Mioty – Der neue Star am LPWAN Himmel?
Was ist Mioty?
Die Mioty Funktechnik des Fraunhofer Integrated Circuits Institut verspricht, das Internet der Dinge zu verbessern. Wir werfen einen Blick auf die noch junge Technologie und geben eine Übersicht über die Unterschiede zu der bereits erfolgreichen LoRaWAN Technik.
Das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) hat einen Standard veröffentlicht (TS 103 357), um die Entwicklung von massiven, industriellen IoT Lösungen zu fördern, sowie den Wireless Meter Bus (M-Bus) Standard, welcher den derzeitigen Status Quo im Smart Metering in Europa stellt, abzulösen. Dieser noch jungen Anforderung gerecht zu werden, hat als erstes und derzeit auch als einziges Mioty erreicht.
Mioty bedient sich wie die LoRa Technik von Semtech dem Lizenzfreien Spektrum, welches in Europa bei 868 MHz und in den USA bei 915 MHz liegt. Aus diesem Grund fallen für die Verwendung dieser IoT Technik keine Übertragungsgebühren an und der Anwender behält die Kontrolle seiner übertragenen Daten gegenüber Dritten.
Die Funkübertragung auf diesen, lizenzfreien Wellenlängen ist jedoch anfälliger gegenüber Interferenzen. Übertragungsverluste entstehen und Nachrichten können verloren gehen. Hier spielt Mioty seine Stärke des „Telegram Splitting“ aus.
Während bei der Verwendung von LoRa ein Paketverlust von 10% zu erwarten ist und in diesem Falle eine Übertragung fehlschlägt, verspricht die von dem Institut aus Erlangen entwickelte Technik eine erfolgreiche Datenübertragung bei selbst bis zu 50% Paketverlust. Mioty arbeitet wie LoRa auf Basis eines Spreizverfahrens, jedoch wird statt eines Paketes die Nachricht in mehrere „Sub-Pakete“ aufgeteilt. Diese „Sub-Pakete“ werden zum einem auf verschiedenen Frequenzen verschickt, als auch mit einer hohen Redundanz an Informationen abgesendet.
Die dadurch erhöhte Zuverlässigkeit bei der Übermittlung von Daten machen eine höhere Durchdringung in unvorteilhaftem Gelände möglich, wodurch sich Mioty für eine groß angelegte Ausbringung von Sensoren auch unter schwierigen Umständen anbieten (wie z.B. im Untertagebau). Gerade wenn eine stets erfolgreiche Übertragung unabdingbar ist, kann diese Technik glänzen. Die geringeren Interferenzprobleme trotz eines starken Funkverkehres ermöglichen, dass eine höhere Anzahl an Sendern im System kommunizieren kann.
LoRaWAN und Mioty - Ein direkter Vergleich
Die Anbindung von Endgeräten erfolgt über die Mioty Software und ähnlich wie bei LoRaWAN mittels einem EUI (Extended-Unique-Identifier) und eines Networkkey. Auch die Batterie-Lebensdauer beider Technologien sind naheliegend. In der Regel wird für LoRaWAN eine Laufzeit von bis zu 15 Jahren angegeben, welcher bei Mioty noch länger sein soll. Vom Fraunhofer Institut wird ein Verbrauch von 17.8 μWh pro Endpunkt angeben. Das Telegram Splitting ermöglicht eine besonders kurze Sendezeit und benötigt für eine Übertragung eines beispielhaften Sensors weniger als 400ms. Infolge der kürzeren Betriebsdauer des Sendeverstärkers wird geringerer Bedarf an Energie benötigt, sodass ein minimaler Wartungsaufwand für Netzwerke gegeben ist und in der Theorie einen Batteriewechsel für bis zu 20 Jahre unnötig wird. Zusätzlich könnten die Endpunkte mit der Fraunhofer IIS Energy-Harvesting-Technologie, die minimale Vibrationen oder Temperaturunterschiede zur Energiegewinnung nutzt, kombiniert werden.
Es bestehen weiterhin geringe Unterschiede in der Payloadgröße beider Übertragungsprotokolle. Die maximale Größe einer Mioty Nachricht beträgt 250 Byte gegenüber den 255 Byte einer LoRa Nachricht. Die Übertragungsrate der Fraunhofer Technologie liegt bei 512 bit/s, bei LoRaWAN liegt der Bereich zwischen 300 bit/s und 5,5 kbit/s.
Für LoRaWAN besteht praktisch kein Tempolimit bei der Übertragung von Daten von Transmittern oder Empfängern, die sich in Bewegung befinden. Für Mioty ist eine erfolgreiche Übertragung von Daten bei bis zu 120km/h mit einer gewissen Resistenz gegenüber dem Dopplereffekt angegeben, welches jedoch für eine große Mehrheit von Anwendungsfällen ausreichend sein sollte.
Mioty Hardware
Auch wenn das Angebot an Mioty Hardware derzeit knapp ist: Durch die Verwendung von MSK-Modulation für Mioty, können die meisten, bereits auf dem Markt vorhandenen Funk-ICs verwendet werden, was den Herstellern von Hardware die zukünftige Erweiterung Ihres Portfolios hin zu Mioty Geräten erleichtern dürfte. Durch die Spezifikation als Software Defined Radio ist die Integration in bestehende Funksensoren häufig ohne großen Entwicklungsaufwand möglich.
Für die Anwender werden zwar keine Funkgebühren erhoben, jedoch ist Mioty keine open-source Plattform und muss von Interessenten, die individuelle IoT Lösungen anbieten möchten, zuerst lizenziert werden. Sisvel International S.A. betreibt dafür eine neue gemeinsame Patentlizenzierung für die Mioty-Technologie. Die Plattform startete mit Patenten, die dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und der Diehl Metering GmbH gehören oder von ihnen kontrolliert werden.
Fazit
Es ist nicht zu erwarten, dass Mioty bereits etablierte LPWAN Technologien verdrängen wird. Vielmehr ist davon auszugehen, dass diese Funktechnik für industrielle oder städtische IoT Anwendungen in großem Umfang, insbesondere durch die Zuverlässigkeit und Robustheit, als Ergänzung der LPWAN Landschaft interessant werden.
Derzeit steckt die Technik jedoch noch in den Anfängen und muss sich erst noch auf dem Markt beweisen. Es existieren sehr wenige verfügbare Hardware und es gibt kein umfangreiches Ökosystem wie bei den anderen LPWAN Technologien, die sich in der Realität bereits bewiesen haben. Ob dies auch mit dieser lizenzpflichtigen Technik funktioniert, wird die Zukunft zeigen. Die Mioty Alliance, welche die Technologie zum Standard von großangelegten oder industriellen IoT Projekten machen möchte und zu deren Gründungsmitgliedern Texas Instruments, Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS, Diehl Metering, Diehl Connectivity Solutions, ifm, Ragsol, STACKFORCE, und WIKA gehören, geben jedoch dafür durchaus Anlass zum Optimismus.
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