Offenes Ökosystem Bis zu 1,5 Millionen Datenpakete pro Tag im IoT übertragen

Redakteur: Hendrik Härter

Millionen von Datenpaketen verlustfrei übertragen und dabei noch energieeffizient sein. Für ihre Entwicklung des Funkübertragungssystems Mioty haben die Fraunhofer-Forscher jetzt eine Auszeichnung bekommen.

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Gewinner des Joseph-von-Fraunhofer-Preises: Für das marktreif entwickelte Funkübertragungssystem Mioty wurden Prof. Michael Schlicht, Josef Bernhard und Dr. Gerd Kilian (v.l.n.r) ausgezeichnet.
Gewinner des Joseph-von-Fraunhofer-Preises: Für das marktreif entwickelte Funkübertragungssystem Mioty wurden Prof. Michael Schlicht, Josef Bernhard und Dr. Gerd Kilian (v.l.n.r) ausgezeichnet.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Von Konsumeranwendungen bis hin zur Industrie 4.0: Die Vernetzung von Objekten im Internet der Dinge (IoT) steigt rasant. Was bislang fehlte war eine zuverlässige Kommunikation, mit der sich tausend Datenpakete zur gleichen Zeit übertragen lassen. Dabei kommt es auf einen einfachen, energieeffizienten batteriebetriebenen Sensorknoten an. Dieser besteht aus einem Sensor und einem Funksystem. Über mehrere Kilometer hinweg kann der Sensorknoten mit seiner Basisstation kommunizieren. Der Sensorknoten überträgt kleine bis sehr kleine Datenmengen. Sie werden nur selten oder sporadisch gesendet. Beispiele sind Wasserzähler, die drahtlos ausgelesen werden. Bisherige Anwendungen waren sehr störanfällig.

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS hat mit der Technologie „Mioty“ einen völlig neuen Lösungsansatz entwickelt. Entstanden ist ein System, das Daten von mehreren tausend bis hunderttausend Sensorknoten pro Quadratkilometer übertragen kann. Das sind sind bis zu 1,5 Mio. Datenpakete pro Tag – verlustfrei an eine einzige Sammelstelle. Es funktioniert ganz verlustfrei parallel zu anderen Funksystemen oder in Gegenden ohne Mobilfunkabdeckung.

Energieeffiziente Endgeräte

Gesendet wird auf der Frequenz 200 kHz. Die Endgeräte sind so energieeffizient, dass die Batterien bis zu 20 Jahre durchhalten. Auch ein mobiler Betrieb der Sensorknoten in Fahrzeugen ist möglich, selbst wenn diese mit Geschwindigkeiten über 120 Kilometern pro Stunde über die Autobahn brausen. Stellvertretend für das Team werden Prof. Michael Schlicht, Josef Bernhard und Dr. Gerd Kilian mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis ausgezeichnet. Die Jury begründet die Preisvergabe unter anderem mit der „konsequenten Einführung der neuen Technologie zur Verbindung von Sensornetzen mit einer hohen Zahl von einfachen batteriebetriebenen Sensorknoten“.

„Der Clou liegt vor allem darin, dass wir die Sensordaten nicht in einem Stück senden, sondern in viele kleine Stücke zerteilen“, erläutert Kilian. Dieses Aufteilen des Signals wirkt sich nicht nur positiv auf die Energie aus, die der Sensorknoten verbraucht, sondern lässt die Übertragung auch robuster werden: Selbst dann, wenn einige Datenschnipsel auf ihrem Weg zur Sammelstelle beschädigt werden sollten, kann die Nachricht gefunden und dank Fehlerkorrektur wieder komplett hergestellt werden.

Einsetzen lässt sich „Mioty“ in unterschiedlichen Anwendungen: Von der Umweltdatenerfassung in der Landwirtschaft über die Überprüfung von Rohrleitungen auf Korrosion und Leckagen bis hin zur Steuerung von Klimaanlagen oder der Fernwartung und -überwachung von Raffinerien.

Offenes, standardisiertes und interoperables Ökosystem

Verlustfreie Übertragung von bis zu 1,5 Millionen Datenpaketen pro Tag.
Verlustfreie Übertragung von bis zu 1,5 Millionen Datenpaketen pro Tag.
(Bild: Fraunhofer IIS)

Das Forscherteam hat die Technologie nicht nur entwickelt, sondern auch in eine ETSI-Spezifikation eingebracht. Das European Telecommunications Standards Institute ETSI schafft weltweit anwendbare Standards für die Informations- und Kommunikationstechnologie. „Wir bieten mit Mioty die erste standardisierte Low-Power-Wide-Area-Kommunikationslösung an, welche auf unserem Telegram-Splitting basiert“, sagt Bernhard, der die Arbeiten in der Standardisierungsgruppe leitete.

Die Entwicklung und Vermarktung Mioty-basierter Lösungen ist bereits angelaufen. Für interessierte Unternehmen bietet die internationale „Mioty Alliance“ eine ideale Plattform für Entwickler, Hardwarehersteller, Systemintegratoren, Dienstleistungsunternehmen und Endkunden – durch Bereitstellung eines offenen, standardisierten und interoperablen Ökosystems. Und zur Lizenzierung wurde der Mioty-Patentpool gegründet.

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