Da unsere Welt immer vernetzter wird, ist eine starke Infrastruktur zur Unterstützung all dieser Verbindungen unerlässlich. 5G-Netze sind die nächste Generation der drahtlosen Netzwerktechnologie, die geringe Latenzzeiten und hohe Geschwindigkeiten für die Verbindung von Geräten in intelligenten Städten bieten wird. Mit 5G wird auch der Schwerpunkt verstärkt auf lokales Edge-Computing gelegt, sodass Daten lokal verarbeitet werden können, bevor sie an das zentrale System zurückgesendet werden.

In diesem Blogbeitrag wird erörtert, wie sowohl 5G-Netze als auch lokales Edge Computing eine wichtige Rolle bei der Umwandlung von Städten in intelligentere Orte spielen werden!

Kommunikationsnetze und Datenverarbeitung

Die Download-Geschwindigkeiten von 4G erreichen 1 GBit/s. Mit 5G kann diese Geschwindigkeit verzehnfacht werden, um eine maximale Download-Geschwindigkeit von 10 GBit/s zu erreichen. Nicht nur der Geschwindigkeitsunterschied von 5G im Vergleich zu seinen Vorgängern ist enorm. Während 4G bis zu 2.000 Geräte pro Quadratkilometer unterstützen konnte, wird 5G eine Million Geräte unterstützen können, wodurch es sich hervorragend für Städte eignet, um eine Reihe von intelligenten Geräten in dichten städtischen Gebieten einzusetzen.

Die Verarbeitung der großen Datenmengen muss mit niedriger Latenz erfolgen, damit Signal, Signalverarbeitung und Antwort in weniger als 5ms erfolgen können. Dies wird über Edge-Cloud ermöglicht. Edge Cloud ist eine verteilte Computing-Architektur, bei der sich die Rechen-, Speicher- und Netzwerkfunktionen in der Nähe der Datenquelle befinden. Auf diese Weise müssen weniger Daten zur Verarbeitung an ein zentrales Rechenzentrum zurückgeschickt werden, was Zeit spart und die Latenzzeit verringert.

Relevanz für intelligente Städte

Der Nutzen für Städte geht jedoch weit über das Sammeln von mehr Daten von mehr Geräten hinaus. Wenn Daten in verwertbare Informationen umwandelt werden, können diese in Strategien und Entscheidungen einfließen und so letztlich bessere Ergebnisse und Dienstleistungen für alle Bürgerinnen und Bürger schaffen. So können intelligente Verkehrsmittel beispielsweise Verkehrsstaus reduzieren und den Verkehrsfluss optimieren. Auf diese Weise sind die Daten von vernetzten Geräten nicht nur eine Kuriosität, sondern haben das Potenzial, unsere Lebensqualität zu verbessern.

Die Geschwindigkeit, die geringen Latenzzeiten und die Kapazität von 5G bieten Städten die Möglichkeit, zu einer Plattform für Innovationen zu werden, die den Spielraum und die Möglichkeiten von Innovationen und Entwicklung fortschrittlicher Anwendungen in allen Sektoren massiv erweitert. Darüber hinaus können der maximale Nutzen aus datenintensiven Prozessen zu erzielt werden, die durch Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen, Robotik und Edge Computing erst ermöglicht werden.

Es ist also für Städte an der Zeit die Ertüchtigung der notwendigen Infrastruktur selbst in die Hand zu nehmen und ihre Rolle in den entstehenden Ökosystemen klar zu definieren. Der Verband kommunaler Unternehmen (VKU) sieht dies sogar als Teil der Digitalen Daseinsvorsorge und hat hierzu in 2021 ein entsprechendes Konzeptpapier veröffentlicht.

Auch die EU sieht dringenden Handlungsbededarf und fördert im Rahmen des Important Project of Common European Interest (IPCEI) Technologien für eine „grundlegende, souveräne europäische Cloudinfrastruktur“, in der Daten nach europäischen Regeln und Standards verarbeitet werden. Wichtige Kriterien sind Skalierbarkeit, Interoperabilität und Transparenz um somit ein Gegengewicht zum bislang von Unternehmen aus Drittstaaten dominierten Markt bilden zu können.

Ein Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungsprojekte liegt dabei in der besseren Vernetzung des zentralen Cloud- und des dezentralen Edge-Computings. Laut Bundesministerium für Wirtschaft und Energie werden in Zukunft 80 % der Sensor- oder Produktionsdaten direkt beim Anwender, und damit in der Edge, verarbeitet werden. Die noch unzureichende Vernetzung und Interoperabilität von Cloud und Edge führt bislang noch zu erheblichen Latenzen in der Datenverarbeitung und ist somit ungeeignet.

Handlungsansätze

Die Städte müssen ihren Bedarf ermitteln und Prioritäten für die Einrichtung einer stadtweiten Infrastruktur setzen, die diesen Bedarf deckt. Die Einführung einer solchen Infrastruktur erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Behörden, Telekommunikationsbetreibern, Technologieanbietern und anderen Beteiligten.

Die Netze müssen als öffentlich zugängliche Infrastruktur konzipiert, errichtet und betrieben werden, ohne dass ein einzelner Service Provider den lokalen Markt beherrscht und somit die Bedingungen diktieren kann.

Erste Städte gehen bereits den Weg und implementieren zusammen mit Telekommunikationsanbietern kommunale Netze für offenen und diskriminierungsfreien Zugang.

Einige spannende Beispiele:

Die Stadt Las Vegas (USA) hat Mitte 2021 zusammen mit Terranet Communications eines der landesweit größten LTE- und 5G-fähigen privaten kommunalen Netze in Betrieb genommen. Das in nur 45 Tagen errichtete 5G-fähige private Netzwerk mit dem Namen Advanced Connectivity for Community and Economic Development (ACCED) wird Las Vegas dabei helfen, eine der ersten Smart Cities der USA zu werden. Es wird eine Ausweitung des drahtlosen Netzwerks auf die gesamte Stadt Las Vegas und potenzielle Nachbarstädte geplant, mit dem Ziel, die Konnektivität für andere städtische Dienste zu verbessern, darunter Strafverfolgung, Telemedizin und allgemeine IoT-Infrastruktur.

Die Stadt Sunderland (UK) ist eine 20-jährige strategische Partnerschaft mit BAI Communications eingegangen, um die digitale Infrastruktur der nächsten Generation, einschließlich eines privaten 5G-Kleinzellennetzes, zu entwickeln, aufzubauen und zu betreiben. Das Netz wird Sunderland in seinem Bestreben unterstützen, eine führende Smart City in Großbritannien zu werden und den digitalen Wandel in Bereichen wie Bildung, Sozialfürsorge, Fertigung und Logistik zu beschleunigen.

Die Firma Bigbelly (UK), ein globaler Anbieter von solarbetriebener Müllverdichtungstechnologie für lokale Behörden, hat 2021 eine 5G-Kleinzellenlösung namens Telebelly auf den Markt gebracht, um die Konnektivität in Städten zu verbessern. Die integrierte Mast- und Antennenlösung soll den Weg für 5G ebnen, indem sie es Telekommunikationsunternehmen erleichtert, einen schnelleren und zuverlässigeren Dienst bereitzustellen, ohne auf groß angelegte Mastinstallationen angewiesen zu sein.

Fazit

Städte haben jetzt die Chance die Gestaltung ihrer stadtweiten Smart-City Infrastruktur selbst in die Hand zu nehmen und ihre eigene Rolle in den neu entstehenden Ökosystemen zu definieren. Die seitens der Bundesregierung ausgerufene Priorisierung der Digitalisierung und die den Initiativen und Programme der EU liefern den notwendigen politischen Rahmen und finanzielle Mittel zur Umsetzung.

Entscheidend ist, dass Städte aus einer aktiven Rolle heraus die Spielregeln aufstellen und die Digitalisierung nicht großen IT Anbietern aus Drittländern überlassen.

Wir hoffen, dass Ihnen dieser Blogbeitrag gezeigt hat, wie relevant sowohl das lokale Edge Computing, die fünften Generation von Mobilfunknetzen und insbesondere die Souveränität und aktive Rolle der Städte bei deren Mitgestaltung sind! Bleiben Sie dran für zukünftige Beiträge, in denen wir spezifische Anwendungsfälle für diese Technologien untersuchen werden.

Vielen Dank für die Lektüre!

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