwerk kommunizieren, ohne dass die Fehlerrate signifikant steigt.

Telegram Splitting sorgt durch die sehr kurzen Sendezeiten für eine hohe Energieeffizienz des Senders, indem die Belastung für die Batterien sinkt. Die Sendeverstärker sind immer nur kurze Zeit im Einsatz und benötigen weniger Energie. Die Batterielebensdauer kann bis zu 20 Jahre betragen. Zusätzlich ist das so genannte Energy Harvesting einsetzbar, das einen autarken Betrieb der Sender ermöglicht.

Energy Harvesting nutzt Bewegungen wie Vibrationen oder kleine Temperaturunterschiede zur Stromerzeugung. Aufgrund der geringen Eigenstörung und der effizienten Kanalkodierung lassen sich bis zu einer Million Sender über große Entfernungen von bis zu 15 Kilometern mit einer Empfängerstation vernetzen. Die technischen Merkmale von Mioty sind kurz zusammengefasst folgende:

  • bis zu einer Million Sender mit einer Empfängerstation drahtlos vernetzbar
  • hohe Anzahl an Nachrichten übertragbar
  • einsetzbar auch für bewegte Sender mit Geschwindigkeiten von bis zu 120 km/h
  • Entfernungen von bis zu 15 Kilometern realisierbar
  • Batterielebensdauer von bis zu 20 Jahren
  • autarke Sensoren dank Energy Harvesting möglich
  • robuste, störungssichere, zuverlässige und energieeffiziente Übertragung dank Telegram Splitting
  • Nutzung von lizenzfreien Funkbändern
  • gute Erreichbarkeit auch unter schwierigen Indoor-Bedingungen durch Verwendung von langwelligen Sub-GHz-Frequenzen

Die typischen Anwendungsmöglichkeiten von "My Internet of Things"

Mioty bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Die Technologie ist aufgrund ihrer robusten Übertragung, der großen erzielbaren Reichweiten und der Energieeffizienz prädestiniert für Anwendungen, in denen eine große Zahl an Geräten über größere Entfernungen überwacht werden soll. Typische Einsatzbereiche sind die Anlagen, Prozesse und Maschinen der Industrie 4.0, Smart Cities und das Industrial Internet of Things (IIoT).

In einer Smart City lassen sich mit der LPWAN-Technik Umweltparameter wie die Luftqualität überwachen oder Versorgungsnetze und Verkehrs- oder Parkplatzinformationen managen und monitoren. Für die vernetzten Prozesse der Industrie 4.0 ist Mioty in der Lage, eine wichtige Rolle in der Überwachung der Produktionsmaschinen zu übernehmen. Maschinendaten wie Schalt- oder Betriebszustände lassen sich an Steuerungen übertragen oder zentral auswerten und beispielsweise für die vorausschauende Wartung nutzen. Die Robustheit und hohe Störfestigkeit der Übertragung ermöglicht den Einsatz selbst unter extremen Bedingungen wie im Untertagebau oder in schwer zugänglichen Indoor- oder Outdoor-Bereichen. Weitere Anwendungen sind das Smart Metering für intelligente Zähler, die Logistik und die Übertragung von Vitaldaten im Sport oder von Einsatzkräften.

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