mioty entwickelt sich zu einer Option für massive IIoT-Funksensoreinsätze

Sie haben wahrscheinlich schon gehört, dass das massive industrielle Internet der Dinge (IIoT) kommt. Sie wissen wahrscheinlich auch, dass es bereits eine ganze Reihe von Wireless-Protokollen gibt, mit denen Sie Hunderte oder Tausende von Endpunkten verbinden können. Was Sie vielleicht nicht wissen, ist, dass noch ein weiteres Protokoll aufgetaucht ist: mioty (sprich: My IoT). Dabei handelt es sich um ein kürzlich (zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels) veröffentlichtes, softwarebasiertes LPWAN-Protokoll (Low Power Wide Area Network), das entwickelt wurde, um erstklassige Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit für das IIoT zu bieten. Die Befürworter von mioty erwarten, dass es mit LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT, LTE-M und anderen IoT-Funkprotokollen in massiven drahtlosen Sensornetzen konkurrieren wird.

Es ist noch früh im massiven IIoT-Spiel, also ist jetzt so gut wie jeder andere Zeitpunkt, um sich mit mioty vertraut zu machen. mioty erfüllt die Norm TS 103 357 des European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Zu den wichtigsten Leistungserwartungen gehören:

• Stromverbrauch von 17,8 Mikrowattstunden (μWh) für eine Batterielebensdauer von 20 Jahren.
• Knoten und Basisstationen können bei einer Geschwindigkeit von bis zu 120 Kilometern pro Stunde (km/h) mit voller Leistung arbeiten.
• Hohe Störfestigkeit
• Hohe Servicequalität (QoS)
• Ermöglicht tiefe Verbindungen in Innenräumen, selbst in industriellen Umgebungen mit Metall- oder Bewehrungshindernissen.
• Unterstützung von bis zu einer Million Geräte pro Netzwerk.

Wie funktioniert mioty?

Das sind alles hohe Erwartungen, also wie genau macht mioty das? Ein Schlüssel zu seiner Leistungsfähigkeit ist die verwendete Telegramm-Splitting-Technologie, die die Datenpakete in kleine Teilpakete auf der Sensorebene aufteilt. Die Teilpakete werden über verschiedene Frequenzen und zu verschiedenen Zeiten übertragen und ein Algorithmus an der Basisstation setzt sie wieder zur ursprünglichen Nachricht zusammen (Abbildung 1). Der mioty-Algorithmus führt zu einer integrierten Redundanz der Teilpakete und unterstützt eine geringe Leistungsaufnahme. Bis zu 50 % der Teilpakete können aufgrund von Störungen verloren gehen, ohne dass die ursprüngliche Nachricht verloren geht.

Abbildung 1: Das mioty-Telegramm-Splitting verbessert die Unempfindlichkeit gegenüber Störungen und unterstützt eine geringe Leistungsaufnahme. (Bildquelle: Radiocrafts)

Aber nichts ist perfekt. Ja, das mioty-Netzwerk ist ein privates Netzwerk, was bedeutet, dass Sie nicht die monatlichen Lizenz- oder Abonnementgebühren zahlen müssen, die mit öffentlichen Netzwerken wie z.B. Mobilfunksystemen verbunden sind. Aber es ist nicht kostenlos: Sie müssen eine Lizenzgebühr an BehrTech für die Nutzung der patentierten mioty-Software entrichten. Außerdem ist mioty zwar robust und kann bei geringer Leistung über große Entfernungen übertragen, ist aber auf eine Datenrate von 512 Bit/Sekunde beschränkt.

mioty könnte eine wichtige Ergänzung zu Ihrem Toolset für LPWAN-Herausforderungen sein. Sehen wir uns zwei Lösungen an, die Ihnen helfen, drahtlose Sensornetzwerke für Ihr nächstes IIoT-Design zu erforschen; eine von Radiocrafts und eine andere von STMicroelectronics.

Oberflächenmontierbares mioty-Modul

Radiocrafts bietet mit dem RC1882CEF-MIOTY1 ein kompaktes, oberflächenmontierbares Hochleistungs-Funkmodul (Abbildung 2) an, das in einer einzigen Übertragung eine Nachricht von bis zu 245 Byte senden kann. Der eingebettete Kommunikationscontroller enthält die mioty-Protokollsoftware. Dieses integrierte Modul ist für den Betrieb unter europäischen (868 Megahertz (MHz)) und US-amerikanischen (915 MHz) Vorschriften vorzertifiziert. Es basiert auf einem AT-Befehlssatz und beinhaltet eine UART-Schnittstelle. Das Modul ist pinkompatibel zu früheren Modulen von Radiocrafts und lässt sich daher leicht in bestehende Systeme integrieren. Es zeichnet sich durch einen extrem niedrigen Stromverbrauch im Batteriebetrieb, ein ultraschmalbandiges Funkgerät mit einer Empfindlichkeit von -129 Dezibel, bezogen auf ein Milliwatt (dBm), und 14 dBm Ausgangsleistung aus.

Abbildung 2: Das mioty-Modul von Radiocrafts kann eine Nachricht von bis zu 245 Bytes Länge in einer einzigen Übertragung senden. (Bildquelle: mioty Alliance)

Mit dem zugehörigen Entwicklungskit RC1882-MIOTY1-DK von Radiocrafts können Sie mit minimalen zusätzlichen Entwicklungsressourcen ein kleines mioty-Netzwerk von einem PC aus betreiben, um dessen Netzwerkfähigkeiten schnell zu testen und zu erkunden. Radiocrafts bietet zudem Software für die Anwendungsentwicklung an.

Mehrfachprotokoll-Funk-SoC mit mioty

Mit dem SoC (System-on-Chip) STM32WL von STMicroelectronics können Sie eine Reihe von Funkprotokollen erkunden, einschließlich mioty. STM32WL-Mikrocontroller unterstützen mehrere Modulationsschemata, darunter LoRa (Spread Spectrum), (G)FSK, (G)MSK und BPSK, so dass Sie sie sowohl in mioty-Netzwerken als auch in anderen Netzwerken (LoRaWAN, Sigfox, W-MBUS) verwenden können. Der SoC integriert sowohl einen Allzweck-Mikrocontroller als auch eine Sub-Gigahertz(GHz)-Funkeinheit auf demselben Chip.

Das Nucleo-64-Board NUCLEO-WL55JC2 bietet eine Plattform, auf der Sie Prototypen bauen und neue Ansätze für drahtlose Netzwerke mit dem STM32WL erforschen können (Abbildung 3). Es unterstützt verschiedene Kombinationen von Performance, Stromverbrauch und anderen Merkmalen. Es enthält zudem eine SMA-Antenne, und seine Arduino Uno R3 Anschlussunterstützung und die STMicroelectronics Morpho-Steckleisten ermöglichen es Ihnen, die Funktionalität mit einer Vielzahl von spezialisierten Shields zu erweitern.

Abbildung 3: Das STM32WL-Nucleo-64-Evaluierungsboard NUCLEO-WL55JC bietet Ihnen eine kostengünstige und flexible Möglichkeit, neue Konzepte auszuprobieren und Prototypen mit mioty zu bauen. (Bildquelle: STMicroelectronics)

Fazit

Das massive IIoT kommt, und mit mioty haben Sie ein Funkprotokoll mehr zur Auswahl. Theoretisch kann es industrielle Umgebungen mit hoher QoS bei geringem Stromverbrauch versorgen und sich mit vielen Geräten verbinden, aber es ist mit einer Lizenzgebühr verbunden. Dennoch hat es bereits eine gute Hardware-Unterstützung, so dass es einige Aufmerksamkeit verdient, wenn Sie Ihre (vielen) drahtlosen Schnittstellenoptionen evaluieren.