Pitkän kantaman IoT-vallankumous: Kuinka LoRaWAN muuttaa älykaupunkeja ja maatiloja

• Yli 350 miljoonaa LoRaWAN-laitetta ja anturia oli yhdistetty maailmanlaajuisesti vuoden 2024 puoliväliin mennessä, ja ennusteiden mukaan määrä ylittää 3,5 miljardia vuoteen 2030 mennessä.
• LoRa Alliance perustettiin vuonna 2015, LoRaWAN hyväksyttiin virallisesti maailmanlaajuiseksi ITU-standardiksi vuoden 2021 lopulla, ja ekosysteemiin kuuluu yli 500 jäsenyritystä.
• LoRaWAN käyttää tähtien tähdistä -topologiaa, jossa päätelaitteet lähettävät dataa yhdyskäytäville, jotka välittävät sen keskitetylle verkkopalvelimelle, ja mikä tahansa yhdyskäytävä kantaman sisällä voi vastaanottaa laitteen lähetyksiä.
• LoRaWAN mahdollistaa erittäin pitkän kantaman ja alhaisen virrankulutuksen: yhdyskäytävät kuulevat signaaleja 2–3 km päästä tiheissä kaupunkiympäristöissä, yli 15 km maaseudulla, jopa 30 mailin (48 km) näköyhteydellä ihanteellisissa olosuhteissa, ja anturien tyypillinen paristonkesto on 5–10 vuotta.
• LoRaWAN toimii luvattomilla ISM-taajuusalueilla (esim. 868 MHz Euroopassa ja 915 MHz Pohjois-Amerikassa) alueellisten sääntöjen, kuten Euroopan 1 % käyttöaikarajan, mukaisesti, mahdollistaen yksityiset verkot ja yhdyskäytävien hinnat muutamasta sadasta dollarista.
• Montevideo, Uruguay, on ottanut käyttöön 70 000 LoRaWAN-yhdistettyä katuvaloa 200 km² alueella vähentääkseen energiankulutusta jopa 80 %.
• Opelikassa, Alabamassa, seitsemän LoRaWAN-antennia kattavat 52 neliömailin alueen, verkottaen anturit rautateiden ja muun kaupunkirakenteen varrella minimaalisella määrällä yhdyskäytäviä.
• Maatiloilla LoRaWAN tukee maaperän kosteuden ja ilmaston antureita Australiassa vedenkäytön tehostamiseksi ja satojen parantamiseksi, ja eurooppalaisilla viinitiloilla sekä Château Kefrayassa Libanonissa on otettu käyttöön viiniköynnös- ja maaperäanturit kastelun optimointiin.
• Vuoteen 2024 mennessä LoRaWAN-yhteyttä avaruudesta tarjosi vähintään kolme yritystä, mukaan lukien Lacuna Space ja Wyld Networks, muuttaen satelliitit LoRaWAN-yhdyskäytäviksi.
• Konvergenssi ja yhteentoimivuus etenevät: Sigfox-operaattorit liittyivät LoRa Allianceen vuonna 2023 UnaBizin kautta, ja käynnissä on hankkeita IPv6:n tuomiseksi LoRaWAN-verkkoihin sekä sääntelytyöryhmä spektrin ja vaatimustenmukaisuuden koordinointiin.

Hiljainen vallankumous kaupunki- ja maatilayhteyksissä

Kuvittele katuvalot, jotka säätävät itseään automaattisesti energian säästämiseksi, tai viljelykasvit, jotka kertovat viljelijöille, milloin ne tarvitsevat vettä – kaikki langattoman verkon kautta, joka ulottuu mailien päähän ja toimii pienillä paristoilla vuosien ajan. Tämä on LoRaWANin (Long Range Wide Area Network) lupaus, vähävirtaisen IoT-verkkoteknologian, joka hiljaisesti mahdollistaa älykaupungit ja älymaatilat ympäri maailmaa. Viime vuosina LoRaWAN on noussut johtavaksi IoT-alustaksi, ja vuoden 2024 puolivälissä yli 350 miljoonaa laitetta ja anturia oli yhdistetty maailmanlaajuisesti lora-alliance.org. Alan asiantuntijat ennustavat, että vuoteen 2030 mennessä LoRaWAN auttaa viemään vähävirtaiset IoT-yhteydet yli 3,5 miljardin, mahdollistaen aidosti “massiivisen IoT:n” maailmanlaajuisesti lora-alliance.org. Tässä raportissa perehdytään siihen, miten LoRaWAN toimii, miksi sillä on etuja muihin teknologioihin verrattuna ja miten sitä otetaan käyttöön kaupunkikaduista maaseudun pelloille – muuttaen liikennettä, jätehuoltoa, kastelua, karjaseurantaa ja paljon muuta samalla.

“LoRaWAN on vakiinnuttanut asemansa perustavanlaatuisena ja markkinoiden johtavana LPWAN-teknologiana… Teemme Massiivisesta IoT:stä todellisuutta ja laajennamme käyttöönottoja nopeasti.” – Alper Yegin, LoRa Alliancen toimitusjohtaja (2024) lora-alliance.org

Mikä on LoRaWAN? Arkkitehtuuri & keskeiset ominaisuudet

LoRaWAN on avoin protokolla ja verkkoarkkitehtuuri, joka on suunniteltu yhdistämään vähävirtaisia, pitkän kantaman laitteita internetiin. Se pohjautuu LoRa-teknologiaan (lyhenne sanoista “Long Range”), joka on Semtechin kehittämä langaton radiomodulaatiotekniikka. Yksinkertaisesti sanottuna LoRa on erityinen radiolähetystapa – chirped spread-spectrum -modulaatiolla – jonka ansiosta pienet laitteet voivat lähettää dataa useiden kilometrien päähän kuluttaen hyvin vähän virtaa tektelic.com. LoRaWAN on viestintäprotokolla ja järjestelmäarkkitehtuuri, joka toimii LoRa-radion päällä ja määrittelee, miten laitteet liittyvät verkkoon, miten data salataan ja miten verkon palvelimet hallitsevat dataastatetechmagazine.com.

Verkkoarkkitehtuuri: LoRaWAN käyttää tähtien tähti -topologiaa. Pienet langattomat sensorit (“päätesolmut”) kentällä lähettävät dataa LoRa-radion kautta lähistöllä oleville yhdyskäytävillä (myös tukiasemat). Nämä yhdyskäytävät ovat yksinkertaisia välityslaitteita – ne välittävät sensoridatan internetin tai muun taustaverkon kautta keskusverkkopalvelimelle statetechmagazine.com. Verkkopalvelin tunnistaa laitteet, suodattaa kaksoiskappaleet ja ohjaa datan oikeille sovelluspalvelimille, jotka hyödyntävät tietoa (esimerkiksi älykaupunkien hallintapaneeli tai viljelijän kastelunohjaussovellus). Tämä arkkitehtuuri mahdollistaa sen, että yksi yhdyskäytävä voi käsitellä tuhansia laitteita, ja useat yhdyskäytävät voivat tarjota päällekkäistä peittoa sisäänrakennetulla redundanssilla iotforall.com. Tärkeää on, että LoRaWAN-laitteet eivät yhdistä yhteen kiinteään yhdyskäytävään – sen sijaan minkä tahansa laitteen lähetys voidaan vastaanottaa millä tahansa LoRaWAN-yhdyskäytävällä kantaman sisällä, mikä maksimoi onnistuneen toimituksen mahdollisuuden ja mahdollistaa laajan alueen kattavuuden.

Alhainen virrankulutus ja pitkä kantama: Kuten nimi kertoo, LoRaWAN on optimoitu erittäin pitkälle kantamalle ja alhaiselle virrankulutukselle. LoRa:n erittäin herkkien vastaanottimien ansiosta LoRaWAN-yhdyskäytävä voi vastaanottaa anturilaitteiden signaaleja monien kilometrien päästä – jopa 2–3 km tiheissä kaupunkiympäristöissä (rakennusten kanssa) ja 15 km tai enemmän maaseudun avoimilla alueilla statetechmagazine.com, atomsenses.com. Ihanteellisissa olosuhteissa Semtech raportoi LoRa-yhteyksistä jopa 30 mailia (48 km) näköyhteydellä maaseudulla statetechmagazine.com. Tämä ylittää selvästi Wi-Fi:n, Bluetoothin ja jopa useimpien matkapuhelinverkkojen kantaman, mahdollistaen kaupunki- tai maatilakohtaisen kattavuuden vain muutamalla yhdyskäytävällä. Samaan aikaan LoRaWAN-laitteet kuluttavat hyvin vähän energiaa: ne ovat suurimman osan ajasta lepotilassa ja heräävät vain lähettämään pieniä datapaketteja. Tyypillinen paristokäyttöinen LoRaWAN-anturi voi toimia 5–10 vuotta yhdellä paristolla tektelic.com – mikä on merkittävä etu sovelluksissa, kuten etäkenttäanturit tai pysäköintimittarit, joissa paristojen usein vaihtaminen olisi epäkäytännöllistä.

Avoin standardi ja tietoturva: LoRaWAN on avoin standardi, jota ylläpitää LoRa Alliance (voittoa tavoittelematon teollisuusryhmä, jossa on yli 500 jäsenyritystä). Itse asiassa LoRaWAN hyväksyttiin virallisesti maailmanlaajuiseksi standardiksi Kansainvälisen televiestintäliiton (ITU) toimesta vuoden 2021 lopulla iotforall.com, mikä korostaa sen kansainvälistä käyttöönottoa. Protokollassa on sisäänrakennettu tietoturva päästä päähän AES-128 -salauksella kaikille viesteille sekä laiteautentikointi huijaamisen estämiseksi statetechmagazine.com. Se tukee myös tärkeitä IoT-vaatimuksia, kuten kaksisuuntaista viestintää (jotta laitteet voivat sekä lähettää anturidataa että vastaanottaa komentoja) sekä laitteiden liikkuvuus- ja paikannuspalveluita (esim. omaisuuden likimääräinen paikannus radiosignaalien avulla) statetechmagazine.com. Nämä ominaisuudet tekevät LoRaWAN:sta sopivan monenlaisiin IoT-sovelluksiin pitäen tiedot turvassa.

Luvaton spektri: LoRaWAN toimii luvattomilla ISM-taajuusalueilla – samalla ilmaisella spektrillä, jota käyttävät esimerkiksi Wi-Fi tai autotallin oven avaajat – tyypillisesti alle GHz:n taajuuksilla, jotka etenevät hyvin. Yleisiä taajuuksia ovat 868 MHz Euroopassa, 915 MHz Pohjois-Amerikassa ja vastaavat alueet Aasiassa ja muualla statetechmagazine.com. Koska spektri on luvaton, kuka tahansa voi perustaa LoRaWAN-verkon ilman taajuuslupien ostamista. Eri alueilla on omat sääntönsä lähetyksille (esimerkiksi Euroopassa laitteiden lähetyksille on asetettu 1 % duty cycle -raja ruuhkan välttämiseksi). LoRaWAN mukautuu alueellisten parametrien avulla noudattamaan paikallisia sääntöjä, ja LoRa Alliance tekee yhteistyötä viranomaisten kanssa spektrin käytön harmonisoimiseksi – jopa laajentaen LoRaWANin uusille alueille, kuten satelliitti-IoT-yhteyksiin (käyttäen satelliitteja LoRaWAN-toistimina) koordinoimalla spektriä ei-maapohjaisille verkoille lora-alliance.org.

Miten LoRaWAN vertautuu muihin IoT-teknologioihin

LoRaWAN kuuluu Low Power Wide Area Networks (LPWANs) -luokkaan, yhdessä vaihtoehtojen kuten Sigfoxin, NB-IoT/LTE-M:n (mobiili-IoT) ja muiden kanssa. Mikä tekee LoRaWANista ainutlaatuisen?

• Erittäin pitkä kantama: Verrattuna lyhyen kantaman langattomiin tekniikoihin (Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth), LoRaWANin kantama on moninkertaisesti suurempi. Yksi LoRaWAN-yhdyskäytävä voi kattaa kokonaisen kaupungin tai kymmeniä neliökilometrejä statetechmagazine.com, kun taas Wi-Fi tai Zigbee kattavat ehkä rakennuksen tai korttelin. Jopa mobiili-IoT:n (NB-IoT) kattavuus rajoittuu yleensä tukiasemien sijaintiin; LoRaWAN mahdollistaa kenen tahansa perustaa pitkäkantaman tukiaseman minne tahansa tarpeen mukaan. Tämä tekee siitä ihanteellisen laajoihin käyttökohteisiin, kuten maatiloille ja suurkaupunkeihin, joissa tarvitaan yhtenäistä kattavuutta – mukaan lukien maanalaiset tai vaikeasti saavutettavat paikat, joihin mobiiliverkot eivät välttämättä yllä iotforall.com. LoRa:n vahva signaalin läpäisykyky mahdollistaa sensorien tavoittamisen kellareissa, kaivoissa tai tiheissä rakennuksissa, joissa korkeamman taajuuden verkot eivät toimi yhtä hyvin iotforall.com.
• Alhainen virrankulutus = Pitkä akun kesto: LoRaWAN-laitteet on optimoitu kuluttamaan vähän virtaa. Ne lähettävät matalilla bittinopeuksilla ja ovat suurimman osan ajasta lepotilassa. Tämä mahdollistaa jopa vuosikymmenen akun keston kentällä tektelic.com. Sen sijaan matkapuhelinmoduulit (jopa NB-IoT) kuluttavat usein enemmän virtaa verkon ylikuormituksen vuoksi, ja lyhyen kantaman radiot kuten Wi-Fi ovat täysin epäkäytännöllisiä monivuotiseen paristokäyttöön. Erään analyysin mukaan LoRaWAN-anturit tarjoavat 3–7 kertaa paremman akun keston kuin vastaavat LPWAN-vaihtoehdot iotforall.com. Pidempi akun kesto tarkoittaa suoraan alhaisempia ylläpitokustannuksia – mikä on valtava tekijä, kun antureita skaalataan tuhansiin. Erään älykaupungin CIO:n sanoin, “Emme halua, että tämä on tänään kiiltävä juttu ja huomenna taakka” ylläpidon kannalta iotforall.com – kriteeri, jossa LoRaWANin vähäinen ylläpitotarve loistaa.
• Kustannustehokas käyttöönotto: Koska LoRaWAN toimii vapaalla taajuusalueella ja verkon infrastruktuurin (yhdyskäytävät ja palvelimet) voi omistaa ja ylläpitää käyttäjä itse tai kolmas osapuoli, kustannukset ovat erittäin joustavat. Kaupunki tai maanviljelijä voi ottaa käyttöön oman yksityisen LoRaWAN-verkkonsa suhteellisen edullisesti (yhdyskäytävälaite voi maksaa vain muutamia satoja dollareita), tai liittyä johonkin monista julkisista LoRaWAN-verkkopalveluista. Kalliita lisensoituja taajuuksia tai matkapuhelinliittymää jokaiselle laitteelle ei tarvita. Verrattuna matkapuhelin-IoT:hen LoRaWAN tarjoaa “joustavat, edulliset verkkoratkaisut” ja vapauden rakentaa yksityisiä, yhteisöllisiä tai hybridiverkkoja tarpeen mukaan iotevolutionworld.com, iotforall.com. Itse asiassa LoRaWAN tukee verkkovierailua ja verkkojen välistä yhteyttä, joten laitteet voivat siirtyä yksityisen ja julkisen peiton välillä saumattomasti iotforall.com. Tämä joustavuus kannustaa kilpailuun ja innovaatioihin – kuten LoRa Alliance toteaa, avoin standardi on luonut suuren palveluntarjoajien ekosysteemin ja auttaa kaupunkeja välttämään toimittajaloukun iotforall.com.
• Tiedonsiirtonopeudet vs. vaihtoehdot: LoRaWANin pitkän kantaman vastineena on alhainen tiedonsiirtonopeus – tyypillisesti vain 0,3 kbps aina noin 50 kbps asti radiosta riippuen (spreading factor). Se on suunniteltu pienille, harvoin lähetettäville datapaketeille, kuten sensorilukemille, ei videon suoratoistoon tai nopeaan tiedonsiirtoon. Tämä on läpimenon suhteen samankaltaista kuin Sigfox ja NB-IoT. LoRaWAN tukee kuitenkin mukautuvia tiedonsiirtonopeuksia ja tarjoaa jopa jonkin verran paikannuskykyä ilman GPS:ää (mittaamalla signaalin kulkuaikaa useiden tukiasemien välillä). Sigfoxin kaltaiset teknologiat ovat ultra-kapeakaistaisia ja viestien määrältään tiukasti rajoitettuja, kun taas LoRaWAN mahdollistaa joustavamman viestien ajoituksen ja suuremmat hyötykuormat. Verrattuna 5G:hen tai Wi-Fi:hin, LoRaWAN ei kilpaile nopeudessa – se voittaa kantamassa, virrankulutuksessa ja yksinkertaisuudessa IoT-tehtävissä.

Yhteenvetona, LoRaWAN on usein oikea työkalu laajoihin sensoriverkkoihin, jotka tarvitsevat laajan kattavuuden edullisesti ja pienellä virrankulutuksella. ”LoRaWANilla on lukuisia etuja verrattuna kilpaileviin IoT-teknologioihin, kuten matkapuhelinverkkoihin, Wi-Fi:hin ja Bluetoothiin,” toteaa eräs IoT-analyytikko viitaten sen pitkään kantamaan, akkuystävällisyyteen, alhaisiin kustannuksiin ja turvallisuuteen iotevolutionworld.com. Se ei korvaa suurikaistaisia verkkoja, mutta kun halutaan yhdistää tuhansia hajautettuja laitteita – älykaupunkien antureita, mittareita, seurantalaitteita, maatalouden valvontalaitteita – LoRaWAN osuu sellaiseen optimaaliseen kohtaan, johon harva muu yltää.

Älykaupunkisovellukset: LoRaWAN kaupunkielämässä

Nykyaikaisissa älykaupungeissa LoRaWANista on tullut ensisijainen ratkaisu kaupunkien infrastruktuurin ja palveluiden yhdistämiseen. Sen kyky kattaa kokonaisia kuntia minimaalisella laite- ja budjettitarpeella tekee siitä ihanteellisen paikallishallinnoille, jotka haluavat hyödyntää dataa tehokkaammin. Beecham Researchin vuoden 2024 toimialaraportti nosti LoRaWANin esiin “kustannustehokkaana, skaalautuvana ja kestävänä yhteytenä” älykaupungeille, ratkoen haasteita kuten saasteet, liikenneruuhkat, jätehuolto ja energiatehokkuus telconews.in. Katsotaan, miten LoRaWAN mahdollistaa nämä käyttötapaukset:

• Älykäs katuvalaistus: Kaupungit ympäri maailmaa päivittävät katuvalojaan älykkäiksi, jotka mukautuvat olosuhteisiin – himmentävät valoa hiljaisina liikennetunteina, ilmoittavat vioista ja säästävät energiaa. LoRaWAN on erinomainen ratkaisu ohjaamaan tuhansia kaupungin laajuisesti sijoitettuja katuvaloja. Esimerkiksi Montevideo, Uruguay ottaa käyttöön yhden maailman suurimmista LoRaWAN-älykatuvalaistushankkeista, yhdistäen 70 000 katuvaloa 200 km² alueella actility.com. Montevideossa LoRaWAN valittiin sen alhaisen kokonaiskustannuksen, turvallisen kattavuuden ja ohjaimien pitkän akun keston vuoksi actility.com. Uusien valojen odotetaan vähentävän energiankulutusta jopa 80 % ja luovan koko kaupungin kattavan LoRaWAN-verkon, jota voidaan laajentaa muihin palveluihin actility.comactility.com. Intiassa ja Lähi-idässä Tata Communications on vastaavasti yhdistänyt satoja tuhansia katuvaloja LoRaWANin kautta viimeaikaisissa älykaupunkihankkeissa talkingiot.io. Käyttämällä pitkän kantaman langatonta yhteyttä kaupungit välttävät jokaisen lampun johdotuksen tai riippuvuuden matkapuhelinverkosta – muutama tukiasema torneissa tai rakennuksissa voi hallita koko kaupungin valaistusta. Hyötynä on valtavat energiansäästöt (erään raportin mukaan älykkäät katuvalot voisivat säästää kaupungeille maailmanlaajuisesti 15 miljardia dollaria vaihtamalla aina päällä olevat valot iotforall.com) ja ennakoiva kunnossapito, sillä jokainen valo voi ilmoittaa, toimiiko se vai onko lamppu palanut.
• Älykäs jätehuolto: Ne julkiset roskakorit ja jäteastiat, joita näet kaupungeissa, voivat myös muuttua älykkäämmiksi LoRaWANin avulla. Langattomat täyttötason sensorit voivat ilmoittaa kaupungin jätehuollolle, kun astiat ovat lähes täynnä, jolloin jäteautot voivat optimoida reittinsä ja välttää ylivuodot. Tätä on kokeiltu menestyksekkäästi esimerkiksi Alankomaissa – hollantilaisissa kaupungeissa “älyroskikset” LoRaWAN-sensoreilla ilmoittavat, milloin ne pitää tyhjentää, jolloin jäteautot voivat ohittaa puolityhjät astiat ja vähentää turhia ajokertoja actility.com. Tuloksena on pienemmät polttoainekulut, vähemmän liikennettä ja saastetta jäteautoista sekä puhtaammat kadut. Myös suuret jätehuoltoyhtiöt hyödyntävät IoT:tä: esimerkiksi Suez käyttää LPWAN-seurantalaitteita jäteastioissa ja -autoissa saadakseen reaaliaikaista tietoa jätteiden keräysmääristä actility.com. Pitkän kantaman ansiosta jopa maanalaiset jäteastiat tai puistoissa olevat astiat voidaan tavoittaa ilman paikallista Wi-Fiä. Jotkut kunnat ovat menneet pidemmälle asentamalla kotien älyroskiksia, jotka punnitsevat jätteen ja raportoivat kierrätysaktiivisuudesta – LoRaWAN voi yhdistää nämä koko naapuruston alueella mahdollistaen “maksa jätteen määrän mukaan” -laskutuksen tai kannustinohjelmat actility.comactility.com. Kaikki tämä johtaa puhtaampiin ja tehokkaampiin kaupunkeihin.
• Liikenteen ja pysäköinnin hallinta: Kaupunkien liikenneruuhkat ja pysäköintipaikkojen puute ovat ongelmia, joita IoT voi auttaa lievittämään. LoRaWAN-antureita asennetaan pysäköintipaikkoihin havaitsemaan, onko paikka vapaa vai varattu, ja ne välittävät tiedon sovelluksiin, jotka ohjaavat kuljettajat vapaille paikoille. Kaupungit kuten Los Angeles ja Pariisi ovat kokeilleet tällaisia järjestelmiä (osa käyttää LoRaWANia, osa muita LPWAN-teknologioita). Cisco Smart Cities -aloite mainitsee, että LoRaWAN on ihanteellinen pysäköintiantureille ja jopa kaupungin omistamien ajoneuvojen tai kentällä olevien omaisuuserien seurantaan statetechmagazine.com. Eräässä yhdysvaltalaisessa kaupungissa (Opelika, Alabama) viranomaiset käyttivät LoRaWANia kattamaan 52 neliömailin alueen ja yhdistämään erilaisia antureita – mukaan lukien raiteiden varrella olevat ilmaisimet, jotka valvovat vaarallisten kaasujen vuotoja vilkkaan rautatien läheisyydessä statetechmagazine.com. Vain seitsemällä LoRaWAN-antennilla Opelika kattoi koko kaupungin, mikä olisi vaatinut ”satoja Wi-Fi-tukiasemia” lyhyemmän kantaman tekniikalla statetechmagazine.com. Liikennevaloissa LoRaWANia voidaan käyttää ohjauskaappien valvontaan tai jopa valojen langattomaan synkronointiin. Kanadan Calgaryn kaupunki asensi LoRa-pohjaisia antureita liikennevirran ja melun seurantaan suosituilla viihdealueilla hallitakseen paremmin ruuhkia ja meluvalituksia tektelic.com. Kaikki nämä esimerkit osoittavat, kuinka edullinen ja pitkäkantoinen verkko voi parantaa kaupunkiliikennettä ja vähentää ruuhkia keräämällä reaaliaikaista tietoa koko liikenneverkosta.
• Ympäristön seuranta & ilmastonkestävyys: Monet kaupungit ottavat nyt käyttöön verkostoja ympäristöantureita – mittaamaan ilmanlaatua (saastepitoisuuksia), jokien vedenlaatua, melutasoja, lämpötilaa, kosteutta, jopa säteilyä tai tulvavalvontaa. LoRaWAN:ia käytetään usein näissä sovelluksissa, koska antureita voidaan sijoittaa ympäri kaupungin maisemaa – katoille, valopylväisiin, viemäreihin, puistoihin – ja ne voivat silti raportoida keskitettyyn järjestelmään. Esimerkiksi LoRa-pohjaisia ilmanlaadun seurantajärjestelmiä on otettu käyttöön kaupunkien ilmanlaadun reaaliaikaiseen seurantaan tektelic.com. Tulva-anturit ja sademittarit älykkäissä kaupunkien tulvavaroitusjärjestelmissä käyttävät myös usein LoRaWAN:ia, koska ne voivat sijaita syrjäisissä uomissa tai olla hajallaan vesistöjen varsilla, mutta niiden täytyy silti välittää ajantasaisia hälytyksiä kaupungin hätäkeskuksiin. Avoin LoRaWAN-protokolla tukee jopa vähävirtaisia GPS-seurantalaitteita, joita kaupungit käyttävät omaisuuden seurantaan (esim. julkisten polkupyörien paikantamiseen tai kaupunkieläinten tai lemmikkien liikkeiden seuraamiseen) statetechmagazine.com. Koska LoRaWAN voi paikantaa laitteita radiosignaalin avulla, on mahdollista seurata kohteita ilman, että jokaisessa laitteessa tarvitsee olla paljon virtaa kuluttavaa GPS-sirua – verkko voi arvioida laitteen sijainnin vertaamalla signaalin ajoitusta useilla tukiasemilla. Tätä tekniikkaa käytetään kaupunkien infrastruktuurin seurantaan ja jopa älypantoihin lemmikeille tai kaupunkikarjalle statetechmagazine.com.
• Älykäs hyötymittarointi: Merkittävä LoRaWANin älykaupunkisovellus on hyötymittarien – veden, kaasun ja sähkön – yhdistäminen verkkoon. Useiden maiden energiayhtiöt lisäävät IoT-yhteyksiä mittareihin mahdollistamaan automaattiset lukemat ja paremman kysynnän hallinnan. LoRaWAN, joka on “turvallinen, operaattoritason” yhteysvaihtoehto lora-alliance.org, on valittu useiden energiayhtiöiden toimesta laajamittaisiin käyttöönottoihin. Esimerkiksi Ranskan ja Saksan kaupungeissa on otettu käyttöön kymmeniä tuhansia LoRaWAN-vesimittareita, jotka raportoivat kulutuksen tunneittain, mahdollistaen nopeamman vuotojen havaitsemisen ja tarkemman laskutuksen. Hampurissa, Saksan julkinen energiayhtiö (Stromnetz Hamburg) rakensi koko kaupungin kattavan LoRaWAN-verkon ensisijaisesti alijakelun ja älykkään energian hallintaan rakennuksissa resources.lora-alliance.org. Koska LoRa-signaalit yltävät mittareihin kellareissa tai maanalaisissa kaivoissa, ne soveltuvat hyvin hyötyinfrastruktuuriin. Yksi LoRaWAN-tukiasema voi kerätä tietoa tuhansista vesimittareista koko alueella, mikä vähentää mittarilukemien kustannuksia huomattavasti. Lisäetuna on, että kun verkko on rakennettu mittarointia varten, sitä voidaan käyttää uudelleen muihin kaupungin antureihin marginaalikustannuksin – rakentaen kokonaisvaltaisen älykaupunkiverkon. Tämä “olemassa olevan LoRaWAN-infrastruktuurin hyödyntäminen useisiin käyttötarkoituksiin” on yleinen teema kaupungeissa: Montevideon katuvaloverkko, esimerkiksi, suunniteltiin nimenomaan monikäyttöiseksi infrastruktuuriksi, joka voisi tukea jäte-, vesi- ja muita älykaupunkisovelluksia samoilla LoRaWAN-yhdyskäytävillä actility.com.

Nämä esimerkit raapaisevat vain pintaa. Julkisesta turvallisuudesta (palopostien ja hälyttimien yhdistäminen) älyrakennuksiin (LVI:n ja tilankäytön seuranta) ja katastrofivaroitusjärjestelmiin (antureita maanjäristyksille tai maanvyörymille), LoRaWAN on osoittautunut joustavaksi “hermostoksi” älykaupungille. “LoRa-laitteet ja avoin LoRaWAN-protokolla mahdollistavat älykkäät IoT-sovellukset, jotka ratkaisevat joitakin planeettamme suurimmista haasteista: energianhallinta, luonnonvarojen vähentäminen, saasteiden hallinta, infrastruktuurin tehokkuus, katastrofien ehkäisy ja paljon muuta,” toteaa Semtech, LoRa:n kehittäjä statetechmagazine.com. Pohjimmiltaan LoRaWAN antaa kaupungeille käytännöllisen tavan kerätä tietoa kaikkialta – muuttaen valaisinpylväät, bussit, roskikset ja viemärit tiedonlähteiksi – ilman budjetin ylitystä tai olemassa olevan infrastruktuurin täydellistä uusimista.

“Älykkäiden kaupunkiratkaisujen kasvavaa kysyntää ohjaavat kaupungistuminen ja tarve kestävälle kehitykselle… Kun kaupungit kohtaavat haasteita, kuten saasteet, liikenne, jätehuolto ja energiatehokkuus, LoRaWAN-teknologialla varustettujen IoT-ratkaisujen käyttöönotto voi mahdollistaa paremman resurssien hallinnan ja parantaa asukkaiden elämänlaatua.” – Alper Yegin, LoRa Alliancen toimitusjohtaja (2024) telconews.in

Älykäs maatalous: LoRaWAN maatilalla

Kaupunkiviidakon ulkopuolella LoRaWAN tekee myös vaikutuksen maataloussektorilla, tuoden mukanaan “älymaatalouden” tai tarkan maatalouden aikakauden. Maatilat ja karjatilat kattavat usein laajoja, syrjäisiä alueita, joilla yhteydet ovat heikot ja sähkö- tai internetkaapeleiden vetäminen on mahdotonta. LoRaWANin pitkän kantaman langaton ja akkutehokas suunnittelu sopii täydellisesti peltojen, kasvihuoneiden ja laidunten yhdistämiseen digitaaliseen maailmaan. Kuten eräs maatalouden IoT-asiantuntija toteaa, “IoT vie maatalouden tulevaisuuden seuraavalle tasolle” ja LoRaWAN on tämän vallankumouksen keskeinen mahdollistaja actility.com. Tässä joitakin tapoja, joilla LoRaWANia otetaan käyttöön maatiloilla:

• Maan & sadon seuranta: Ehkä vaikuttavin sovellus on maan kosteussensorien ja ilmastoanturien käyttö pelloilla kastelun ja sadon terveyden optimoimiseksi. Asettamalla pieniä LoRaWAN-yhteydellä varustettuja antureita maahan viljelijät saavat reaaliaikaisia mittauksia kosteudesta eri syvyyksillä, maan lämpötilasta ja jopa ravinnetasosta. Nämä tiedot lähetetään hallintapaneeliin, josta kastelujärjestelmiä voidaan ohjata. Esimerkiksi viljelijät näkevät, mitkä pellon osat ovat kuivia ja kastelevat vain tarvittaessa, mikä säästää valtavasti vettä ja energiaa. Australiassa laajojen peltojen viljelijät ovat käyttäneet LoRaWAN-maan kosteus- ja sääantureita vedenkäytön tehostamiseen ja satojen kasvattamiseen atomsenses.com. Euroopan ja Lähi-idän viinitarhoilla on asennettu LoRaWAN-antureita mittaamaan mikroilmastoa eri viinipalstoilla – tietoja kuten kosteus, lehtien märkyys ja lämpötila – kastelun ohjaamiseksi ja jopa tautien ennustamiseksi. Château Kefrayassa Libanonissa laaja viinitarha teki yhteistyötä teknologiayritysten kanssa ottaakseen käyttöön LoRaWAN-antureita viiniköynnöksissä ja maassa, automatisoiden aiemmin manuaalisen ja työlään tiedonkeruun actility.com. Viininviljelijät raportoivat, että tämä IoT-lähestymistapa auttoi parantamaan rypäleiden laatua ja ohjasi päätöksiä, kuten milloin ja kuinka paljon kastella, mikä johti parempaan viinintuotantoon pienemmillä kustannuksilla actility.com.
• Älykkäät kastelujärjestelmät: Maaperän seurantaan liittyy automaattinen kastelun ohjaus LoRaWANin avulla. Älykkäät kastelunohjaimet voivat vastaanottaa tietoa LoRaWAN-maaperäantureilta ja avata tai sulkea venttiilejä sen mukaisesti (tai lähettää hälytyksiä viljelijöiden puhelimiin). Eurooppalaisessa oliivitarhapilotissa LoRaWAN-pohjainen kastelualusta osoitti merkittävästi vähentävän vedenkulutusta samalla kun sadon määrä säilyi sciencedirect.com. LoRaWANin pitkä kantama on tässä eduksi, koska yksi tukiasema maatilan siilossa voi keskustella maaperäantureiden kanssa, jotka on sijoitettu satojen hehtaarien alueelle. Yritykset ovat tuoneet markkinoille LoRaWAN-yhteensopivia venttiilitoimilaitteita ja pumppuohjaimia, joiden avulla viljelijät voivat etäohjata kasteluaikatauluja. Tämä on erittäin hyödyllistä alueilla, joilla on vesipulaa – kastelemalla vain tarvittaessa ja oikeissa paikoissa maataloudesta tulee kestävämpää. Aasiassa tehdyn peltoriisipilotin tapaustutkimuksessa LoRaWAN-anturit mahdollistivat vuorottelevan kastelun ja kuivauksen (AWD), vettä säästävän käytännön, ja saavutettiin pienempi vedenkulutus sekä jopa vähentyneet metaanipäästöt riisipelloilta resources.lora-alliance.org. LoRaWAN-antureiden alhainen hinta tekee mahdolliseksi varustaa jopa suuret, matalakatteiset tilat kymmenillä antureilla ja toimilaitteilla, mikä olisi matkapuhelinlaitteilla kustannustehotonta.
• Karjan seuranta ja terveys: Karjatilalliset ottavat LoRaWANin käyttöön pitääkseen silmällä karjaansa. Perinteinen karjanhoito saattaa vaatia ajamista kaukaisille laitumille etsimään ja tarkistamaan karjaa – mutta nyt älykkäät korvamerkit ja kaulapannat voivat lähettää eläimen GPS-sijainnin ja jopa biometrisiä tietoja LoRaWANin kautta. Alankomaissa maitotilat käyttävät LoRaWAN-kaulapantoja seuratakseen jokaisen lehmän sijaintia ja aktiivisuutta, mikä auttaa viljelijöitä havaitsemaan terveysongelmia (esim. lehmä liikkuu vähemmän sairauden vuoksi) ja hallitsemaan laidunnusta tehokkaammin atomsenses.com. Koska LoRa-signaalit kattavat koko tilan yhdestä mäellä olevasta antennista, lehmät voivat laiduntaa vapaasti ja pysyä silti yhteydessä. Australiassa ja Yhdysvalloissa useat startupit tarjoavat LoRa-pohjaisia karjaseurantajärjestelmiä, joissa aurinkokäyttöiset LoRaWAN-tukiasemat tilalla välittävät satojen merkittyjen eläinten sijainnit pilvialustalle. Tämä säästää aikaa (ei enää tuntikausien etsimistä eksyneiden eläinten perässä) ja parantaa eläinten hyvinvointia – viljelijät saavat hälytyksen, jos eläin ei ole liikkunut (mahdollinen loukkaantuminen) tai on ylittänyt rajan. LoRaWANin pitkä kantama myös mäkisessä tai metsäisessä maastossa on suuri etu karjan seurannassa syrjäisillä laitumilla, joilla matkapuhelinverkko on heikko. Ja tunnisteilla voi olla usean vuoden paristonkesto, toisin kuin GPS-kaulapannoilla, jotka saattavat vaatia viikoittaista latausta. Suurten tuotantoeläinten lisäksi LoRaWANia käytetään myös siipikarjan ja sikojen kasvatuksessa navettaolosuhteiden seurantaan: anturit mittaavat lämpötilaa, kosteutta, ammoniakkia ja rehutasoa reaaliajassa, hälyttäen viljelijöitä mahdollisista ongelmista kanaloissa tai sikaloissa eläinten terveyden ja tuottavuuden parantamiseksi resources.lora-alliance.org.
• Ilmasto- ja sääasemat: Maatilat ovat erittäin herkkiä sääolosuhteille. LoRaWAN tukee erilaisia sääasemia ja mikroilmastoantureita, joita voidaan sijoittaa ympäri viljelysmaata tuottamaan hyvin paikallista dataa. Nämä asemat voivat mitata sademäärää, tuulen nopeutta, auringonsäteilyä ja muita mittareita ja raportoida langattomasti. Esimerkiksi sitrusviljelmällä voi olla LoRaWAN-pakkasantureita, jotka lähettävät hälytyksiä, kun lämpötila lähestyy nollaa, jotta viljelijä voi käynnistää pakkassuojatoimet. Oman LoRa-sääantureiden verkon ansiosta viljelijät eivät ole riippuvaisia vain kaukaisista viranomaisten säädadoista – he saavat olosuhteet suoraan omilta pelloiltaan, mikä mahdollistaa tarkemmat päätökset kylvöstä, sadonkorjuusta tai ruiskutuksesta. LoRaWAN-sääintegraatio voi myös syöttää dataa automaattisille järjestelmille; esimerkiksi, jos havaitaan kovaa tuulta, dronelennätys voidaan siirtää, tai jos havaitaan runsasta sadetta, kasteluaikataulua voidaan säätää. Koska LoRaWAN kattaa koko tilan, lisäsääantureiden asentaminen on helppoa ilman kuukausimaksuja. Tämä demokratisoi datan, jonka kerääminen oli aiemmin kallista.
• Omaisuuden ja laitteiden seuranta: Nykyaikaisilla maatiloilla on paljon liikkuvia osia – traktoreita, koneita, polttoainesäiliöitä, siiloja, kylmävarastoja jne. LoRaWAN:ia käytetään maatilalaitteiden seurantaan (esim. GPS-laitteilla traktoreissa tai leikkuupuimureissa) ja maatilan omaisuuden tilan valvontaan. Esimerkiksi polttoainesäiliöiden anturit voivat raportoida polttoainetasoja, jotta täydennykset voidaan toimittaa juuri oikeaan aikaan. Viljasiilot, joissa on LoRaWAN-tasoanturit, mahdollistavat viljelijälle etänä nähtäväksi, kuinka paljon viljaa on varastossa ja ovatko olosuhteet (lämpötila/kosteus) turvalliset pilaantumisen estämiseksi resources.lora-alliance.org. On olemassa jopa LoRaWAN mehiläispesämonitorit, jotka seuraavat olosuhteita pesän sisällä pölytyksen hallinnan parantamiseksi resources.lora-alliance.org. Yksi suurimmista hyödyistä maataloudessa on työvoimasäästöt – muutama vuosikymmen sitten suurin osa maatilan tiedoista saatiin käymällä paikan päällä tai kirjaamalla tiedot käsin. Nyt LoRaWAN-antureiden verkko voi automatisoida tiedonkeruun. Viljelijät voivat tehdä tietoon perustuvia päätöksiä tabletilla tai puhelimella ja kohdistaa rajallisen työvoiman sinne, missä sitä eniten tarvitaan. Tämän seurauksena LoRaWAN:ia käyttävät tilat ovat raportoineet korkeammista sadoista, pienemmistä panostuskustannuksista ja tehokkaammasta toiminnasta atomsenses.com.

“Yllätyin siitä, kuinka paljon IoT – erityisesti LoRaWAN – auttoi viinitarhan insinöörejä parantamaan viinin laatua ja siten viinintuotantoa. IoT tulee viemään maatalouden ja viljelyn seuraavalle tasolle.” – Maher Choufani, IoT-projektipäällikkö älyviinitarhan käyttöönotossa Libanonissa actility.comactility.com

LoRaWANin nousu maataloudessa on osa laajempaa täsmäviljelyn trendiä, jossa jokainen vesipisara ja jokainen kasvi mitataan kasvun ja kestävyyden optimoimiseksi. LoRaWANin kyky yhdistää maatilan syrjäisimmätkin kolkat, laitteilla jotka kestävät paristolla kausia, avaa oven datan ohjaamalle viljelylle laajassa mittakaavassa. Pienistä perhetiloista suuriin teollisiin viljelijöihin, monet pilotoivat tai ottavat käyttöön LoRaWAN-järjestelmiä – usein valtion älymaatalouden tukien tai elintarviketuottajien toimitusketjun tehostamishankkeiden tukemana. Teknologia osoittaa arvonsa satojen kasvattamisessa, jätteen (vesi, lannoite, polttoaine) vähentämisessä ja tuomalla mielenrauhaa viljelijöille, jotka voivat “nähdä” koko toimintansa yhdellä silmäyksellä. Lyhyesti sanottuna, LoRaWAN auttaa poistamaan perinteistä arvailua maataloudesta ja korvaa sen kovalla datalla, joka on saatavilla mistä tahansa pilven kautta.

Globaali käyttöönotto, alan toimijat ja politiikkatrendit

LoRaWANin vauhti ei rajoitu vain muutamaan teknologiaorientoituneeseen kaupunkiin tai maatilaan – siitä on kasvanut globaali IoT-ilmiö, jonka takana on laaja yritysten ja julkisten hankkeiden ekosysteemi. Vuonna 2024 LoRa Alliance raportoi LoRaWAN-verkkoja olevan yli 170 maassa, mukaan lukien yli 170 suuren teleoperaattorin sekä lukemattomien yksityisten verkkojen käyttöönotot lora-alliance.org. Tässä osiossa esitellään tärkeimmät toimijat, jotka vievät LoRaWANia eteenpäin, sekä sääntely- ja politiikkaympäristö, joka muokkaa sen käyttöä.

Toimialaliitto ja suuret yritykset: LoRa Alliance (perustettu 2015) näyttelee keskeistä roolia standardin ja ekosysteemin koordinoinnissa. Siihen kuuluu satoja jäsenyrityksiä – piirivalmistajista ja laitevalmistajista verkko-operaattoreihin ja pilvialustoihin. Semtech Corporation, joka kehitti LoRa-radioteknologian, on keskeinen perustajajäsen, mutta monet muutkin ovat liittyneet mukaan. Merkittäviä yrityksiä LoRaWAN-ekosysteemissä ovat muun muassa:

• Semtech: LoRa-sirujen ja radioiden valmistaja, joita on upotettu antureihin ja yhdyskäytäviin. Käytännössä LoRa-teknologian portinvartija (vaikka lisensoi sitä nyt myös muille piirivalmistajille), Semtech on ollut LoRaWANin puolestapuhuja IoT-yhteyksissä. Heidän sirujaan löytyy kaikesta älyhiirenloukuista teollisuusmittareihin.
• Verkko-operaattorit: Useat erikoistuneet IoT-verkko-operaattorit ovat rakentaneet LoRaWAN-verkkoja. Esimerkiksi Senet Yhdysvalloissa ylläpitää yhtä suurimmista julkisista LoRaWAN-verkoista, kattaen yli 1 300 kaupunkia ja 55 miljoonaa ihmistä 29 osavaltiossa iotevolutionworld.com. Everynet on toinen esimerkki, joka operoi operaattoritason LoRaWAN-verkkoja Euroopassa, Aasiassa ja Amerikassa (Everynetin verkko ulottuu kymmeniin maihin; se ostettiin hiljattain ruotsalaisen Netmoren toimesta, jolloin muodostui globaali LoRaWAN-operaattori 17 maassa rcrwireless.com). Myös perinteiset teleoperaattorit ovat ottaneet LoRaWANin käyttöön: esimerkiksi Orange ja Bouygues Telecom Ranskassa olivat varhaisia omaksujia, jotka ottivat LoRaWANin käyttöön valtakunnallisesti noin vuonna 2016; Tata Communications Intiassa lanseerasi massiivisen LoRaWAN-verkon, joka kattaa satoja kaupunkeja osana Intian Smart City -hanketta tatacommunications.com. Etelä-Korean SK Telecom ja KT, Swisscom Sveitsissä, KPN Alankomaissa sekä Comcastin MachineQ Yhdysvalloissa ovat muita esimerkkejä suurista operaattoreista, jotka ovat lanseeranneet LoRaWAN-palveluita. Nykyään julkisia LoRaWAN-operaattoreita on kymmeniä; itse asiassa LoRa Alliance laski, että LoRaWAN-verkko-operaattoreita oli maailmanlaajuisesti 166 vuoden 2024 lopulla iotforall.com.
• Yhteisöverkot: LoRaWANilla on myös ruohonjuuritason puolensa. The Things Network (TTN) on maailmanlaajuinen yhteisölähtöinen verkko, jossa vapaaehtoiset asentavat tukiasemia ja jakavat kuuluvuutta ilmaiseksi. TTN sai alkunsa Amsterdamista ja on levinnyt maailmanlaajuiseksi, osoittaen avoimen yhteisö-IoT:n voiman. Toinen paljon huomiota saanut esimerkki on Helium, “The People’s Network”, joka otti käyttöön kryptopohjaisen kannustemallin: yksityishenkilöt ylläpitävät LoRaWAN-hotspotteja ja ansaitsevat kryptovaluuttaa, kun heidän tukiasemansa välittää laitteiden liikennettä. Huippuvaiheessaan vuonna 2021 Helium koki räjähdysmäisen kasvun – hotspotien määrä kasvoi 7 000:sta yli 175 000 hotspottiin 123 maassa noin vuodessa iotevolutionworld.com – tehden siitä yhden suurimmista LoRaWAN-verkoista kattavuudeltaan. (Sittemmin Helium on siirtänyt painopistettään ja integroinut muihin verkkoihin, kuten Senet iotevolutionworld.com, mutta se esitteli uudenlaisen hajautetun mallin verkkojen rakentamiseen.) Nämä yhteisöverkot täydentävät kaupallisia verkkoja ja paikkaavat usein kuuluvuusaukkoja, edistäen innovaatioita mahdollistamalla IoT-kokeilut matalalla kynnyksellä.
• Ratkaisutoimittajat ja integraattorit: Markkinoilla on runsaasti yrityksiä, jotka tarjoavat kokonaisvaltaisia LoRaWAN-ratkaisuja tietyille toimialoille. Esimerkiksi Actility (Ranska) tarjoaa ThingPark-alustan – LoRaWAN-verkkopalvelimen ja hallintaratkaisun – ja tekee yhteistyötä operaattoreiden ja yritysten kanssa maailmanlaajuisesti. Actility on ollut mukana projekteissa, kuten Montevideon valaistuksen käyttöönotossa ja Australian valtakunnallisissa verkoissa actility.com. TeKTELIC (Kanada) on merkittävä LoRaWAN-tukiasemien ja antureiden valmistaja, joita käytetään usein energia- ja kaupunkikohteissa. MultiTech, Kerlink, Laird Connectivity ja Cisco valmistavat kaikki LoRaWAN-yhdyskäytävälaitteita. Laitteiden puolella lukuisat yritykset, kuten Decentlab, Dragino, Digital Matter, Microchip, Murata (ja monet muut), suunnittelevat LoRaWAN-antureita, -moduuleja ja -seurantalaitteita erilaisiin tarpeisiin. Myös suuret brändit ovat LoRaWANin loppukäyttäjiä: logistiikkayritykset käyttävät LoRaWANia omaisuuden seurantaan toimitusketjuissa, öljy- ja kaasuyhtiöt valvovat sillä putkia ja säiliöitä, ja vähittäis-/elintarvikeketjut ovat ottaneet LoRaWANin käyttöön tilojen valvontaan. Vuonna 2024 LoRa Alliance totesi, että yritykset kuten Starbucks, Volvo, Chevron, Chick-fil-A ja Logitech hyödyntävät kaikki LoRaWANia toiminnassaan lora-alliance.org – osoitus siitä, kuinka valtavirtaa teknologiasta on tullut yritysten IoT-ratkaisuissa.

Julkisen infrastruktuurin aloitteet: Myös hallitukset ja julkiset toimijat ovat tukeneet LoRaWANia eri tavoin. Euroopan unioni on tukenut IoT-testialustoja ja rahoitusohjelmia, joihin sisältyy LoRaWANin käyttöönotto älykaupungeissa ja maataloudessa jäsenvaltioissa. Esimerkiksi useat EU:n tutkimushankkeet ovat osoittaneet LoRaWANin soveltuvuuden ympäristön seurantaan maaseutualueilla (metsien, biodiversiteetin jne. seuranta). Intiassa hallituksen Smart Cities Mission kannusti kaupunkeja hyödyntämään IoT:tä kaupunkiympäristön kehittämisessä; Tata Communicationsin valtakunnallinen LoRaWAN-verkko oli osittain linjassa tämän mission kanssa ja yhdistää nykyään lukuisia kaupunkihankkeita katuvalaistuksesta älypysäköintiin telconews.in. Kiinassa LoRaWANia on käytetty kaupunkitason verkoissa (vaikka valtion tukema NB-IoT on siellä hallitsevampi, jotkin kiinalaiset kaupungit käyttävät LoRaWANia edelleen tietyissä yksityisissä käyttötapauksissa, kuten tehdasalueilla tai kampusverkoissa). Australiassa ja Uudessa-Seelannissa on ollut hallituksen rahoittamia maatalouden IoT-alueita, joissa LoRaWANia käytetään auttamaan viljelijöitä uuden teknologian kokeilussa. Ja Yhdysvalloissa, vaikka liittovaltiotason LoRaWAN-verkkoa ei ole, kaupunkihallinnot kuten Los Angeles, Chicago ja New York ovat toteuttaneet pilottiohjelmia LoRaWANilla esimerkiksi tulva-antureihin ja jätehuoltoon, usein yhteistyössä startup-yritysten kanssa. LoRaWANin suhteellinen edullisuus tekee siitä houkuttelevan julkisen sektorin IoT-ratkaisuihin: kaupunki voi ottaa käyttöön oman IoT-verkon murto-osalla siitä hinnasta, mitä vastaava matkapuhelin- tai kiinteä yhteys maksaisi.

Yksi merkittävä politiikkatrendi on pyrkimys yhteentoimivuuteen ja rinnakkaiseloon IoT-verkkojen välillä. LoRaWANin ja sen entisen kilpailijan Sigfoxin tarina on kuvaava. Sigfox (proprietaarinen LPWAN, joka käyttää ultra-kapeakaistaista tekniikkaa) oli aiemmin rinnakkainen ekosysteemi, mutta taloudellisten vaikeuksien jälkeen Sigfox-operaattorit (nykyään yrityksen UnaBiz alaisuudessa) liittyivät LoRa Allianceen vuonna 2023 ja alkoivat työskennellä Sigfoxin niin kutsutun ”0G”-teknologian yhdistämiseksi LoRaWAN-verkkoihin rcrwireless.com. Itse asiassa UnaBiz ja kumppanit integroivat Sigfox-protokollia LoRa-siruihin ja yhdistävät LoRaWAN- ja Sigfox-peiton yhtenäisiksi tarjouksiksi actility.com. Tämä osoittaa LPWAN-sektorin konsolidoitumista: LoRaWANista on käytännössä tullut de facto -standardi luvattomille LPWAN-verkoille, ja jopa entiset kilpailijat asettuvat sen rinnalle. Samaan aikaan lisensoidulla taajuusalueella matkapuhelinoperaattorit jatkavat NB-IoT:n ja LTE-M:n edistämistä IoT:tä varten. Kuitenkin, monien mielestä kyse ei ole joko-tai-ratkaisusta, vaan täydentävästä tulevaisuudesta – LoRaWAN tietyille käyttötapauksille ja yksityisverkoille, matkapuhelin-IoT toisille. Huomionarvoista on, että LoRaWAN on edellä satelliitti-IoT-palveluiden integroinnissa: vuoteen 2024 mennessä ainakin kolme yritystä (kuten Lacuna Space ja Wyld Networks) tarjosivat LoRaWAN-yhteyttä avaruudesta, käytännössä muuttaen satelliitit kiertoradalla oleviksi LoRaWAN-yhdyskäytäviksi syrjäisten alueiden tavoittamiseksi lora-alliance.org. Viranomaiset (kuten ITU ja kansalliset televiranomaiset) työskentelevät taajuuksien varaamiseksi näille satelliitti-IoT-yhteyksille, jotta LoRa-laite voi saumattomasti yhdistää satelliitin kautta, kun se on maanpäällisen verkon ulottumattomissa lora-alliance.org. Tämä ei-maanpäällinen laajennus voi merkittävästi parantaa kattavuutta merialueilla, erämaissa ja katastrofien jälkihoidossa – ja LoRaWAN on tässä eturintamassa verrattuna muihin LPWAN-teknologioihin.

Taajuuspolitiikan osalta, koska LoRaWAN käyttää yhteiskäyttöisiä taajuuksia, painotetaan oikeudenmukaista käyttöä ja häiriöiden hallintaa. LoRaWAN-protokolla on itsessään suunniteltu olemaan ”kohtelias” taajuuksilla: se käyttää mukautuvia tiedonsiirtonopeuksia minimoidakseen lähetysajan, ja esimerkiksi Euroopassa se noudattaa käyttösyklin rajoituksia. Yhdysvalloissa se noudattaa FCC:n sääntöjä taajuushyppelyä käyttävistä laitteista. Tähän mennessä LoRaWANille ei ole ollut merkittäviä sääntelyesteitä – päinvastoin, viranomaiset arvostavat, että se edistää IoT-innovaatioita ilman uusia taajuusvarauksia. Jatkuva kasvu saattaa johtaa muodollisempiin ohjeisiin, mutta LoRa Alliance:lla on Regulatory Working Group, joka on perustettu juuri yhteydenpitoon viranomaisten kanssa sekä sääntelyn ja taajuusharmonisaation varmistamiseksi lora-alliance.org.

Asiantuntijanäkemyksiä & tulevaisuuden näkymät

Kun suuntaamme kohti vuotta 2025 ja sen yli, alan yhteinen näkemys on, että LoRaWAN tulee jatkossakin näyttelemään keskeistä roolia esineiden internetin skaalaamisessa. Vuotta 2024 kuvaili LoRa Alliancen toimitusjohtaja Alper Yegin ”digitaalisen muutoksen ja IoT:n laajan käyttöönoton vedenjakajavuodeksi” lora-alliance.org, ja LoRaWANin kasvu heijastaa tätä. Allianssin jäsenet raportoivat kaksinumeroisia kasvulukuja käyttöönotossa; esimerkiksi Actilityn hallinnoitujen laitteiden määrä kasvoi 50 %:lla 4 miljoonaan, The Things Industries saavutti 2,7 miljoonaa laitetta (myös 50 % vuosikasvu), ja Zenner (älymittausyritys) ylitti 9 miljoonan LoRa-laitteen rajan lora-alliance.org. Nämä luvut kertovat terveestä ja laajenevasta ekosysteemistä.

Analyytikot näkevät LoRaWANin olevan vahvoilla IoT:n tulevaisuudessa. Omdian ennuste yli 3,5 miljardista LPWAN-yhteydestä vuoteen 2030 mennessä lora-alliance.org korostaa odotetun IoT:n käyttöönoton valtavaa mittakaavaa, ja LoRaWAN tunnistetaan tämän kasvun johtavaksi ajuriksi. ”LoRaWANista on tulossa olennainen osa älykkäämpien kaupunkiympäristöjen kehitystä,” totesi Robin Duke-Woolley, Beecham Researchin johtaja, lisäten että LoRaWANia käytetään jo yhä laajemmassa kaupungin sovellusten kirjossa kaikilla alueilla telconews.in. Toisin sanoen kyse ei ole marginaalisesta teknologiasta – se soveltuu laajasti, Euroopan pääkaupungeista kehittyvien maiden pikkukaupunkeihin, huipputeknologian tehtailta vaatimattomille perhetiloille.

Yksi syy asiantuntijoiden optimismiin on LoRaWANin monipuolisuus ja yhteisö. Harvoin näkee teknologiaa, joka on yhtä aikaa yrityskäyttöön valmis (operaattorit ja Fortune 500 -yritykset ottavat sen käyttöön) ja ruohonjuuritason (harrastajat ja startupit rakentavat sen päälle). Tämä monimuotoisuus ruokkii innovaatioita. Standardi kehittyy jatkuvasti: tulevat parannukset helpottavat laitteiden käyttöönottoa (tehden siitä mahdollisimman lähelle plug-and-playta), mahdollistavat laiteohjelmistopäivitykset langattomasti (tärkeää, kun IoT-laitteiden laivastot ikääntyvät), ja integroituvat paremmin IoT-tietoplatformeihin. LoRa Alliance kehittää myös määrityksiä IPv6:n käytöstä LoRaWANin yli ja muita yhteentoimivuuskehyksiä varmistaakseen, että LoRaWAN-verkot voidaan helposti liittää laajempaan internetiin.

Teknologian näkökulmasta voimme odottaa, että LoRaWANia tullaan tulevina vuosina täydentämään reunalaskennalla ja tekoälyllä. Esimerkiksi älykaupunki saattaa käyttää tekoälyalgoritmia verkkopalvelimella havaitakseen poikkeavuuksia anturidatassa (kuten äkillinen vedenvirtauksen kasvu, joka viittaa putkirikkoon) ja lähettää hälytykset automaattisesti. LoRaWAN tarjoaa datavirran ja kattavuuden; älykerros voi toimia sen päällä. Vastaavasti maataloudessa koneoppiminen voi analysoida LoRa-antureiden tietovirtoja ennustaakseen kasvitauteja tai optimoidakseen lannoitusaikatauluja. Yhteys on vain mahdollistaja – todellinen vaikutus syntyy datasta saatavista oivalluksista ja niiden pohjalta tehdyistä toimista.

Toinen trendi on hybridiverkottuminen. LoRaWAN ei ole olemassa eristyksissä; on tilanteita, joissa LoRaWAN-verkko voi yhdistyä 5G-verkon taustajärjestelmään (esimerkiksi käyttämällä 5G:tä yhdysliikenteeseen yhdyskäytävien ja pilven välillä), tai joissa laitteet käyttävät LoRaWANia ensisijaisena yhteytenä mutta siirtyvät tarvittaessa matkapuhelinverkkoon. Standardointielimet työskentelevät konvergenssin parissa, jotta eri IoT-verkot voisivat toimia yhdessä. Se, että LoRaWAN on avoin standardi, helpottaa sen integrointia pilvialustoihin (AWS IoT, Azure IoT jne. tukevat LoRaWANia kumppaneiden kautta) ja jopa muihin protokolliin (näemme yrityksiä, jotka tarjoavat yhdistettyjä LoRaWAN + BLE- tai LoRaWAN + Wi-Fi -ratkaisuja, joita kumpaakin käytetään siihen, missä ne ovat parhaimmillaan).

Politiikan näkökulmasta yksi seurattava alue on, miten viranomaiset suhtautuvat IoT-laitteiden määrän kasvuun. Tietoturva on suuri huolenaihe – miljardit yhdistetyt anturit tarkoittavat hyökkäyspintoja, ellei niitä hallita hyvin. LoRaWANin vahva salaus ja käyttöönotto ovat hyvä lähtökohta, mutta sidosryhmät todennäköisesti vaativat entistäkin vahvempia tietoturvakehyksiä (Allianssin maininta “PKI for simplified device provisioning” viittaa pyrkimyksiin tehdä IoT-käyttöönotosta sekä turvallista että käyttäjäystävällistä lora-alliance.org). Lisäksi kestävyys saattaa nousta keskusteluun: IoT voi säästää energiaa (kuten vähentynyt katuvalojen käyttö ja tarkka kastelu), mutta se johtaa myös lukuisiin laitteisiin luonnossa. Onneksi LoRaWAN-laitteet, jotka pidentävät laitteiden akun kestoa vuosiksi ja mahdollistavat esimerkiksi paremman vedenhallinnan, edistävät ympäristötavoitteita positiivisesti. IoT:n kasvaessa voidaan odottaa lisää keskustelua sähkö- ja akkukierrätyksestä – alueita, joissa pitkäikäisillä laitteilla on etulyöntiasema.

Yhteenvetona voidaan todeta, että LoRaWANin tarina tähän asti on ollut pragmaattinen menestys: se löysi aukon (pitkän kantaman, vähävirtaisen yhteyden) ja täytti sen paremmin kuin kukaan muu olemalla yhteistyökykyinen ja avoin. Kaupungit, jotka ottavat LoRaWANin käyttöön, näkevät konkreettisia parannuksia palveluissa ja tehokkuudessa – Barcelonasta Mumbaihin todelliset käyttöönotot vähentävät kustannuksia ja parantavat elämänlaatua. Viljelijät Kaliforniasta Queenslandiin saavat suurempia satoja ja mielenrauhaa varustamalla peltonsa ja karjansa LoRaWAN-antureilla. Ja tämä on todennäköisesti vasta alkua. Kuten eräs vuoden 2024 älykaupunkiraportti tiivisti, ”potentiaali on erittäin suuri” LoRaWANille kaupunkien innovaatioissa telconews.in. Samoin potentiaali on suuri maaseudulla ja teollisuudessa. Eloisan ekosysteemin ja kiihtyvän käyttöönoton myötä LoRaWAN on valmis pysymään IoT-vallankumouksen selkärankana – yhdistäen maailman laitteet hiljaisesti, yksi pitkän kantaman paketti kerrallaan.

Lähteet:

• LoRa Alliance – “LoRaWAN Expanded Market Leadership” (2024 End of Year Report) lora-alliance.org
• TelcoNews (TechDay) – “LoRaWAN report highlights smart city technology benefits” (Nov 2024) telconews.in
• StateTech Magazine – “LoRa and LoRaWAN: How the Technology Helps Smart Cities” (Jan 2020) statetechmagazine.com
• IoT For All (LoRa Alliance) – “Why LoRaWAN is the Right Choice for Smart Cities” (Dec 2024) iotforall.com
• Actility Blog – “Uruguay to deploy one of LoRaWAN’s largest smart street lighting projects” (Feb 2022) actility.com
• Actility Blog – “In Lebanese Vineyard, LoRaWAN Is Making Wine Better” (2018) actility.com
• Tektelic Blogi – “Kuinka LoRaWAN muuttaa kaupunkeja” (2021, päivitetty 2024) tektelic.com
• Tektelic Blogi – “Kuinka LoRaWAN voi säästää viljelijöiden rahaa ja lisätä satoja” (2021, päivitetty 2024) tektelic.com
• Atomsenses Blogi – “Kuinka LoRaWAN muuttaa maataloutta” (heinäkuu 2024) atomsenses.com
• IoT Evolution World – “Senet ja Helium -kumppanuus laajentaa LoRaWANin saatavuutta” (syyskuu 2021) iotevolutionworld.com