05.02.2026 – Im stadtweiten LoRaWAN-Netz der Stadtwerke Bielefeld werden schon heute mehr als 6.000 Wärmezähler ausgelesen, ein weiterer Ausbau ist geplant. Betrieben, überwacht und optimiert wird die Infrastruktur mit einer Lösung von Digimondo.
Im LoRaWAN-Netz der Stadtwerke Bielefeld sollen künftig noch deutlich mehr Verbrauchszähler ausgelesen werden. (Foto: EdLantis / stock.adobe.com)
LoRaWAN-Netzwerke haben seit gut fünf Jahren einen festen Platz in der Versorgungsinfrastruktur. Der offene Funkstandard verbindet hohe Reichweiten und gute Gebäudedurchdringung mit niedrigem Energieverbrauch und ermöglicht es, tausende Sensoren und Geräte kostengünstig und flächendeckend zu vernetzen.
Bundesweit sind zahlreiche kleinere und größere LoRaWAN-Netze in Betrieb – so auch bei den Stadtwerken Bielefeld, die heute ein flächendeckendes Netzwerk mit 60 Gateways aus einem eigenen Rechenzentrum betreiben. „Wir sind 2020 gestartet und haben zunächst einmal verschiedene Anwendungen erprobt, darunter zum Beispiel die Überwachung von Wasserschächten oder Kurzschlussanzeigern“, berichtet Jan Breucker, der als IT-Fachmann bei den Stadtwerken Bielefeld auch die LoRaWAN-Infrastruktur und -Datenprozesse betreut. „Im Ergebnis hat sich die Fernauslesung von Wärmezählern für unsere internen Prozesse als die mit Abstand interessanteste Option erwiesen und wir haben dafür die nötige Infrastruktur aufgebaut“, führt er aus. Samira Klinner, Leiterin Messstellenbetrieb, ordnet diese Entscheidung ein: „Der Einsatz von LoRaWAN im Messwesen ermöglicht uns Wechsel- und Ableseprozesse auf die Anforderungen der Zukunft auszurichten.“ Inzwischen werden mehr als 6.000 Zähler im Stadtgebiet per LoRaWAN ausgelesen – und ein weiterer Ausbau ist geplant. „Neben mehreren Tausend neuen Wärmezählern möchten wir auch 15.000 Wasserzähler integrieren“, lässt Breucker wissen.
Durch eine einheitliche Visualisierung wird der Status der Netzabdeckung auf einen Blick ersichtlich. (Foto: DIGIMONDO GmbH)
Transparenz für den Ausbau
Im Zuge dieser Entscheidung wurde aber auch klar: Netzwerke dieser Größenordnung können im Blindflug nicht effizient betrieben werden – insbesondere, wenn abrechnungsrelevante Daten oder Steuerbefehle übermittelt werden. „Es hatte vereinzelt Fehler gegeben, die wir nicht wirklich einordnen konnten“, berichtet Jan Breucker. „Das machte uns bewusst, dass wir einen systematischen Überblick über die Netzqualität und die Performance bei der Datenübertragung brauchen“, führt er aus. „Nur so können wir Probleme erkennen und beheben, bevor sie beim Kunden durchschlagen – und vor allem auch die Erweiterung effizient umsetzen.“
Tatsächlich lohnt es sich, LoRaWAN- Netze systematisch zu überwachen, wie Dr.-Ing. Marco Cimdins von Digimondo erläutert, denn neben zahlreichen Vorteilen birgt die einfache Technik auch einige typische Fehlerquellen: „Zum einen können natürlich auch LoRaWAN-Sensoren oder -Gateways technische Defekte haben. Zudem besteht auf den offenen, intensiv genutzten Frequenzbändern, die diese Geräte nutzen, zunehmend das Risiko von Überlastungen, Kollisionen, Interferenzen oder Rauschen.“ Aufgrund des spezifischen Sende- und Empfangsverhaltens der Hardware fielen solche Probleme oft erst viel zu spät auf. „Und sie werden umso wahrscheinlicher, je größer und komplexer das Netz wird“, so Cimdins weiter. In der Praxis kommen dann Daten und Steuerbefehle nicht an, neue Geräte verbinden sich nicht mehr, die Reichweite der Sensoren nimmt ab und die Sendezeiten steigen, was wiederum zu höheren Batterieverbräuchen führt. Das Netz wird schlecht ausgenutzt und kann schlimmstenfalls in seiner Gesamtheit instabil werden, so der Funkexperte.
Infrastruktur im Blick
Um solche Risiken zu vermeiden, setzten die Stadtwerke Bielefeld gemeinsam mit Digimondo eine umfangreiche Monitoringlösung auf. Diese basiert auf der niotix-Plattform des Hamburger Unternehmens und sorgt dafür, dass die vorhandene LoRaWAN-Infrastruktur über ein komfortables Dashboard kontinuierlich im Blick ist. Gleichzeitig ermöglicht es die Software, Optimierungen und Erweiterungen des Netzes zu simulieren und in der Umsetzung faktenbasiert zu bewerten.
Sensoren, Gateways und Server
Das Monitoring umfasst zum einen die verbauten Sensoren, die über vorhandene Templates schnell hinterlegt und bei Änderungen zusammenhängend synchronisiert werden können. „Wir kontrollieren die Signalqualität anhand von vier Parametern mit vorgegebenen KPIs, so dass für den Nutzer sofort ersichtlich wird, wie gut der Sensor beispielsweise die Wärmeverbrauchsdaten überträgt – und wo möglicherweise ein Problem liegt“, erklärt Dr. Marco Cimdins.
Konkret überwacht die Lösung den sogenannten RSSI (Received Signal Strength Indicator), mit dem die Stärke des empfangenen Funksignals gemessen wird, sowie die SNR (Signal-to-Noise-Ratio), die das Verhältnis zwischen dem gewünschten Signal und dem Hintergrundrauschen beschreibt. „Wir sehen diese Werte auf einer Karte und können sofort beurteilen, wie gut die Netzabdeckung an der fraglichen Messstelle ist“, ergänzt Jan Breucker. „Das hilft uns nicht nur im laufenden Betrieb. Gleichzeitig bekommen wir gute Hinweise, wo im Zuge unserer geplanten Erweiterungen eventuell Nachrüstungen notwendig sind.“ Ebenfalls im Blick ist der SF (Spreizfaktor) der Sensoren, der Auskunft über die Sendegeschwindigkeit und Reichweite des Signals gibt, sowie die PER (Packet Error Rate), die die Anzahl verlorener Datenpakete anzeigt. „Diese beiden Werte sollten natürlich möglichst gering sein – anderenfalls gibt es Effizienzprobleme, denen wir nachgehen müssen,“ so Breucker.
Auch die verbauten Gateways können im Dashboard live überwacht werden. „Hier wird sichtbar, ob die einzelnen Geräte aktiv oder inaktiv sind, und wie hoch ihre Auslastung ist“, erläutert Funkexperte Dr. Cimdins. „Außerdem stellen wir die Anzahl der empfangenen Uplinks und Downlinks sowie der Verbindungsanfragen dar, welche die Gateways erhalten und annehmen.“ In der Visualisierung werden kritische Muster sofort ersichtlich – etwa, wenn ein Gateway keine Daten mehr empfängt oder dauerhaft am Limit arbeitet. Eine ungleichmäßige Lastverteilung dagegen deutet darauf hin, dass der Standort des Gateways optimiert werden könnte.
Darüber hinaus überwacht die Lösung die Performance des LoRaWAN-Netzwerkservers firefly, der die Prozesse der Datenkommunikation steuert, sowie der IoT-Plattform niotix, die das Datenmanagement übernimmt.
Nutzen für Betrieb und Ausbau
Die Überwachung der Gateways liefert frühzeitig Hinweise auf Fehlfunktionen. (Foto: DIGIMONDO GmbH)
Inzwischen haben die Stadtwerke Bielefeld das Gateway-Monitoring für ihr LoRaWAN-Netz aufgebaut – und wurden unmittelbar fündig: „Wir konnten erstmals Engpässe und Überlastungen sichtbar machen – und zeigen, welche Effekte durch die Wartung einzelner Gateways erzielt wurden“, berichtet Jan Breucker. So zeigte sich etwa, dass ein Gateway, das oft keine Daten empfing, bei Frost plötzlich funktionierte. Eindringende Feuchtigkeit wurde vermutet, gefunden und beseitigt. „Ohne die Überwachungslösung hätten wir das Problem vermutlich nicht so schnell bemerkt und behoben“, vermutet Breucker.
Um mögliche Engpässe zu beseitigen und die Infrastruktur effizienter zu betreiben, analysieren Jan Breucker und sein Team aktuell auch die Netzausleuchtung anhand der Spreizfaktoren und Paketfehler-Raten der Sensoren. „Da wir sehr detailliert sehen, wo es Probleme gibt, können wir im Feld ganz gezielt vorgehen und beispielsweise testen, ob ein neues Gateway Verbesserungen bringt“, berichtet der IT-Fachmann. Auch die Erweiterungen werden anhand der Informationen zur Netzqualität besser planbar: „So können wir beispielsweise die Installation der neuen Zähler beim Turnuswechsel in besonders gut abgedeckten Gegenden starten und parallel vorhandene Schwachstellen im Netz beseitigen.“
Das genaue Vorgehen ist noch in Planung, doch Jan Breucker sieht dem geplanten Ausbau inzwischen positiv entgegen. Er ist sich sicher, dass sich weitere wirtschaftliche Use Cases im Großraum der Stadt Bielefeld umsetzen lassen. (pq)