Mioty|采用報文分割(Telegram Splitting)以提高抗干擾能力的無線通信技術【無線通信小百科】


1、什么是Mioty

在物聯網(IoT)快速發展的背景下,低功耗廣域網(LPWAN)技術成為連接海量設備的關鍵。LPWAN具有低功耗、低成本、廣覆蓋和強抗干擾能力等特點,使其特別適用于大規模、遠距離、低數據速率的IoT應用。作為新一代LPWAN技術,Mioty采用獨特的Telegram Splitting多址接入方式,顯著提升抗干擾能力和網絡可靠性,為未來物聯網通信提供高效、穩定的解決方案。

Mioty的名稱來源于“My IoT”(我的物聯網,My Internet of Things)的縮寫演變,由德國弗勞恩霍夫研究所開發,旨在突破傳統無線連接的局限性。2020年,該技術被歐洲電信標準協會(ETSI)正式采納為TS 103 357標準,并成為ETSI認可的唯一LPWAN協議。為了推動Mioty在全球的商業化應用,弗勞恩霍夫研究所聯合全球芯片、模塊、網絡及系統解決方案提供商,共同成立了Mioty聯盟,致力于推廣和發展這一技術。

2、Mioty的特點

相比傳統的低功耗廣域網(LPWAN)協議,Mioty 采用了一種獨特的基于軟件的通信方式,其核心技術是Telegram Splitting(報文分割)。這一技術的關鍵在于,發送端會將數據包拆分為多個較小的數據塊,并在不同的時間點和不同的頻率上分別傳輸。即使部分數據塊在傳輸過程中受到干擾或丟失,接收端仍能成功重組完整的數據包,確保通信的可靠性。這種技術極大提升了抗干擾能力,尤其適用于密集設備環境和工業應用。

在典型的 Mioty 網絡架構中,終端設備采集數據后,通過無線通信將信號傳輸至基站,隨后數據會經過服務中心,最終到達應用層。

通常來說一個數據包如果在發送的過程中不巧遇到強烈干擾,會導致其完全無法在接收端恢復出來,從而導致通信失敗。而Mioty的做法是,將一個數據包拆分成多個數據塊,然后在不同的時間和頻率上對數據塊進行分別重復發送。那么即使其中一些數據塊受到干擾丟失,接收端仍然可以成功重建完整消息。

而且,它的數據上傳機制里面基站網關設備并不調度終端傳感器的發送時間,而是由傳感器自主決定何時發送數據,而網關只需要被動接收。每個終端發送的數據的時間并不一致,大家發送的數據包都被拆分成了小數據塊,并且可能隨機選擇不同的頻段中發送,基站會持續掃描頻譜以查找大量子數據包,并將它們重新組合成完整的消息。

由于每個數據塊在傳播時占用很小的時隙,大大降低了設備間發送消息發生時間沖突的可能性,即使出現了設備間發送消息時間上的重疊,由于發送時載波采用的是跳頻方式,也就是會隨機選擇跳變的載波頻率,使得數據包在時間和頻率上同時重疊的概率大大降低。并且在傳輸中Mioty采用了復雜的前向糾錯 (FEC) 技術,接收器只需要正確接收到50%的數據包即可完全重建信息。這減少了由于干擾而損壞數據接收的概率,提高了抗干擾能力。

3、Mioty技術參數以及主要優點

Mioty 采用了Sub-GHz 頻段(如 868 MHz、915 MHz,不需要申請許可就可使用,適合大范圍物聯網應用。它采用超窄帶(UNB)調制技術,一個典型的100 kHz 傳輸信道被劃分為24或25個3 kHz 寬的子信道,支持最高500 bit/s 的數據傳輸速率,適用于小數據包的高效傳輸。在移動性方面,即使設備移動速度高達120公里/小時仍能保持穩定連接,適合車聯網等高移動性應用。它具備很強的網絡可擴展性,每個網絡可支持高達100 萬臺設備,每日最多傳輸150萬條消息;每條消息功耗低至17.8μWh,設備可用一節AA電池運行20年以上。在覆蓋范圍方面,在城市環境可達5公里,農村地區可達20公里,具備了優秀的信號穿透力,使用少量基站即可實現大面積覆蓋。

4、Mioty技術與其他LPWAN技術對比

從表格對比可以看出,Mioty 相較于其他幾個主流 LPWAN 技術,具備更強的抗干擾能力、更高的接入容量以及更長的設備電池續航時間。由于數據傳輸中采用了超窄帶調制和報文分割,通信速率相對較低,這主要是實現其低功耗和廣覆蓋,和強抗干擾能力的設計目標。它更適合物聯網應用中像傳感器、計量設備等僅需傳輸少量數據的場景。 如果您的應用需要更高的數據傳輸速率,可能需要考慮其他物聯網通信技術。


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