Das rasante Wachstum des Internet of Things (IoT) hat die Entwicklung verschiedener Kommunikationsprotokolle nötig gemacht, um den besonderen Anforderungen vernetzter Geräte gerecht zu werden. Unter diesen sticht die Mioty®-Technologie durch ihren innovativen Ansatz und ihre beeindruckenden Fähigkeiten hervor. Doch warum wurde Mioty erfunden, und welche Vorteile bringt es mit sich? Sehen wir uns die Kerntechnologie hinter Mioty an, wie sie im Vergleich zu anderen LPWAN-Protokollen (Low-Power Wide-Area Network) abschneidet und wie man mit dem Aufbau von IoT-Anwendungen beginnt.

Warum Mioty erfunden wurde

Das Mioty-Protokoll wurde vom Fraunhofer-Institut, einer führenden Organisation für angewandte Forschung in Europa, entwickelt, um mehrere zentrale Herausforderungen in der IoT-Kommunikation zu lösen:

1. Skalierbarkeit: Da die Zahl vernetzter Geräte weiter explodiert, braucht es Protokolle, die sehr große Geräteflotten ohne Leistungseinbußen bewältigen können.

2. Störfestigkeit: Mit der wachsenden Dichte an IoT-Geräten steigt auch das Risiko von Signalstörungen. Mioty soll zuverlässige Kommunikation selbst in Umgebungen mit starken Störungen ermöglichen.

3. Energieeffizienz: Viele IoT-Geräte werden mit Batterien betrieben, daher ist ein geringer Stromverbrauch entscheidend, um die Lebensdauer der Geräte zu verlängern und Wartungskosten zu senken.

4. Zuverlässigkeit: Datenintegrität und pünktliche Zustellung sind besonders bei Anwendungen in kritischer Infrastruktur und im industriellen Umfeld unverzichtbar.

Vorteile des Mioty-Protokolls

Mioty bietet mehrere Vorteile, die es zu einer überzeugenden Wahl für IoT-Anwendungen machen:

1. Hohe Skalierbarkeit: Mioty kann pro Basisstation bis zu 1,5 Millionen Nachrichten pro Tag verarbeiten und ist damit für große Installationen sehr gut skalierbar.

2. Starke Störfestigkeit: Mioty setzt fortschrittliche Fehlerkorrekturverfahren und eine zuverlässige Signalverarbeitung ein, um auch in lauten Umgebungen eine verlässliche Kommunikation aufrechtzuerhalten.

3. Extrem niedriger Stromverbrauch: Dank der effizienten Energienutzung des Protokolls können Geräte mit Mioty jahrelang mit einer einzigen Batterieladung arbeiten.

4. Große Reichweite: Mioty erreicht je nach Umgebung und konkreter Anwendung Kommunikationsreichweiten von bis zu 15 Kilometern.

5. Zuverlässigkeit und Sicherheit: Das Protokoll sorgt durch fortschrittliche Verschlüsselungs- und Authentifizierungsmechanismen für Datenintegrität und Sicherheit.

Die Kerntechnologie hinter Mioty

Mioty nutzt eine patentierte Telegram-Splitting-Technologie, die es von anderen LPWAN-Protokollen unterscheidet. Hier ein genauerer Blick darauf, wie sie funktioniert:

Telegram Splitting: Die Nutzdaten (Payload) werden in viele kleine Teilpakete, sogenannte Telegramme, aufgeteilt. Jedes Telegramm wird dann zu unterschiedlichen Zeitpunkten und auf unterschiedlichen Frequenzen übertragen.

Abb. 1 - Telegram Splitting Multiple Access Verfahren. Quelle: Mioty Alliance.

Diversität: Diese zeitliche und frequenzbezogene Diversität erhöht die Chance auf eine erfolgreiche Übertragung, da nur wenige der Teilpakete korrekt empfangen werden müssen, um die ursprüngliche Nachricht zu rekonstruieren.

Fehlerkorrektur: Fortschrittliche Fehlerkorrektur-Algorithmen (FEC) setzen die ursprüngliche Nachricht aus den empfangenen Teilpaketen wieder zusammen, selbst bei starken Störungen. Der Empfänger benötigt nur 50 % der Funk-Bursts, um die Information vollständig zu rekonstruieren. Das verringert die Auswirkung beschädigter oder durch Kollisionen verlorener Bursts und erhöht die Störfestigkeit.

Frequenzbänder: Mioty arbeitet vorwiegend in den lizenzfreien ISM-Bändern (Industrial, Scientific and Medical), darunter 868 MHz in Europa und 915 MHz in Nordamerika. Diese Frequenzen werden häufig für IoT-Anwendungen genutzt und bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Reichweite und Datenrate.

Weitere Informationen und Ressourcen zur Technologie und zu den Partnern finden Sie auf der Website der Mioty Alliance.

Mioty vs. LoRaWAN

Der wichtigste Vorteil von Mioty gegenüber LoRaWAN ist die überlegene Skalierbarkeit. Mioty kann pro Basisstation bis zu 1,5 Millionen Nachrichten pro Tag verarbeiten, deutlich mehr als LoRaWAN bewältigt. Das macht Mioty besonders geeignet für großflächige Installationen mit hoher Gerätedichte.

Skalierbarkeit

Mioty: Darauf ausgelegt, sehr große Geräteflotten effizient zu bewältigen. Die Fähigkeit, pro Basisstation bis zu 1,5 Millionen Nachrichten pro Tag zu unterstützen, ist ein entscheidendes Unterscheidungsmerkmal.

LoRaWAN: Zwar skalierbar, unterstützt aber in der Regel weniger Nachrichten pro Tag als Mioty, was in großen Netzen zur Einschränkung werden kann.

Störfestigkeit

Mioty: Nutzt die Telegram-Splitting-Technologie, bei der Daten in kleinere Teilpakete aufgeteilt und zu unterschiedlichen Zeitpunkten und auf unterschiedlichen Frequenzen übertragen werden. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Nachricht selbst bei Störungen erfolgreich rekonstruiert wird.

LoRaWAN: Verwendet Chirp-Spread-Spectrum-Modulation, die eine gute Störfestigkeit bietet, aber weniger robust ist als das Telegram Splitting von Mioty.

Zuverlässigkeit

Mioty: Die Telegram-Splitting-Technologie verbessert die Störfestigkeit und trägt zu einer höheren Zuverlässigkeit bei der Datenübertragung bei.

LoRaWAN: Bietet zuverlässige Kommunikation, kann aber in stark ausgelasteten Umgebungen im Vergleich zu Mioty an Grenzen stoßen.

Stromverbrauch

Mioty: Für einen extrem niedrigen Stromverbrauch ausgelegt, sodass Geräte jahrelang mit einer einzigen Batterieladung arbeiten können. Die effiziente Kommunikationsstrategie optimiert den Energieverbrauch zusätzlich.

LoRaWAN: Ebenfalls auf geringen Stromverbrauch ausgelegt und damit für batteriebetriebene Geräte geeignet, doch der Ansatz von Mioty kann in bestimmten Szenarien zu einer noch längeren Batterielaufzeit führen.

Der wichtigste Vorteil von LoRaWAN gegenüber Mioty ist hingegen die weite Verbreitung und das umfangreiche Ökosystem. LoRaWAN gibt es schon länger und hat ein breites Netz an kompatiblen Geräten, Infrastruktur und Dienstleistern aufgebaut. Diese Reife und Marktpräsenz bringen mehrere konkrete Vorteile mit sich:

Beim Ökosystem und der Verbreitung verfügt LoRaWAN über ein etabliertes und umfangreiches Ökosystem mit verschiedensten Geräten, Gateways und Dienstleistern. Seine Reife bedeutet eine starke Community-Unterstützung, viele Entwicklungsressourcen und zahlreiche verfügbare kommerzielle Lösungen. Mioty wächst zwar, sein Ökosystem ist aber noch nicht so umfangreich wie das von LoRaWAN, was die Verfügbarkeit kompatibler Geräte und Infrastruktur einschränken kann.

Wie beginnt man, IoT-Anwendungen mit Mioty zu bauen?

Anwendungen mit dem Mioty-Protokoll zu entwickeln, umfasst die Wahl der passenden Hardware für Ihre Messanforderungen, die Entwicklung zuverlässiger Firmware, die Integration mit Netzwerk- und Cloud-Plattformen sowie gründliches Testen.

Abb. 2: Texas Instruments Evaluation Kit Mioty-HW-BDL

Beispiele für Module und Geräte sind Mioty-zertifizierte Module von Unternehmen wie STMicroelectronics, Texas Instruments und anderen. Für die Gateways (Basisstationen genannt) gibt es Anbieter wie Miromico und Wittra. Danach können Sie Ihre Anwendung aufbauen und sie direkt mit der TagoIO-Plattform verbinden. Das Team von TagoIO hat einige Dashboard-Templates entwickelt, die hier kostenlos für alle bereitstehen, die einen Startpunkt oder Inspiration brauchen.

Wie geht es weiter?

Das Mioty-Protokoll ist ein wichtiger Fortschritt in der LPWAN-Technologie und löst zentrale Probleme bei Skalierbarkeit, Störfestigkeit, Stromverbrauch und Zuverlässigkeit. Die innovative Telegram-Splitting-Technologie hebt es von anderen Protokollen ab und macht es zu einem starken Mitbewerber in der ständig wachsenden Welt des IoT. Mit dem weiteren Wachstum des IoT dürften die besonderen Eigenschaften und Vorteile von Mioty es für viele Anwendungen zur ersten Wahl machen, von Smart Cities bis zur Industrieautomatisierung.

Da die LoRa Alliance derzeit jedoch weltweit mehr als 500 Mitglieder zählt und Mioty nur etwas mehr als 30 Mitglieder hat, die meisten davon aus Europa, ist davon auszugehen, dass der Markt noch eine Weile braucht, bevor er den Einsatz einer riesigen Zahl von Geräten und Anwendungen auf Basis der Mioty-Technologie in Betracht zieht.

Kontaktieren Sie uns gern über contact us, wenn Sie mehr Details brauchen oder konkrete Fragen zu Mioty oder anderen LPWAN-Technologien für Ihr nächstes IoT-Projekt haben.