Technikforum

Funkkommunikationslösung

Industrial IoT: eine Basis­station für 3,5 Millionen Nach­richten pro Tag

Robuste Übertragung von Sensordaten für Condition Monitoring und Smart Metering – dadurch zeichnet sich die drahtlose und standardisierte Übertragungstechnologie Mioty für Anwendungen im industriellen Internet der Dinge (IIoT) des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS aus. Aber sie kann noch mehr: Viele hunderttausend Sensoren können über nur eine Basisstation angebunden werden.

Zähler- und Wasserstände, Dichtigkeit von Rohrleitungen oder Vorspannungen von Verschraubungen werden im Zeitalter des digitalen Internets der Dinge über vernetzte Sensoren und drahtlose Kommunikationswege ermittelt und übertragen. Geht man pro Haushalt von durchschnittlich vier Geräten wie einem digitalen Wasserzähler oder einer Heizungsregelung aus, bedeutet dies zum Beispiel für eine bayerische Großstadt wie Nürnberg mit einer Fläche von ca. 187 km2, dass geschätzt bis zu eine Millionen IoT-Geräte betrieben werden. Damit sind in der Reichweite einer Basisstation im Umkreis von 2,5 km bis zu 110 000 Geräte zu empfangen.

Für hohe Übertragungskapazität optimiert

Doch nicht alle Geräte übertragen zur selben Zeit ihre Daten und nutzen somit permanent die zur Verfügung stehenden Funkkanäle. Durch die Aufteilung eines Datentelegramms in mehrere kleine Datenpakete und der zusätzlichen Verteilung in Zeit und Frequenz kann eine Mioty-Basisstation bis zu 150 Telegramme gleichzeitig empfangen und erreicht eine Übertragungskapazität von zirka 3,5 Millionen Telegrammen pro Tag. Diese hohe Zahl an Übertragungen wird durch systematisch verbesserte Empfängeralgorithmen in der Mioty-Basisstation möglich, die soweit optimiert wurden, dass sie auf kostengünstigen Plattformen auf Basis der weitverbreiteten und energiesparsamen ARM-Prozessoren laufen.

„Nach unseren Erfahrungen mit bereits im Feld aktiven Anwendungen, die unsere Mioty-Technologie nutzen, haben wir nun neue Tests und Berechnungen durchgeführt, um die Technologie noch weiter zu verbessern“, erläutert Josef Bernhard, technischer Projektleiter bei der Entwicklung der Technologie seine Arbeit. „Das heißt mit optimierten Verfahren können noch mehr Nachrichten übertragen werden. Die hohe Anzahl an Datentelegrammen pro Tag, die wir aufgrund von Messungen nun in der Praxis erreichen, bietet eine optimale Ausgangsbasis für den Einsatz in Smart-City- und Smart Building-Anwendungen, bei der sehr viele Sensoren parallel senden. Dies spornt uns an, auch zusammen mit unseren Partnern aus der Wirtschaft und aus der Mioty-Allianz, in diesen Bereichen, aber auch in der Landwirtschaft und in der Industrie, den Roll-out von Mioty weiter zu forcieren.“

Mioty-Evaluation-Kit

Ein Mioty-Evaluation-Kit zum Einstieg und Test für Condition-Monitoring-Anwendungen. Bild: Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

Zuverlässig, energieeffizient und nachrüstbar

Mioty ist ein drahtloses Kommunikationsverfahren, das auf einem Standard des European Telecommunication Standard Institute ETSI, einem Gremium aus unabhängigen Forschungs- und Entwicklungsunternehmen sowie der Industrie, basiert. Durch ein von Fraunhofer-Wissenschaftlern entwickeltes Telegram-Splitting-Verfahren gelingt es, selbst bei Ausfall oder Störung von bis zur Hälfte des Funkdatensignals trotzdem die komplette, zuverlässige Datenübermittlung zu gewährleisten. Dies erfolgt über die Zerlegung der Gesamtdaten in kleine Datenpakete und deren redundante Übertragung über mehrere Frequenzen im Band. Zusätzlich nutzt das Verfahren damit weniger Energie als herkömmliche Verfahren. Mit dem Evaluation Kit kann jedes interessierte Unternehmen die Vorteile der Technologie praxisnah kennenlernen. Retrofit, also die Nachrüstbarkeit dieser Technologie, und auch der parallele Einsatz zu anderen Funktechnologien machen Mioty zudem für viele bestehende Applikationen interessant.

Quelle: iis.fraunhofer.de

Bild: Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs



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