Konnektivität – das schlagende Herz der Smart City

Gastbeitrag von Volker Ricker, Technical Sales Director bei CommScope

Um eine echte Smart City zu schaffen, müssen Kommunen ganzheitlich und nicht in Insellösungen denken. Eine integrale Rolle dabei spielen sinnvoll geplante und optimal genutzte Netzwerke. Wie diese aussehen können zeigt Volker Ricker von CommScope. 

Alles „smarte“ erfordert eine Datenanbindung, sowohl kabelgebundene als auch drahtlose, zumindest in den meisten Fällen. Mit der zunehmend verfügbaren Datenraten, etwa durch 5G, und der zunehmenden Anzahl von IoT-Geräten beginnen sich die Grenzen zwischen Bereichen wie Gebäuden, Campus und Städten zu verwischen. Zum Beispiel können Wettersensoren in unseren Städten Daten in Gebäude einspeisen, um diese effizienter zu kühlen oder zu heizen. Im Wesentlichen verwandeln sich die Smart Cities in Smart Spaces, die alles miteinander verbinden. Heute werden Städte aber in der Regel von verschiedenen Netzwerken versorgt, die von traditionellen Telekommunikationsunternehmen, Kabelnetzbetreibern, Internet-Providern, Neutral- Host Providern, Versorgungsunternehmen und Kommunen aufgebaut werden. Infolgedessen gibt es unterschiedliche drahtlose und drahtgebundene Netzwerke, und jedes Mal, wenn ein neues Netzwerk implementiert wird, müssen die Straßen aufgegraben werden. Das ist nicht optimal und es besteht Verbesserungspotential.

Längerfristige Planung

Einzelne Städte haben bereits spezifische, Insellösungen wie Überwachungskameras, intelligente Beleuchtung oder Verkehrssensoren aufgebaut, aber nun sollten sie längerfristig überlegen und über den Aufbau einer Basisinfrastruktur nachdenken, die viele verschiedene Anwendungen für intelligente Städte unterstützt. Ansonsten gräbt die Stadt jedes Jahr die gleichen Straßen auf, um für jede neue Anwendung eine zusätzliche Infrastruktur zu schaffen. Eine Stadt installierte beispielsweise Sicherheitskameras an Lichtmasten, tat dies jedoch ohne die Installation einer Glasfaseranbindung, die das Hinzufügen kleiner Zellen an diesen Masten ermöglichen würde. Nun muss die Stadt ihr Netzwerk zur Anbindung der Lichtmasten nachrüsten, was ein kostspieliger Prozess ist.

Um zu vermeiden, dass Netzwerke in Zukunft nachgerüstet werden müssen, sollten sich Stadtplaner jetzt über zukünftige Möglichkeiten informieren und sich mit IoT-Anbietern und Anbietern von Telekommunikations- und Datennetzwerken beraten. Beispielsweise haben Städte wie Stockholm Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetzwerke um ihre Städte herum aufgebaut, die über genügend Bandbreite verfügen, um auch in Zukunft neue IoT-Geräte und -Anwendungen zu unterstützen. Die Stadt Neubrandenburg stellt für ihre Bürger eine kostenlose WLAN-Anbindung in der Innenstadt bereit, womit auch der örtliche Handel unterstützt werden soll. Dazu wurden ein zentraler Controller in Form eines Virtual SmartZone 3.5.1 (vSZ)-H und 16 Outdoor Access Points (802.11ac) installiert. Diese Infrastruktur erlaubt ein weiteres Wachstum in der Zukunft.

Insgesamt entwickelt sich die Verfügbarkeit von Bandbreite zur „vierten Grundversorgung“ in den Städten – sie ist ein Muss, wenn man die Wirtschaft fördern will, und die Städte beginnen das zu erkennen. Optimierte Netzanbindung in Privathaushalten und Unternehmen ist ein Wettbewerbsvorteil für Städte, den sie nutzen sollten.

Netzwerk-Konvergenz

In der Vergangenheit bauten Dienstanbieter separate drahtlose und drahtgebundene Netzwerke auf. Die drahtlose Infrastruktur wird zunehmend zentralisiert, so dass es sinnvoller ist, den gesamten drahtlosen Backhaul-Verkehr auf die gleiche Glasfaser zu bringen, die von drahtgebundenen Diensten verwendet wird. Der Prozess der Glasfasernetzkonvergenz wird in erster Linie durch die Entwicklung von Basistechnologien, die Nachfrage der Benutzer und die Fähigkeiten der Dienstanbieter vorangetrieben. Große etablierte Dienstanbieter betreiben sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Dienste, so dass die Konvergenz zu einem einzigen Netz und die Maximierung der Anlagennutzung wirtschaftlich sehr sinnvoll ist.

Es gibt Beispiele aus der Praxis, wo ein Fiber-to-the-Home-Netz (FTTH) gebaut wurde, und einige Monate später Glasfaser für einen Zellenstandort verlegt wurde, was natürlich unökonomisch ist. Netzwerkkonvergenz bedeutet nur einen Ausbau, der für mehrere Plattformen für die Dienstbereitstellung, einschließlich FTTH, verwendet werden könnte. Außerdem sollten Smart Cities in der Zukunft Synergien zwischen öffentlichen WLAN-Netzwerken und IoT-Netzwerken nutzen. Heute ist es jedoch oft noch immer so, dass verschiedene Anwendungen in Gebäuden jeweils ihre eigenen Netzwerke verwenden, mit eigenen Gateways, eigener Verkabelung und eigenen Switches. Führt man alle Anwendungen wie Gebäudeautomatisierung, Smart Parking, Smart Lighting und Umwelt-Monitoring in einem Netzwerk zusammen, lassen sich Kosten für Hardware und Wartung sparen. Außerdem wird die Sicherheit durch ein vereinheitlichtes System gesteigert.

In der Praxis werden die meisten Städte die Netze verschiedener Anbieter in ihre Gesamtinfrastruktur integrieren. Dabei stellt sich die Frage: Wie sollen sie all diese Netzwerke miteinander verbinden? Der erste Schritt besteht darin, alle Glasfaserkabel verschiedener Anbieter in die gleiche Trasse zu legen. Einige Netzwerke müssen geschützt sein (z.B. im Bereich der öffentlichen Sicherheit), aber die Städte können zumindest sicherstellen, dass alle Netzwerke die gleichen Trassen und vielleicht sogar das gleiche Glasfaserkabel verwenden. Schließlich gibt es beim Straßenbau auch keine getrennten Straßen für Lastwagen, Autos und Motorräder – sondern eine gemeinsame Infrastruktur. Es macht Sinn, dasselbe mit Glasfasernetzen zu tun.

Verschiedene Anwendungen treiben den Bedarf an mehr Bandbreite voran: Parken, intelligente Stromzähler, öffentliche Sicherheit (Überwachungskameras), Verkehrsmanagement, Verdichtung kleiner 5G-Zellen, Abfallmanagement und die Koordination von Rettungsdiensten sind nur einige Beispiele. Es ist leicht einzusehen, dass ein einziges konvergiertes Netzwerk die kostengünstigste Möglichkeit wäre, diese Anwendungen zu unterstützen. Wenn eine Stadt zum Beispiel ein Glasfasernetz zu ihren Laternenmasten ausbaut, können diese Masten intelligente Beleuchtung, Überwachungskameras und kleine Zellen für die Verdichtung des 5G-Netzes unterstützen.

Smart-City-Anwendungen sind ein Weg für Städte, ihre Effizienz zu steigern, Kosten zu senken, neue Einnahmequellen zu erschließen und vor allem das Leben ihrer Bürger zu verbessern. Vorausschauende Planung und konvergierende Netzwerke rund um den stadtweiten Glasfaserausbau werden dabei entscheidend sein.