Protocol Stacks

Der Wireless M-Bus Protocol Stack ist konform zum Wireless M-Bus  / OMS Standard und verfügt zusätzlich über professionellen Support. Er überzeugt mit einem geringen Verbrauch, sowie exzellenter Modularität und Skalierbarkeit bei gleichzeitig hohem Funktionsreichtum.

wireless M-Bus Stack

Der mioty^® Protocol Stack ist eine effiziente und insbesondere robuste sowie skalierbare Lösung für moderne IoT Konnektivität. Er implementiert die innovative Technologie des Telegramm Splitting und setzt damit neue Maßstäbe im Bereich der drahtlosen Datenübertragung.

Der LoRaWAN^®  Protocol Stack ist eine Weiterentwicklung des Open Source LoRaWAN^® Stack. Er ist auf eine leistungsfähige industrielle Nutzung in komplexen Umgebungen mit hohen Anforderungen an die Sicherheit bei gleichzeitig maximaler Performance abgestimmt.

Unsere Multi-Stacks bieten die Möglichkeit, zwischen zahlreichen Stacks und Funkstandards wie z.B. mioty^®, LoRaWAN^®, wireless M-Bus, OMS, Sigfox u.a. zu wählen. Durch diese flexible Lösung erreichen Sie das Maximum an Nutzbarkeit wenn Sie Ihr Produkt mit dem Internet der Dinge (IoT) verbinden.

FUNKTIONSWEISE EINES PROTOCOL STACKS

Ein Protocol Stack befähigt Geräte wie beispielsweise Sensoren oder Zähler, Daten per Funk zu übermitteln. Die Software wird Protocol Stack genannt, da diese zur besseren Abgrenzung und Wartbarkeit in Schichten – sogenannte Layer – aufgeteilt ist. Jede Schicht hat, abhängig vom jeweiligen, technologiespezifischen Protokoll, eine spezielle Aufgabe inne: z. B. den korrekten Kanalzugriff gemäß Regularien, die Adressierung von Empfängern, die Formatierung der Nutzdaten u.v.m.. 

Der Protocol Stack befindet sich für das Auge unsichtbar auf einem Mikrocontroller innerhalb des jeweiligen Gerätes. Über einen Funkchip oder eine im Mikrocontroller integrierte Funkschnittstelle ermöglicht er die drahtlose Übermittlung (z. B. unter Nutzung von Low Power Wide Area Network (LPWAN) Technologien) der ausgelesenen Gerätedaten an ein IoT-Netzwerk. Somit stehen die Daten einer Vielzahl von Geräten auch über größere Entfernungen hinweg in nutzungsangepassten Abständen bis hin zur Echtzeit für den Endanwender zur Verfügung.

Protocol Stacks zielen auf die Automatisierung von zuvor manuell gesteuerten, meist operativen Prozessen ab. Da die Automatisierung in jedem Bereich stattfindet, haben Protocol Stacks ein breites Anwendungsspektrum und können für eine Vielzahl von Anwendungsfällen angepasst werden. Durch die großflächige Vernetzung von Geräten, die selbstständig miteinander kommunizieren, lassen sich zahlreiche Prozesse vereinfachen, besser steuern und beschleunigen.

Software-basierte Kommunikation ist daher in jedem Bereich einsetzbar. Das Anwendungsszenario bestimmt die passende Software. Mit unseren Standard-Produkten ermöglichen wir einen einfachen und komfortablen Einstieg, um Ihr IoT-Netzwerk mit Konnektivität auszustatten.

Mögliche Anwendungsszenarien

• Zählerfernauslesung (Wasser, Gas, Strom, Wärme,…)
• Leckage-Erkennung und Alarmierung
• Zustandsüberwachung
• Vorausschauende Instandhaltung
• Exploration und Überwachung von Öl-/Gasfeldern
• Maschinenüberwachung
• Überwachung der Infrastruktur

Kommunikationsmodul

Das Kommunikationsmodul übernimmt die Kommunikation mit dem Netzwerk der gewählten Technologie. So ist es möglich, eine bereits bestehende Sensor-Hardware mit genügend Platz im Gehäuse ohne große Änderungen mit einer Funkschnittstelle auszurüsten. Über unterschiedliche Schnittstellen, wie zum Beispiel UART oder SPI, wird dann das Kommunikationsmodul an die Sensor-Hardware angebunden. Fällt die Wahl auf das Kommunikationsmodul, gibt es drei Möglichkeiten: 

• Verwendung eines vorprogrammierten Funkmoduls,
• Nutzung des Protocol Stack als Firmware in der Modem-Version und
• Nutzung des Protocol Stack als Software-Bibliothek und Entwicklung von kundenspezifischer Firmware für das Funkmodul.

Der Vorteil dieses Ansatzes liegt vor allem im geringen Integrationsaufwand und dem geringen Risiko für Überraschungen bei der Zertifizierung des Gerätes. 

ZWEI-CHIP-DESIGN

Eine Alternative zum Kommunikationsmodul ist die Integration eines dedizierten Mikrocontrollers nebst Funk Chip bzw. einer System-On-Chip Lösung, die speziell für die Kommunikation eingesetzt wird. In der Architektur unterscheidet sich das Zwei-Chip-Design nicht von der des Kommunikationsmoduls, jedoch ist diese Variante platz- und kostensparender. 

Softwareseitig ist das Zwei-Chip-Design im Vergleich zur Integration eines Kommunikationsmoduls gleichermaßen einfach. Jedoch ist der Integrationsaufwand hinsichtlich der Hardware etwas höher, da eine entsprechende Platine entwickelt werden muss und damit auch die Aufwände für die Produktzertifizierung steigen. 

ONE-CHIP-DESIGN

Der am stärksten integrierende Lösungsansatz ist der Einsatz einer Technologie-konformen Hardware, auf der die Sensoranwendung ausgeführt werden kann. Bei dieser Variante wird lediglich ein Baustein für die Anwendung und die Kommunikationssoftware benötigt und eine Software-Bibliothek wird in die eigene Sensor-Firmware integriert. Diese Bibliothek implementiert das Übertragungsprotokoll und übernimmt auch die Ansteuerung des Funkchips bzw. des Funkteils bei einer System-On-Chip Lösung. 

Der Vorteil dieses Lösungsansatzes liegt offensichtlich in den Einsparungen bezüglich der Hardware-Kosten sowie im geringsten Platzbedarf der verschiedenen Möglichkeiten. Jedoch sind die Einmalkosten für die Entwicklung bei dieser Variante deutlich höher, denn es muss ein eigenes und nicht selten ein produktspezifisches Hardware-Design entwickelt werden.

In Summe ist diese Architektur insbesondere für hochvolumige Produkte interessant, die vor allem möglichst geringe Kosten pro Gerät erfordern. 

MIKROCONTROLLER / SYSTEM-ON-CHIP

• STMicroelectronics
  STM32WLE/WL55, STM32L0 family
• Texas Instruments
  CC1310, CC1350, CC1312, CC1352R
• Silicon Laboratories
  EFM32G210, EFR32FG14, EFR32FG23

RADIO TRANSCEIVER

• STMicroelectronics
  S2-LP
• Semtech
  SX1272, SX1276, SX1261, SX1262, SX1268
• Silicon Laboratories
  Si4463E