Hannover Messegelände  /  17. April 2023  -  21. April 2023

Hannover Messe 2023

Halle 16 A12

Alleinarbeiterschutz mit mioty

Allein arbeitende Menschen sind besonders gefährdet, Opfer eines Arbeitsunfalls zu werden. Daher müssen sie durch Systeme geschützt werden, die Gefahren wie Stürze, medizinische Notfälle oder Aufenthalte in kritischen Bereichen automatisch erkennen, Ersthelfer informieren oder Warnungen in entsprechenden Bereichen auslösen. Aktuell verwendete Systeme können diese Aufgaben nur unzureichend erfüllen. Speziell bei drahtlosen Systemen bestehen beispielsweise Limitierungen hinsichtlich der Echtzeitfähigkeit oder der Reichweite. Funkexpertinnen und -experten des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS arbeiten zusammen mit Swissphone an einem zuverlässigen drahtlosen Alleinarbeiterschutz mit integrierter Arealwarnung. Ihre Lösung ist eine Low Power Wide Area Network (LPWAN)-Verbindung wie beispielsweise mioty®.

© AdobeStock

Generelle Vorteile von mioty:

  • Zuverlässige Übertragung von Daten über 5 - 15 km Distanzen
  • Unabhängig und robust gegenüber äußeren Störern
  • Skalierbarkeit von 3,5 Mio. Messages pro Tag (bis zu 1 Mio. Sensoren pro Basisstation)
  • Paralleler Betrieb von mioty-Netzen
  • Störfestigkeit auch bei Bidirektionaliät, gleichzeitiges Senden und Empfangen
  • Kein Overhead für Netzwerkmanagement

Neue Spezifikationen mioty® class b und class c

  •  Kürzere Latenzzeit bis zu 100 ms über große Reichweite (1,5 bis 2,5 km im urbanen und 7,5 km im ländlichen Umfeld), so dass z.B. die Alarmierung über Multicast/Broadcast gewährleistet ist und gleichzeitig mehrere Aktoren erreicht werden können.

Positionserkennung mit 5G erleben

MORE THAN BITS AND BYTES - Präzise Lokalisierung spielt insbesondere in der Industrie eine wichtige Rolle. Daher ist die Verfügbarkeit von verlässlichen Positionsinformationen ein grundlegender Erfolgsfaktor für Industrie-4.0-Anwendungen. Die Nutzung von 5G-Infrastrukturen nicht nur für die Kommunikation, sondern auch für eine Positionierung kann hier die Lösung sein. In den kommenden 5G Releases werden wir Verbesserungen bei Standortgenauigkeit, Latenz und Stromverbrauch sehen.

Projekt 5G-Bavaria-Testbed »Industrie 4.0«
© Fraunhofer IIS
Das Projekt 5G-Bavaria-Testbed »Industrie 4.0« wird durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie gefördert

Das Fraunhofer IIS liefert hier die notwendigen Algorithmen für die hochgenaue Positionierung in privaten und mobilen 5G-Netzen, um neue Anwendungsfälle in allen Branchen voranzutreiben.


Als realitätsnahe Umgebung für die Erprobung der Lokalisierung steht das 5G-Testbed »Industrie 4.0« des Fraunhofer IIS mit seinem befahrbaren Innen- und Außengelände zur Verfügung. Das offene Testbed bietet neben 5G unter anderem WLAN und UWB als Vergleichstechnologien und steht allen Systementwickler, Netz- und Infrastrukturanbietern sowie anwendenden Unternehmen für Tests zur Verfügung.

Energieautarke IoT-Kommunikation in 5G-Netzen (NB-IoT in 5G)

Energy Harvesting macht Kabel zur Stromversorgung oder das Nachladen von Batterien in mobilen Geräten überflüssig. Vibrationen an Geräten, Maschinen und Bauwerken oder Temperaturunterschiede zwischen Rohren, Leitungen, Heizkörpern oder Ventilen und der Umgebung können genutzt werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Auch der Einsatz von Solarzellen ist Indoor wie Outdoor zur Energieerzeugung möglich. Diese elektrische Energie kann direkt zur Versorgung von kleinen elektronischen Systemen verwendet werden.

© Fraunhofer IIS

Mit Energy Harvesting kann nun auch ein NarrowBand-IoT-Modul, das in einem 5G-Netz Versorgungsdaten erfasst und übermittelt, versorgt werden. Damit die Module und Sensoren energieautark betrieben werden können, wurden sie speziell vermessen und energetisch optimiert. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten, nicht nur sogenannte LPWANs (Low Power Wide Area Networks), sondern auch andere Funksysteme mit höherem Energieverbrauch und weitergehenden Funktionalitäten, etwa einer bidirektionalen Kommunikation, mit Umgebungsenergie zu versorgen. Auch der Betrieb in einem öffentlichen Netz wird dadurch ermöglicht.

Intelligente Schraubverbindung

Intelligente Schrauben erhöhen die Sicherheit bei Brücken und Gerüsten oder an Windkraftanlagen.Die intelligente Schraubverbindung ermöglicht die drahtlose und energieautarke Überwachung von Verbindungen an sicherheitsrelevanten Strukturen wie z. B. Brücken oder Gerüsten ganz ohne weitere Infrastruktur.

© Fraunhofer IIS

Dabei misst ein Sensorsystem durch die Änderung des elektrischen Widerstands Krafteinwirkungen auf die Schraubverbindung und ermittelt durch die Druckdifferenz, ob sich die Schraube gelöst hat. Mit dem mioty®-Funkprotokoll überträgt der Sensor die Belastungsdaten. Durch die Integration von Energy Harvesting in die vom Fraunhofer IIS entwickelte mioty®-LPWAN (Low Power Wide Area Network)-Technologie ist eine energieautarke und zuverlässige Erfassung sowie Übertragung von Sensordaten möglich. Aus minimalen Temperaturunterschieden kann die für die Datenübertragung notwendige Energie für die Sensoren erzeugt werden.

mioty® – Drahtlose LPWAN-Technologie

Robuste Funksysteme werden zur Übertragung von Sensordaten und Steuerinformationen in Netzwerkstrukturen verwendet. In Zeiten von Internet of Things (IoT) werden Personen und Dinge intelligent miteinander vernetzt und führen somit zu Innovationen im Bereich Industrie 4.0 und Smart City.

© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs
Mit der drahtlosen MIOTY-Technologie können Sensordaten über bis zu 15 Kilometer übertragen werden.

Das vom Fraunhofer IIS entwickelte IoT-Protokoll (mioty®) setzt hierbei neue Maßstäbe im Bereich der drahtlosen Datenübertragung hinsichtlich Skalierbarkeit, Kosteneffizienz, Reichweite, Übertragungssicherheit und Batterielebensdauer.

Der Lösungsansatz ist ein asymmetrisches Übertragungsverfahren das sogenannte Telegramsplitting mit vielen einfachen IoT-Knoten ("End-Points") sowie zentralen Basisstationen.

Die robuste Datenübertragung 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.

Mobiles 5G-Campusnetz

Mit einem eigenen Campusnetz erhalten Betriebe ein maßgeschneidertes 5G-Netz mit garantiert verfügbarer Bandbreite, geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit. Ob sich der Aufbau und Betrieb eines eigenen 5G-Campusnetzes lohnt, können Unternehmen vorab ganz einfach mit dem mobilen Campusnetz des Fraunhofer IIS in Erfahrung bringen.

© Fraunhofer IIS / Paul Pulkert

Das mobile Campusnetz ist ein standardkonformes Netz zur einfachen und zeitlich begrenzten Erprobung von 5G-Anwendungen. Das kompakte Netzequipment ist transportabel und somit nahezu überall einfach und schnell aufgebaut. Es besteht aus einer 5G-Basisstation und dem Kernnetz sowie einer Antenne und einer entsprechenden Funkeinheit (Radio Head). Die Basisstation und das Kernnetz laufen als integrierte Softwarelösung auf einem lokalen Rechner (Edge-Lösung).
Über die Antenne und den Radio Head wird eine lückenlose Netzabdeckung innerhalb einer Reichweite von einigen hundert Metern realisiert. Die aufgespannte 5G-Zelle stellt dabei bis zu 100 MHz Bandbreite zur Verfügung. Darüber hinaus ist eine Erweiterung um eine weitere Zelle möglich, um beispielsweise In- und Outdoorbereiche auf einem Gelände gleichermaßen zu versorgen.