Smart City Ein modernes Netzwerk ist das Rückgrat digitaler Städte

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Kommunale Unternehmen müssen nachhaltig, flexibel, kosteneffizient und bürgernah sein. Das geht nur mit digitalen Prozessen und Services, hinter denen leistungsstarke und einfach zu verwaltende Netzwerkinfrastrukturen stehen.

Drei Viertel der deutschen Bevölkerung leben in Städten, was vor allem daran liegt, dass es dort neben Arbeitsplätzen auch eine gute Infrastruktur mit Kindergärten und Schulen, Ärzten und Krankenhäusern, Einkaufsmöglichkeiten, Restaurants sowie vielen Freizeitangeboten gibt. Allerdings stehen die kommunalen Unternehmen, die für das Funktionieren einer Stadt unverzichtbar sind, vor großen Herausforderungen. Das fängt schon damit an, dass die Bürger sie zunehmend online kontaktieren möchten und sich mehr digitale Services wünschen. Vielerorts sind zwar schon neue Apps und Portale entstanden, doch hinter diesen stehen allzu oft noch dieselben manuellen und papiergebundenen Prozesse wie zuvor – und damit ein hoher Bearbeitungsaufwand und lange Bearbeitungszeiten. Den Erwartungen der Bürger werden die Unternehmen damit jedenfalls kaum gerecht und sie verschenken auch enorme Chancen, interne Abläufe zu verschlanken, Mitarbeiter zu entlasten und Kosten zu senken.

Um tatsächlich bürgerfreundlicher und effizienter zu werden, müssen Versorger, Entsorger, Verkehrsbetriebe und Betreiber von öffentlichen Einrichtungen ihre Prozesse durchgängig digitalisieren. Das ist in der Regel mit neuen Anwendungen und Cloud-Services verbunden, durch die sich die Datenflüsse deutlich verändern, was die historisch gewachsenen IT-Infrastrukturen schnell an ihre Grenzen bringt. Diese sind nicht nur extrem komplex und bieten nur geringe Bandbreiten, sondern sind auch sehr starr – und damit ungeeignet für die Anforderungen einer modernen Stadt, in der sich Energienetze selbst verwalten, unzählige Sensoren die Luft- und Wasserqualität kontrollieren, intelligente Ampeln und Verkehrsschilder den Straßenverkehr steuern, Kameras aus der Verkehrsüberwachung freie Parkplätze an Navigations- und Parkleitsysteme übermitteln oder sich volle Mülleimer selbstständig bei der Abfallwirtschaft melden.

Ohne drahtlose Netze geht es nicht mehr

Viele dieser neuen Anwendungsfälle aus dem IoT-Bereich verlangen nach drahtlosen Technologien, da sich bewegliche Objekte oder über die ganze Stadt verteilte Sensoren nicht mit Kabeln anbinden lassen. Daher müssen die kabelgebundenen Infrastrukturen schrittweise um Wi-Fi 6, LoRaWAN und 5G ergänzt werden, wobei jede der drei Technologien ganz eigene Stärken hat. Wi-Fi 6 eignet sich mit seiner hohen Bandbreite und der genauen Positionsbestimmung beispielsweise gut für das Tracking von Werkzeugen, Ausrüstungsgegenständen und Inventar in Gebäuden, die Besuchernavigation und natürlich schnelles drahtloses Internet für Mitarbeiter sowie Gäste. LoRaWAN wiederum ist äußerst energieeffizient und reichweitenstark, was optimal für das Sammeln von Sensordaten ist – vorausgesetzt, die Sensoren liefern nicht-zeitkritische Daten mit geringem Volumen, etwa zur Schadstoffbelastung städtischer Gewässer, dem Lärmpegel und der Luftverschmutzung an großen Straßen oder dem Füllstand von Abfallcontainern. Müssen hingegen größere Datenmengen übertragen werden oder sind wie bei der Steuerung von smarten Stromnetzen und intelligenten Gebäuden unbedingt Echtzeit-Reaktionen auf bestimmte Ereignisse notwendig, führt kein Weg an 5G vorbei. Der Mobilfunkstandard bietet hohe Bandbreiten und ultra-niedrige Latenzen und erlaubt die Vernetzung einer sehr großen Anzahl von Sensoren und Geräten.

Doch 5G allein macht noch keine Echtzeit-Reaktionen möglich – dafür wird auch eine Datenverarbeitung am Edge gebraucht, also nah an dem Ort, wo die Daten generiert werden. Denn eine Übertragung in die Cloud oder ein zentrales Rechenzentrum wäre mit Verzögerungen verbunden, die in manchen Anwendungsfällen nicht hinnehmbar sind, selbst wenn sie nur wenige Millisekunden betragen.

Smarte Software sorgt für Agilität

Darüber hinaus bedürfen die kabelgebundenen Netze in vielen Kommunen einer Modernisierung, da sie bei IT-Investitionen in den vergangenen Jahren meist nicht im Fokus standen. Die Budgets flossen eher in die Einführung von Remote Work und Cloud-Services, was dazu geführt hat, dass die Netzwerkgeräte vergleichsweise alt sind und oft nur noch sporadisch oder überhaupt keine Sicherheitsupdates mehr erhalten. Dadurch stellen sie ein nicht unerhebliches Sicherheitsrisiko dar, denn Schwachstellen in veralteten Systemen zählen zu den beliebtesten Einfallstoren für Cyberkriminelle.

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