LoRaWAN einfach erklärt
Große Reichweite, geringer Energieverbrauch und vielseitige Einsatzmöglichkeiten: LoRaWAN ist eine wichtige Funktechnologie für das Internet der Dinge. Aber wie funktioniert sie und wo wird sie bereits eingesetzt?
Wir leben in einer zunehmend vernetzten und digitalen Welt. Immer mehr Alltagsgeräte erhalten eine „digitale Stimme“ und kommunizieren miteinander – sei es ein smarter Wasserzähler oder ein Sensor, der die Luftqualität misst oder ein Gerät, das die Temperatur regelt. Durch das Internet of Things können solche Geräte wichtige Informationen automatisch austauschen und so Abläufe effizienter machen.
Damit diese kleinen Helfer ihre Daten zuverlässig und energiesparend übertragen können, braucht es eine passende Funktechnologie. Genau hier kommt LoRaWAN ins Spiel.
In Wien betreibt Wien Energie gemeinsam mit den Wiener Netzen und der Stadt Wien ein eigenes LoRaWAN-Netzwerk mit rund 500 Funkstandorten. Damit werden zahlreiche innovative Projekte ermöglicht, die den Alltag erleichtern und gleichzeitig die Umwelt schützen. Aber was genau steckt eigentlich hinter LoRaWAN? Und warum spielt diese Technologie für eine moderne Stadt eine so wichtige Rolle?
Was ist LoRaWAN?
LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network. LoRa bezeichnet die Funkmodulation, LoRaWAN das Netzwerkprotokoll, welches die Kommunikation zwischen Endgeräten und Netzwerk regelt. Wie der Name schon verrät, handelt es sich um ein Funknetzwerk mit besonders großer Reichweite. Damit ist es ideal für Anwendungen, bei denen Sensoren an weit entfernten oder schwer zugänglichen Orten installiert sind. Selbst in dicht bebauten Stadtgebieten oder in Kellergeschossen kann die Datenübertragung problemlos funktionieren.
LoRaWAN ist Teil der sogenannten LPWAN-Technologien (Low Power Wide Area Network). Diese zeichnen sich durch besonders stromsparende Übertragung über große Distanzen aus. Dadurch können batteriebetriebene Geräte ohne häufigen Batteriewechsel jahrelang funktionieren. Das ist nicht nur praktisch, sondern auch umweltfreundlich, weil weniger Batterien entsorgt werden müssen.
Es wurde speziell für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) entwickelt.
Wie funktioniert LoRaWAN?
Das LoRaWAN-System besteht aus drei wichtigen Komponenten:
Endgeräte
Geräte, die für das Sammeln der Daten benutzt werden, die dann mittels LoRaWAN übertragen werden. Sie sind meist batteriebetrieben und senden nur kleine Datenmengen, um Energie zu sparen. Sie können Sensoren und/oder Aktoren enthalten. Sensoren messen bestimmte Werte in ihrer Umgebung. Zum Beispiel den Wasserverbrauch, die Temperatur, den Füllstand eines Müllcontainers oder die Position eines Fahrzeugs. Aktoren hingegen führen Aktionen aus, z.B. können sie ein Ventil öffnen oder schließen.
Gateways
Das sind Funkstationen, die so platziert werden, dass sie möglichst viele Endgeräte erreichen. Sie empfangen die Funksignale der Endgeräte und leiten die Daten über eine IP-Verbindung an zentrale Server weiter. Ein Gateway kann die Signale vieler Endgeräte gleichzeitig empfangen und fungiert als Vermittler zwischen den Geräten vor Ort und der Datenverarbeitung.
Netzwerk- und Applikationsserver
Hier werden die empfangenen Daten gesammelt, verarbeitet und gespeichert. Der Netzwerkserver verwaltet unter anderem die Kommunikation im LoRaWAN-Netz; der Applikationsserver verarbeitet die Anwendungsdaten. Je nach Anwendung können die Daten dann visualisiert werden oder dafür genutzt werden, bestimmte Aktionen auszulösen. Etwa um eine Bewässerungsanlage automatisch zu steuern oder den Müllabfahrtsplan anzupassen.
Ein großer Vorteil von LoRaWAN ist die bidirektionale und abgesicherte Kommunikation. Endgeräte können nicht nur Daten senden, sondern auch Befehle empfangen. Dadurch lassen sich Geräte aus der Ferne konfigurieren und Software-Updates durchführen. Dynamisch erzeugte Sitzungsschlüssel, Verschlüsselung und Integritätsprüfungen schützen die übertragenen Daten. Das reduziert den Wartungsaufwand und erhöht Sicherheit und Flexibilität.
Die Übertragung erfolgt in kurzen, energieeffizienten Impulsen, was lange Batterielaufzeiten von über zehn Jahren ermöglichen kann. Die Reichweite ist dabei je nach Umgebung unterschiedlich: In dicht bebauten Stadtgebieten sind etwa 2 Kilometer möglich, in ländlichen Regionen oder offenen Flächen sogar über 15 Kilometer.
LoRaWAN im Vergleich zu anderen Funktechnologien
LoRaWAN vs. WLAN
WLAN ist ideal für hohe Datenraten und schnelle Verbindungen, zum Beispiel für Internetzugang oder Videostreaming. Dafür ist der Energieverbrauch relativ hoch und die Reichweite begrenzt. Geräte mit dauerhaft aktiver WLAN-Verbindung benötigen häufig eine Stromversorgung oder müssen regelmäßig geladen werden.
LoRaWAN dagegen überträgt nur kleine Datenmengen, dafür aber über viel größere Distanzen und mit minimalem Stromverbrauch – perfekt für batteriebetriebene oder selbstversorgte (bspw. mit Mini-Photovoltaik) Endgeräte.
LoRaWAN vs. Bluetooth
Bluetooth ist für die Verbindung von Geräten im Nahbereich gedacht, wie zum Beispiel Tastatur und Laptop oder Kopfhörer und Smartphone. Die Reichweite ist gering (bis ca. 10 Meter), dafür ist der Energieverbrauch niedrig.
LoRaWAN ermöglicht dagegen die Vernetzung von Geräten über mehrere Kilometer, was für Stadt- oder Regionalanwendungen entscheidend ist.
LoRaWAN vs. 5G
5G ist die neueste Mobilfunkgeneration mit Höchstgeschwindigkeits-Datenübertragung und niedrigen Latenzzeiten. Das ist ideal für Anwendungen wie autonomes Fahren oder hochauflösendes Streaming. Der Energiebedarf hängt jedoch von Gerät, Netzbedingungen und Nutzung ab und ist im Regefall wesentlich höher.
LoRaWAN ist dagegen auf geringe Datenmengen und lange Batterielaufzeit optimiert.
LoRaWAN vs. LTE-M
LTE-M ermöglicht höhere Datenraten und schnellere Reaktionszeiten. Dafür entstehen eine Abhängigkeit von Mobilfunkanbietern, laufende Vertragskosten und typischerweise ein höherer Energiebedarf.
LoRaWAN verbindet Autonomie mit Ausdauer: Unternehmen können ihr Netz selbst aufbauen, gezielt erweitern und unter eigener Kontrolle betreiben. Ein Mobilfunkvertrag pro Endgerät ist nicht erforderlich. Dank des besonders energieeffizienten Betriebs können Sensoren über viele Jahre mit einer Batterie betrieben werden.
So ermöglicht LoRaWAN eine unabhängige, wartungsarme und langfristig kosteneffiziente IoT-Infrastruktur.
Anwendungsbeispiele für LoRaWAN
LoRaWAN in der Smart City
LoRaWAN ist eine Schlüsseltechnologie für smarte Städte. In Wien wird es beispielsweise genutzt, um Wasserzähler automatisch auszulesen, die Luftqualität zu messen und vieles mehr. Zahlreiche Projekte werden von Wien Energie und den Wiener Stadtwerken ermöglicht und unterstützt, unter anderem die folgenden:
Wir unterstützen die MA48 beim Mulden-Tracking. Mit LoRaWAN-GPS-Tracker können Müllmulden in der ganzen Stadt in Echtzeit lokalisiert werden. So weiß man immer genau, wo welche Mulde steht, und kann die Abholung effizienter planen. Das spart Zeit, Kosten und schont die Umwelt.
Mit der Stadt Wien und weiteren Partnern arbeiten wir gemeinsam am „Internet of Trees“. Hier werden Bäume mit LoRaWAN-Sensoren ausgestattet, die wichtige Umweltdaten wie Bodenfeuchte, Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfassen. So können Stadtgärten und Grünflächen besser gepflegt und bewässert werden – ganz gezielt und ressourcenschonend. Das hilft nicht nur den Bäumen, sondern verbessert auch das Stadtklima und die Lebensqualität für alle.
LoRaWAN in der Industrie und Logistik
In Industrieanlagen und Logistikzentren helfen LoRaWAN-Sensoren, den Zustand von Maschinen zu überwachen und frühzeitig Wartungsbedarf zu erkennen. So können Ausfälle vermieden werden, was die Produktion sicherer und effizienter macht.
Auch in der Logistik ermöglicht die Technologie die Ortung von Fahrzeugen oder Containern – selbst auf weitläufigen Firmengeländen.
LoRaWAN in Landwirtschaft und Umweltmonitoring
In der Landwirtschaft nutzt man LoRaWAN-Sensoren, um Bodenfeuchte, Temperatur oder Niederschlag zu messen. So kann die Bewässerung genau an den Bedarf angepasst werden, was Wasser spart und Erträge sichert.
Auch im Umweltmonitoring werden mit LoRaWAN Luftqualität, Lärmpegel oder Wasserstände erfasst, um die Umwelt besser zu schützen und rechtzeitig auf Veränderungen reagieren zu können.
LoRaWAN für Wasserzähler und Verbrauchsmessung
Viele Haushalte und Unternehmen in Wien nutzen bereits Smarte Wasserzähler, die Verbrauchsdaten automatisch über LoRaWAN übertragen. Das erleichtert die Ablesung, macht sie genauer und ermöglicht eine bessere Verbrauchskontrolle.
