mioty

mioty ist eine standardisierte, softwarebasierte Vernetzungslösung des Fraunhofer IIS aus dem Jahr 2018. Diese LPWAN-Technologie (Low Power Wide Area Network) bietet eine effiziente und zuverlässige Kommunikation für IoT-Anwendungen. Als IoT-Protokoll basiert mioty auf dem Standard ETSI TS 103 357 und arbeitet im weltweit lizenzfreien Sub-GHz-Spektrum mit einer Bandbreite von 100 KHz bis 1,5 MHz.

Die Technologie zeichnet sich durch hohe Skalierbarkeit und eine Batterielebensdauer von bis zu 20 Jahren aus. mioty bietet beeindruckende Reichweiten und ist damit ideal für eine Vielzahl von Anwendungen wie Smart Metering, Industrie 4.0, Smart City Projekte und Gebäudeautomation.

mioty wird für Asset Tracking und andere industrielle Anwendungen eingesetzt. Es bietet eine zuverlässige und weitreichende Netzabdeckung und nutzt das lizenzfreie Spektrum effizient. Die Kernbestandteile von mioty ermöglichen eine robuste Kommunikation in verschiedenen IoT-Anwendungen.

Die Standardisierung der mioty-Technologie wird durch verschiedene ETSI-Dokumente geregelt. Die ETSI-Standards für mioty stellen sicher, dass die Technologie zuverlässig und effizient bleibt, was sie zu einer idealen Lösung für viele IoT-Anwendungen macht.

ETSI Technischer Bericht TR 103 249

Der ETSI Technical Report TR 103 249 bietet eine Einführung in die mioty Technologie und beschreibt deren Anwendungsbereiche und Vorteile. Dieser Bericht dient als Grundlage für die Weiterentwicklung und Implementierung der mioty-Technologie in verschiedenen IoT-Anwendungen.

ETSI TS 103 357 und ETSI TS 103 358

Die technischen Spezifikationen der mioty Technologie sind in ETSI TS 103 357 und ETSI TS 103 358 definiert. Diese Standards definieren die technischen Anforderungen und stellen die Interoperabilität zwischen verschiedenen Geräten und Netzen sicher, die mioty nutzen.

ETSI TS 103 357-2 V2.1.1

ETSI TS 103 357-2 V2.1.1 wurde im Juni 2024 veröffentlicht und bietet umfassende technische Spezifikationen für das TS-UNB Protokoll, die Kerntechnologie von mioty. Die Spezifikation beschreibt Klasse-B-Endgeräte für geplante Downlink-Kommunikation und Klasse-C-Endgeräte für ereignisgesteuerte Downlink-Kommunikation.

Darüber hinaus ermöglicht sie höhere Datenraten, um den Stromverbrauch im Uplink zu reduzieren und die Kapazität im Downlink zu erhöhen. Neue Zeit- und Frequenzmuster verbessern die Latenz für Anwendungen mit geringer Verzögerung. Die Flexibilität im Uplink-Timing optimiert den Stromverbrauch der Geräte. Die mioty Alliance erkennt diese Standardisierung als entscheidend für die Förderung von LTN-Technologien an.

Das Telegram-Splitting ist ein zentrales Übertragungsverfahren der mioty-Technologie. Bei diesem Übertragungsverfahren wird ein Telegramm in viele kleine Pakete aufgeteilt, die unabhängig voneinander gesendet werden. Dadurch wird die Paketfehlerrate reduziert, da verloren gegangene Pakete einfach erneut gesendet werden können.

TMSA (Telegram Splitting Multiple Access) unterstützt dieses Verfahren und optimiert die Kommunikation zwischen IoT-Knoten und Basisstationen. Insbesondere Sensorknoten oder Endpoints profitieren von geringeren Paketverlusten und stabileren Verbindungen auch bei schwankender Sendeleistung.

Bei der mioty-Technologie empfängt die Basisstation die einzelnen Pakete und setzt sie zu einem vollständigen Telegramm zusammen. Dieses Verfahren ist besonders in Umgebungen mit hoher Störanfälligkeit nützlich und ermöglicht eine zuverlässige Kommunikation in IoT-Netzwerken. Durch das Telegram-Splitting verbessert mioty die Effizienz der Datenübertragung erheblich, was zu robusteren und zuverlässigeren IoT-Anwendungen führt.

Die mioty Technologie unterstützt drei Geräteklassen: Class Z, Class A und Class B. Jede Klasse ist für unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen optimiert.

• Class Z wurde für batteriebetriebene Sensoren entwickelt, die nur unidirektionalen Uplink unterstützen. Diese Klasse zeichnet sich durch eine sehr hohe Energieeffizienz aus, da der Endpunkt nur Uplink-Nachrichten sendet und keine Downlink-Anwendungsnachrichten empfängt. Typische Anwendungen sind CO2-Überwachung, intelligente Verbrauchsmessung und Leckerkennung.
• Klasse A beinhaltet die Eigenschaften von Klasse Z und erweitert diese um bidirektionale Kommunikation. Diese Klasse unterstützt Unicast-Nachrichten mit kleinen Nutzlasten und langen Intervallen. Class A bietet eine hohe Energieeffizienz und wird häufig für Anwendungen wie CO2-Überwachung, Smart Device und Smart Metering sowie Gerätekonfiguration und Energieüberwachung eingesetzt. Hier initiiert der Sensor die Kommunikation.
• Klasse B umfasst die Funktionen der Klassen Z und A und bietet zusätzlich geringere Latenzzeiten. Diese Klasse ist bidirektional und unterstützt sowohl Unicast als auch Multicast Nachrichten. Die Energieeffizienz ist mittel, da sie eine latenzgesteuerte Downlink-Kommunikation ermöglicht. Klasse B wird für Anwendungen wie Temperaturüberwachung, Raumbelegungsmanagement und Steuerung von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen verwendet. Diese Klasse verwendet periodische Beacons von der Basisstation zur Synchronisation.

Das mioty Eco-System basiert auf einer effizienten und robusten Struktur zur Unterstützung von IoT-Anwendungen. Es besteht aus verschiedenen Komponenten wie Endpunkten, Basisstationen, einem Service Center, einem Application Center und einer IoT-Plattform.

Endpunkte

Endpunkte sind Geräte, die mit der mioty Technologie ausgestattet sind. Dazu gehören Smart Meter, Prozess-Transmitter und Bridges. Diese Geräte sind nicht nur mit dem mioty Stack, sondern auch mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet. Zur Kommunikation verwenden sie verschiedene Komponenten wie RF-Chips, Transceiver, SoC-Lösungen oder RF-Module.

Als Energiequelle dienen Batterien, Netzstrom oder Stromerzeugungswandler. Die Mitglieder der mioty Alliance bieten mioty-Module an, um die Datenübertragung über mioty zu ermöglichen.

Kommunikation

Die Kommunikation zwischen den Endgeräten und der Basisstation wird durch das mioty Funkprotokoll definiert. Dieses Luftschnittstellenprotokoll basiert auf der TS-UNB-Familie der ETSI-Spezifikation TS 103357 und gewährleistet eine zuverlässige und effiziente Funkverbindung, die speziell für die Anforderungen von IoT-Anwendungen entwickelt wurde. Durch die robuste und skalierbare Kommunikationstechnologie können Daten sicher und effizient zwischen den Geräten und der Basisstation übertragen werden.

Basisstation

Die Basisstation ist das zentrale Element im mioty Netzwerk und kommuniziert über die mioty Funkschnittstelle direkt mit den Endgeräten. Sie sammelt die von den Endgeräten gesendeten Daten und leitet diese über das Base Station Service Center Interface (BSSCI) an das mioty Service Center weiter.

Service Center

Das Service Center koordiniert ein mioty Netzwerk, das aus mehreren Basisstationen besteht. Es leitet die Daten zwischen den Endpunktanwendungen und dem Application Center über das Service Center Application Center Interface (SCACI) weiter. In Netzwerken mit mehreren Basisstationen übernimmt das Service Center auch die Aufgaben der Datenaggregation und -Deduplizierung, um eine effiziente und präzise Datenverarbeitung zu gewährleisten.

Anwendungszentrum

Das Application Center verbindet Applikationen mit dem mioty Netzwerk. Dazu verwendet es Protokolle wie MQTT, REST und COAP. Es kann Tausende von Endpunkten verwalten, konfigurieren und überwachen. Außerdem sorgt das Anwendungszentrum für die Sicherheit der Anwendungen. Es trennt die kryptographischen Schlüssel strikt zwischen Netzwerk- und Anwendungsdomäne.

IoT-Plattform

Die IoT-Plattform besteht aus Werkzeugen zur Analyse und Visualisierung von Anwendungsdaten sowie einer Datenbank. Die Plattform kann in Standard-Cloud-Plattformen integriert werden. Beispiele sind: Amazon Web Services, Microsoft Azure, IBM Watson und Google Cloud.

Ende 2023 gab es fast 1,3 Milliarden LPWAN-IoT-Verbindungen weltweit. Das entspricht etwa 8 Prozent der über 16 Milliarden IoT-Geräte im Jahr 2023. Davon nutzen 58 Prozent NB-IoT-Technologie. Diese Zahlen stammen aus einem Bericht von „IoT Analytics“, einem globalen Anbieter von Marktanalysen und Business Intelligence für das IoT, AI, Cloud, Edge und Industrie 4.0.

Mioty ist eine relativ neue LPWAN-Technologie. Trotz des geringen aktuellen Marktanteils wird ein starkes Wachstum erwartet. Laut einem Bericht des Fraunhofer IIS könnte die Zahl der LPWAN-Verbindungen bis 2026 auf 3 Milliarden steigen. Mit der zunehmenden Verbreitung wird mioty eine größere Rolle im IoT-Markt spielen. Dies schafft neue Chancen für vielfältige IoT-Anwendungen in verschiedenen Branchen.

mioty bietet vielseitige Lösungen für IIoT und Industrie 4.0 und ermöglicht Prozessüberwachung, vorausschauende Wartung und Arbeitssicherheit in verschiedenen Industriezweigen.

In Smart Cities unterstützt mioty Smart Metering, die Erkennung von Leitungslecks, Abfallmanagement, Smart Parking und Infrastrukturmanagement. Beispielsweise nutzen Energieversorger mioty und Kommunikationsadapter für Smart Metering, um Zählerdaten von Gaszählern effizient zu übertragen. Diese Anwendungen verbessern die Effizienz und Lebensqualität in urbanen Umgebungen.

Für das Gebäudemanagement bietet mioty Lösungen wie HVAC Management, Zugangskontrolle und Brandmeldung. Diese Anwendungen sorgen für Sicherheit und Komfort in Gebäuden.

In der Logistik ermöglicht mioty Asset Tracking, Inventory und Yard Management. Diese Anwendungen optimieren die Verwaltung und Verfolgung von Gütern.

In der Landwirtschaft unterstützt mioty Tier-Tracking, Bodenüberwachung und Bewässerungsmanagement. Diese Anwendungen verbessern die Effizienz und Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Betriebe.

Im Bereich Mobilität bietet mioty Lösungen für Diebstahlschutz und Vehicle-to-Infrastructure (V2I) Kommunikation. Diese Anwendungen erhöhen die Sicherheit und Vernetzung von Fahrzeugen.

Für das Gesundheitswesen bietet mioty Lösungen für Asset Tracking, Remote Patient Monitoring und Assisted Living. Diese Anwendungen erhöhen die Effizienz und Qualität der Pflege.

Im Consumer IoT Bereich unterstützt mioty Smart Home Anwendungen, intelligente Beleuchtung und vernetzte Fahrzeuge. Diese Anwendungen erhöhen den Komfort und die Sicherheit im täglichen Leben.

Im Energiebereich ermöglicht mioty die Entwicklung von Smart Grids, die die Effizienz und Zuverlässigkeit der Energieversorgung verbessern.

Mioty kann bis zu einer Geschwindigkeit von 120 km/h eingesetzt werden. Es ist ideal für mobile Anwendungen im Transportwesen.

Der Energieverbrauch ist extrem niedrig, was eine Batterielebensdauer von bis zu 20 Jahren ermöglicht. Dies reduziert die Wartungskosten.

Telegram Splitting und Frequency Hopping sorgen für eine störsichere und robuste Datenübertragung. Paketverluste werden minimiert und die Zuverlässigkeit erhöht.

Mioty erreicht eine Reichweite von bis zu 5 km in städtischen und 15 km in ländlichen Gebieten. Dies ermöglicht vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Durch die Nutzung des lizenzfreien Sub-GHz-Spektrums ist mioty weltweit einsetzbar. Die Implementierung in globale Projekte wird erleichtert.

Mioty kann mehr als 1 Million Geräte pro Netzwerk und bis zu 1,5 Millionen Nachrichten pro Tag verarbeiten. Damit ist mioty ideal für große IoT-Netzwerke.

Die mioty Alliance hat sich zum Ziel gesetzt, mioty als führende Technologie unter den LPWAN-Technologien zu etablieren. Dies soll durch die Förderung der einzigartigen Vorteile und Möglichkeiten von mioty erreicht werden.

Ein weiteres Ziel ist es, das Wissen über den mioty Standard zu verbreiten. Die Allianz arbeitet daran, Informationen und Schulungen bereitzustellen, um ein besseres Verständnis und eine breitere Akzeptanz der Technologie zu fördern.

Die mioty Alliance unterstützt ihre Mitglieder bei der Optimierung und Erweiterung ihres Produktangebots. Durch die Zusammenarbeit und den Austausch von Best Practices können die Mitglieder ihre Produkte verbessern und neue Marktchancen nutzen.

Die mioty alliance setzt sich somit dafür ein, die Technologie voranzutreiben und ihre Mitglieder erfolgreich zu machen.