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18 Elektronik 12 2022 EmbEddEd SyStEmS Dabei ist die Bandbreite reduziert die Nutzdaten sind laut Standard auf 1 6 kB begrenzt und einige Mobilfunkeigenschaften z B Sprachkommunikation entfernt sowie die Datenübertragung vereinfacht IoT-Protokoll Mioty Das vom Fraunhofer IIS entwickelte und im Rahmen von ETSI standardisierte IoT-Protokoll Mioty setzt neue Maßstäbe im Bereich der Funkdatenübertragung hinsichtlich Skalierbarkeit Kosteneffizienz Reichweite Übertragungssicherheit und Batterielebensdauer Es basiert auf einem asymmetrischen Übertragungsverfahren mit Telegram Splitting Bild 2 mit vielen einfachen IoT-Knoten End Points sowie zentralen Basisstationen Die robuste Datenübertragung von rund 3 5 Millionen Nachrichten kann mit nur einer Basisstation sichergestellt werden Mioty erzielt Reichweiten von vielen Kilometern und zeichnet sich durch seine Energieeffizienz mit Batterielebenszeiten von bis zu 20 Jahren aus Im Gegensatz zu verbindungorientierten Kommunikationsverfahren wie LTE-Cat NB1 das zusätzliche Energie zur Aufrechterhaltung der Verbin-Bild 5 Die Parametrisierung der OFDM-Unterträger hat Einfluss auf die Energieaufnahme des LTE-Cat-NB1-Funkmoduls Bild Fraunhofer IIS dung benötigt entfällt dieser Vorgang bei Mioty Auch beim Übertragungsvorgang selbst können Daten sofort gesendet werden ohne vorher das Funkspektrum überprüfen zu müssen ob es belegt ist Für den Strombedarf während eines Sendevorgangs ist die Länge der Sendezeit On-Air Time – also die Zeitdauer die der Sender aktiviert sein muss – ausschlaggebend Diese ist bei Mioty im Vergleich zu anderen LPWANs äußerst gering z B 363 ms für zehn Byte Nutzdaten Beim zugrunde liegenden Telegram Splitting entstehen während der Übertragung kurze Pausen Diese können zum Regenerieren der Batterie oder zum Sammeln von Energie per Energy Harvesting verwendet werden Messungen des Energieeinsatzes Bei der Auswahl einer LPWAN-Technik sollten aber neben dem nominellen Energiebedarf auch andere Parameter wie zum Beispiel der mögliche Datendurchsatz passend zur Anwendung ausgewählt werden So ist ein »Standard«- Nutzdatenpaket bei Mioty nur einige Byte lang bei größeren Datenmengen steigt der Energiebedarf annähernd linear mit der Übertragungsmenge Bei anderen Funktechniken wie beispielsweise LTE-Cat NB1 wird der Energiebedarf bei kleinen Datenmengen im Wesentlichen von den Daten zur Verwaltung der Kommunikation Overhead bestimmt ein Nutzdatenpaket kann bis zu 1 6 kB groß sein Bis zu dieser Obergrenze haben Variationen der Datenmenge nur bedingt Einfluss auf die Gesamtenergiebilanz von LTE-Cat NB1 Zur detaillierten Bewertung des Energiebedarfs verschiedener Funksysteme sind neben Datenblattauswertung und Simulationen Messungen in kontrollierter Umgebung unabdingbar Hierbei müssen Einflüsse von anderen Funksystemen oder Kanalschwankungen durch einen entsprechenden Aufbau zunächst ausgeschlossen werden um Vergleichsmessungen zu ermöglichen Der Einfluss von Störungen und der Kanaleigenschaften auf den Energiebedarf wird gesondert betrachtet Bild 4 Beispiel für eine Labormessung siehe Bild 3 für LTE-Cat NB1 Gemessen wurde der Energiebedarf bei der Übertragung von 1024 Byte Nutzdaten Bild Fraunhofer IIS