Künstliche Intelligenz macht die City erst wirklich smart

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Künstliche Intelligenz macht die City erst wirklich smart

In den Städten konzentrieren sich Herausforderungen unserer Zeit: Viele Menschen leben auf engem Raum. Ihr Mobilitätsbedürfnis führt oft zum Stillstand durch unzählige Staus. Die Natur wird weiter zurückgedrängt. Dabei kann sie bedeutend dazu beitragen, unsere Städte lebenswert zu erhalten. foldAI, Mitglied des Telefónica Innovationslabor Wayra, will mit intelligenten, über 5G vernetzten Sensoren die Basis schaffen, per künstlicher Intelligenz Städte smart weiterzuentwickeln.

Das IT-Sicherheitsunternehmen Kaspersky hat in einer aktuellen Befragung in Deutschland ermittelt: Mehr als die Hälfte der Menschen unter 30 Jahren versprechen sich positive Auswirkungen auf das Klima, wenn sich Städte zu Smart Citys entwickeln. Sie gehen davon aus, dass intelligente Infrastrukturen, etwa Smart-Parking-Systeme und effiziente öffentliche Nahverkehrsnetze, zu einer Verbesserung des Lebens in der Stadt beitragen können. Der Haken dabei: Zwar lassen sich die Vernetzung von Bus und Bahn mit Pkw und Lkw, die Steuerung von Verkehrsströmen und das Managen von Parkflächen heute bereits gut realisieren – doch Aussagen über das Klima in der Stadt werden dadurch nicht möglich. Vielmehr müssen eine ganze Menge Modellrechnungen bemüht werden, um Auswirkungen von verkehrslenkenden Maßnahmen mit einer gewissen Zuverlässigkeit ermitteln zu können.

Grafik aus Kaspersky-Report-Serie über die Generation KI Teil 2

Reale Messpunkte, die das Klima von Städten erfassen, sind in Deutschland nur spärlich gesät. So betreibt Berlin als größte Stadt gerade einmal 17 Stationen, an denen die Luftgüte gemessen wird. München kommt bei seinem Messnetz in Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst immerhin auf 43 Standorte. Bei einer Fläche von 310,71 Quadratkilometer kann man damit auch nicht von einer engmaschigen Erfassung des Stadtklimas sprechen.

Preiswerte, energiesparsame Sensoren

„Bislang fehlen uns in vielen Städten wirklich aussagekräftige Daten über das Mikroklima“, sagt denn auch Dr. Friedrich Förstner, Data-Scientist und einer der Gründer des Unternehmens foldAI. Er arbeitet mit seinem Team daran, Umweltsensoren klein, energieeffizient und preiswert zu machen. Diese Sensoren könnten dann in großer Zahl installiert werden und unzählige Daten an vielen Standorten erfassen. Sie würden die Grundlage für Big-Data-Analytics und künstliche Intelligenz liefern, die zuverlässigere Aussagen über das Mikroklima und dessen Entwicklung am Sensor ermöglichen.

Von dieser Idee leitet sich übrigens auch der Name des Unternehmens ab: foldAI will künstliche Intelligenz (im Englischen Artificial Intelligence, AI) so klein und kompakt machen, also im übertragenen Sinne so klein falten (im Englischen fold), dass sie zur Umwelt- und Klimaanalyse mit winziger Technik auskommt.

Das Ziel: Ökosystem Wald besser kennenlernen

Erfassen will das Team von foldAI mit seinen Sensoren so unterschiedliche Größen wie Feuchtigkeit, Lärm, Temperatur, Lichtspektrum, Druck und Gase. Mit seiner Technik will das junge Unternehmen insbesondere Wälder in den Blick nehmen. Die von der Technik begeisterten Mitarbeiter verbindet untereinander nämlich auch die Liebe zum Wald. „Ich war als Kind bei den Pfadfindern. Das hat mir immer sehr viel Spaß gemacht und dabei konnte ich eine enge Verbindung zu Natur und Wäldern aufbauen“, erzählt Förstner und ergänzt: „Auch wenn der Wald in Deutschland schon seit Jahrhunderten wirtschaftlich genutzt wird und er heute in seiner Bedeutung für unser Weltklima als besonders wichtig erachtet wird, wissen wir doch recht wenig über dieses Ökosystem. Das wollen wir ändern.“

Know-how für Smart Citys und Industrie 4.0

Dass die Technik von foldAI vielfältig – eben auch in Smart Citys – eingesetzt werden kann, ist für das junge Unternehmen von finanzieller Bedeutung: Die Elektrotechniker, Informatiker, Big-Data- und KI-Experten können so ihr Know-how auch in Bereichen einbringen, die besser finanziert sind als Umwelt- und Klimaprojekte. Nicht nur in Städten, sondern auch in der Industrie. Denn auch in Produktionshallen können die Sensoren von foldAI helfen, die Produktionsumgebung präzise zu erfassen. „Wir haben beispielsweise in einem Briefverteilzentrum, in dem Postsendungen in pneumatischen Systemen sortiert werden, Störungen durch Luftzug ermitteln können“, erzählt Förstner. „Bei anderen Aufträgen bringen wir unser Know-how in künstlicher Intelligenz ein und helfen Unternehmen so, besser zu arbeiten.“

Friedrich Förstner und Giovanni Carmantini (Quelle: foldAI)

Vorteil 5G: energieeffizient und massentauglich

Für die Vernetzung seiner Sensoren setzt foldAI auf den neuen Mobilfunkstandard 5G. „5G bringt uns ganz entscheidende Vorteile“, sagt Jungunternehmer Förstner. „Der neue Standard ermöglicht Niedrigenergietechniken für die Datenübertragung. Für unsere Idee, Umweltdaten an vielen Bäumen im Wald, also fern vom Stromnetz, zu erfassen, kommt es ganz wesentlich darauf an, möglichst wenig Strom zu verbrauchen. Außerdem erlaubt 5G so viele vernetzte Geräte pro Fläche wie kein anderer Mobilfunkstandard. Damit können wir unser Messnetz sehr engmaschig aufbauen. Und nicht zuletzt lässt 5G auch jenseits der öffentlichen Netze sogenannte Campusnetze zu, über die wir im Zweifelsfall auch selbst für die Vernetzung sorgen könnten.“

Die besonderen Eigenschaften und Fähigkeiten von 5G haben foldAI schließlich auch zu Wayra, dem Innovationslabor von Telefónica, gebracht: Hier entsteht am Standort im Münchner Zentrum zurzeit ein 5G-Testlabor, in dem Unternehmen die Neuheiten ausprobieren können, die 5G mit sich bringt. Im Rahmen des Wayra Activation Programms hat FoldAI unter anderem Zugriff auf Netztechnologien und IoT-Experten wie Andreas Stauber aus dem B2B-Bereich, der die Unternehmen als Mentor bei der Umsetzung Ihrer innovativen Geschäftsideen unterstützt. Start-Ups erhalten so Zugriff auf Expertenwissen und wertvollen Erfahrungen aus bereits realisierten Großprojekten zur Entwicklung ihrer IoT-Anwendung. „Wayra bietet uns hervorragende Arbeitsmöglichkeiten: Hier können wir nicht nur 5G ganz praktisch testen und unsere Anwendungen optimieren. Wir können uns auch mit anderen Start-ups vernetzen, die hier arbeiten“, freut sich Förstner
Für die eigene Arbeit bringt das auch einen wichtigen psychologischen Effekt: „Der Austausch mit anderen jungen Unternehmen, die neue technologischen Lösungen und disruptive Geschäftsmodelle entwickeln, macht es wesentlich leichter, über so manche Frustration hinwegzukommen“, sag der Datenwissenschaftler. Angetreten ist das Team von foldAI, einen Beitrag zu leisten, das Klima zu retten.

Auch wenn bereits einige Unternehmen wie Telefónica daran arbeiten, ihren CO2-Fußabdruck zu verringern und auf grünen Strom setzen, ist der Weg noch weit. Doch das junge Unternehmen geht seinen Weg motiviert voran.

5G – das Rückgrat für die Digitalisierung?

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5G – das Rückgrat für die Digitalisierung?

Jede bisherige Generation der Mobilfunk-Technologien hat neuartige Anwendungen ermöglicht, die unser Leben bereichert und verändert haben. Die neue Mobilfunkgeneration 5G kann zum Impulsgeber der Digitalisierung werden. Dank der vielfältigen und flexiblen technischen Fähigkeiten gibt es zahlreiche Anwendungsfelder, die von der 5G-Technologie profitieren können.

Technische Anforderungen verschiedener Anwendungsfälle (Quelle: Telefónica Deutschland, eigene Darstellung)

Die Verfügbarkeit von 5G-Netzen wird der Digitalisierung und dem Internet der Dinge (IoT) den entscheidenden Schub verleihen. Warum die Erwartungen an die fünfte Mobilfunkgeneration so groß sind, zeigt ein Blick auf die möglichen Anwendungsfelder. Egal ob Industrie, Energie, Gesundheit, Wissenschaft oder Unterhaltung: Der 5G-Technologie-Standard hat die notwendigen technischen Eigenschaften, um als wichtiger Impulsgeber für neue Innovationen über viele Branchen und Anwendungsfelder hinweg zu fungieren.

Autonomes Fahren und vernetzte Fahrzeuge

Intelligente und autonome Mobilitätsangebote, Verkehrsinformationen in Echtzeit sowie Multimediasysteme im Fahrzeug – die künftigen Anwendungen werden gigantische Datenströme verursachen, die zuverlässig und schnell transportiert werden müssen. Ohne die Bandbreite von 5G-Konnektivität, die selbst bei hohen Geschwindigkeiten noch zur Verfügung steht, ist die Zukunft des vernetzten Fahrzeuges kaum denkbar. Für Echtzeitdaten über die Verkehrslage, die Autos mit einer übergeordneten Infrastruktur wie einer Verkehrsleittechnik austauschen, braucht es überdies sehr kurze Latenzzeiten sowie die Fähigkeit, Daten direkt zwischen den Fahrzeugen, ohne den Umweg über eine Funkbasisstation zu übermitteln. Weil 5G all diese Anforderungen erfüllen kann, gilt die neue Mobilfunkgeneration als Türöffner und wichtiger Bestandteil zukünftiger Mobilität.

Industrie 4.0: Vernetzte Produktion und fahrerlose Transportsysteme

Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine, Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) mittels intelligenter Sensoren für eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) und Vernetzung von Produktion und Logistik sind Themen der vierten industriellen Revolution. Anwendungen in der Industrie stellen sehr hohe Anforderungen und schreien förmlich nach 5G als Basistechnologie. Die Mobilfunktechnologie der fünften Generation erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und überträgt die gewonnen Informationen mit sehr geringer zeitlicher Verzögerung, um so unmittelbar auf entsprechende Störungen reagieren zu können. Vor allem bei der Zusammenarbeit zwischen Roboter und Mensch kommt es darauf an, dass die Maschine in Sekundenbruchteilen auf ihr menschliches Gegenüber reagiert, um niemanden zu gefährden.

Private 5G-Netze in der Fabrik und industrielle Kommunikation

Als 2019 die Frequenzen für 5G versteigert wurden, kam nicht das gesamte Spektrum in die öffentliche Auktion. Ein Teil wurde für industrielle Nutzer und Anwendungen reserviert. Unternehmen können damit lokale Frequenzen für den Aufbau firmeneigener 5G-Netze, sogenannte Campusnetze, installieren. Diese geschlossenen, privaten Netzwerke sorgen für eine verbesserte Netzsicherheit und -verfügbarkeit auf dem Werksgelände und ermöglichen volle Kontrolle und Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes und der Zuordnung des verfügbaren Netzspektrums für unterschiedliche Unternehmensanwendungen (Stichwort Network Slicing). Beispielhaft kann ein Netz mit 5G auf einem Firmengelände aus zwei Teilen, einer Kombination aus privatem und öffentlichem Netz, bestehen. Ein Teil des Funknetzes ist reserviert für unternehmenskritische Anwendungen in der Fertigung und Produktion. Der andere Teil ist für die Nutzung durch Mitarbeiter oder Lieferanten freigegeben und verbessert die Datensicherheit im Unternehmen.

Intelligente Städte und digitalisierte Mobilität

Smart City definiert innovative Lösungsansätze und die Nutzung digitaler Technologien im kommunalen Umfeld. Städte und Kommunen stehen nicht zuletzt durch erhöhte Verkehrsaufkommen und der einhergehenden Luftverschmutzung vor einer Handlungsnotwendigkeit hinsichtlich der Digitalisierung und Vernetzung der städtischen Infrastrukturen. Intelligente stromsparende Sensor-Netzwerke, die sich nahtlos in bestehende Ökosysteme integrieren, können dabei helfen, die Luftqualität im urbanen Raum zu verbessern. Dank der technischen Eigenschaften von 5G wird es möglich, eine höhere Anzahl an Endgeräten und Sensoren pro Funkzelle zu unterstützen und die gewonnenen Daten effizient zu übertragen. Dies ermöglicht eine Vielzahl an neuen Anwendungen im urbanen Umfeld, die mit der heutigen Mobilfunktechnik oftmals nicht umsetzbar sind und sich wie folgt eingruppieren lassen:

Anwendungsgruppen für 5G und Beispiele für Smart-City-Anwendungen (Quelle: Capgemini, 5G als Treiber: Der Weg zur zukunftsfähigen „Smart City“ beginnt jetzt)

5G für sichere Energienetze und intelligente Gebäudetechnik

Entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Energie- und Versorgungsbereich gibt es zahlreiche Szenarien für die intelligente 5G-Vernetzung. Einige Anwendungen wie Smart Metering sind zwar bereits heute mit verfügbaren Netztechnologien im Bereich der Gebäudetechnik im Einsatz. Speziell die Energiewende kann jedoch durch 5G eine zusätzliche Dynamik entfalten. Die Frage ist, welche 5G-Technik und auch Frequenz hier zum Einsatz kommt, um eine entsprechende Gebäudedurchdringung hin zu Hausanschlussräumen zu gewährleisten.
Intelligente Stromnetze (Smart Grids) werden eine zentrale Rolle bei der Energiewende spielen. Das Versorgungsnetz wird bestimmt durch die Vernetzung von tausenden dezentralen Stromerzeugungs- und Speicheranlagen, sogenannten virtuellen Kraftwerken. Dies stellt hohe Anforderungen hinsichtlich Echtzeitübermittlung von Daten zur Einspeiseüberwachung und Verbesserung der Erzeugungsprognose. Der 5G-Standard kann dabei die Zuverlässigkeit in der Kommunikation deutlich erhöhen und den zentralen Betrieb zur Überwachung der Anlagen verbessern. Insgesamt gilt 5G als wichtiger Motor für die Umsetzung von neuen Geschäftsmodellen in der Energiewirtschaft.

Fazit

Die bestehenden Netztechnologien ermöglichen heute bereits verschiedenste Ansätze im Kontext der Digitalisierung. Für viele Anwendungsfälle reichen aktuelle Bandbreiten und Latenzen mit 4G noch aus. Konnektivität und damit auch der 5G-Standard werden künftig in der Gesamtheit das tragende Element sein und der Digitalisierung als Stütze dienen.

5G – der Mobilfunk-Überflieger

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5G – der Mobilfunk-Überflieger

5G gilt als die vielleicht wichtigste Technologie, die das Internet der Dinge, neudeutsch Internet of Things (IoT), antreiben soll. Aber warum ist das eigentlich so? Was kann 5G, was andere Technologien nicht können?

Die hohen Erwartungen an 5G rühren aus dessen technischen Fähigkeiten, die denen der vierten Mobilfunkgeneration (4G) mit LTE und LTE-Advanced und denen der dritten (3G) mit HSPA+, HSPA und UMTS in allen Belangen überlegen sind. Dabei geht es aus guten Gründen um Eigenschaften:

Datenrate: Hohe Datenraten spielen beispielsweise bei multimedialen Unterhaltungsanwendungen oder bei Virtual- und Augmented-Reality eine wichtige Rolle. Die 5G-Technologie kann bis zu 20 Gbit/s übertragen und ist damit fast 90 Mal schneller als LTE der vierten Generation und fast 500 Mal schneller als die dritte Mobilfunkgeneration mit HSPA+.

Das Netz der Zukunft – Anwendungsgebiete von 5G

Latenzzeit: Die Latenzzeit gibt an, wie lange es von der Eingabe eines Befehls bis zur eigentlichen Aktion dauert. In 5G-Netzen ist die Latenzzeit etwa 10 Mal kleiner als in 4G-Netzen und mindestens 50 Mal kürzer als in 3G-Netzen. Die sehr geringen Latenzzeiten, die in 5G-Netzen auf kurzen Übertragungsstrecken möglich sein werden, sind wichtig für Echtzeitanwendungen. Sie sind vor allem im industriellen Bereich angesiedelt, beispielsweise bei der Kommunikation zwischen Robotern und Menschen, aber auch zwischen Produktionsmaschinen (Machine-to-Machine-Kommunikation, M2M). Kooperative Verkehrssicherheits-Anwendungen beim autonomen Fahren sind ebenfalls in extremem Maß von einer verzögerungsfreien Übertragung von Informationen abhängig. Ein Beispiel für Letzteres ist der automatische Austausch von Informationen über den Straßenzustand oder den Verkehrsfluss zwischen Fahrzeugen in der nahen Umgebung.

Frequenzen: Von den genutzten Frequenzbändern hängt unter anderem die Reichweite der Signale ab. In einfachen Worten: Je niedriger die Frequenz, desto größer ist die Reichweite eines Funksystems. Für die Inhouse-Übertragung ist also ein Frequenzband im 3,6-GHz-Bereich gut geeignet, wohingegen bei der Freiluftkommunikation ein 800-MHz-Signal seine Reichweitenvorteile ausspielt. Weil das zur Verfügung stehende Frequenzspektrum für 5G-Netze viel größer ist als das für 4G und 3G, kann die neue Mobilfunktechnologie besser auf die jeweilige Anforderung der Anwendung abgestimmt werden.

Netzwerk-Slicing: Wenn wir schon über Flexibilität sprechen, dann sollten wir ein Auge auf das Netzwerk-Slicing werfen. Es erlaubt in 5G-Netzen den Betrieb verschiedener virtueller Netze mit unterschiedlichen Eigenschaften auf einer gemeinsamen physischen Infrastruktur. Jede Anwendung erhält, je nach Anforderung, eine eigene Ebene im Netzwerk. So kann man einer Anwendung eine hohe Bandbreite zuweisen, einer anderen hingegen eine geringe Latenzzeit mit hoher Zuverlässigkeit der Übertragung.

5G im Vergleich zu 4G (Quelle: Fraunhofer-Institut)

Device-to-Device-Kommunikation: Die 5G-Technologie sieht erstmals eine Device-to-Device-Kommunikation vor – sie ist weder in 4G- noch in 3G-Netzen möglich. D2D ermöglicht den schnellen, direkten Datenaustausch zwischen Geräten und Sensoren ohne den Umweg über eine Basisstation. Das entlastet einerseits die Basisstationen in 5G-Netzen und verkürzt andererseits die Laufzeit der Signale zwischen Sendern und Empfängern. Wichtig ist dies zum Beispiel bei sicherheitskritischen Anwendungen in autonom oder teilautonom fahrenden Autos und Lkw auf öffentlichen Straßen, aber auch für selbstfahrende Fahrzeuge in der Logistik.

Energieffizienz: Die Energieeffizienz beschreibt, wieviel Informationsbits pro Energieeinheit übertragen werden können. Sie soll bei 5G 100 Mal besser sein als bei 4G. Damit können 5G-Geräte Daten mit weitaus geringerem Stromverbrauch senden oder empfangen.

Versorgungsdichte: Die Versorgungsdichte gibt an, wie viele Geräte auf einer bestimmten Fläche versorgt werden können. Auch bei dieser Kenngröße ist 5G den bisherigen Mobilfunktechnologien deutlich überlegen. Damit dürften Versorgungsengpässe bei Großveranstaltungen der Vergangenheit angehören und Anwendungen mit einer hohen Sensorendichte die Tür geöffnet werden.

Bereits Mitte letzten Jahres errichtete Mercedes-Benz Cars, zusammen mit dem Telekommunikationsunternehmen Telefónica Deutschland und dem Netzwerkausrüster Ericsson in der „Factory 56“ in Sindelfingen, das weltweit erste 5G-Mobilfunknetz für die Automobilproduktion. Der Zukunftsstandard 5G wird somit für den Industriestandort Deutschland Realität.

„Wir läuten das 5G-Zeitalter für den Industriestandort Deutschland ein und bauen das modernste Mobilfunknetz für eine der modernsten Automobilfabriken der Welt“, sagt Markus Haas, CEO von Telefónica Deutschland.

Smart City – Lösungen für eine zukunftsfähige Stadtentwicklung

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Smart City – Lösungen für eine zukunftsfähige Stadtentwicklung

Die Digitalisierung hilft Städten, Energie zu sparen, Warenströme zu optimieren oder Verkehrsmittel besser zu vernetzen. Mobilfunk – insbesondere der neue Standard 5G – das Internet der Dinge (IoT), Künstliche Intelligenz (KI) und Big Data spielen hier eine Schlüsselrolle.

In den Metropolen wird es eng. Laut den Vereinten Nationen lebt schon heute mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Ballungszentren. In Europa liegt der Anteil sogar bei 74 Prozent. Der Trend zur Urbanisierung lässt auch deutsche Großstädte immer weiter wachsen: Berlin wird in zehn Jahren mehr als 3,925 Millionen Einwohner (2018: 3,748 Mio.) haben. Und München könnte dann eine Einwohnerzahl von 1,724 Millionen (2018: 1,571 Mio.) erreichen.

Der enorme Bevölkerungszuwachs stellt vor allem die 81 deutschen Großstädte (mit mehr als 100.000 Einwohner) vor ernst zu nehmende Probleme: Erhöhter Energiebedarf, Mangel an bezahlbarem Wohnraum, zunehmende Luft- und Umweltverschmutzung und Überlastung der Verkehrsinfrastruktur drohen die Lebensqualität der Bürgerinnen und Bürger massiv zu beeinträchtigen. Große Hoffnungen setzen viele Stadtväter daher auf die digitale Transformation, die im kommunalen Bereich unter dem Label „Smart City“ zusammengefasst wird.

Smart Citys also „intelligente Städte“, zeichnen laut Professor Chirine Etezadzadeh , Leiterin des SmartCity.institute, folgende Aspekte aus:

  • Smart Citys sind konsequent auf Nachhaltigkeit ausgerichtet
  • Smart Citys haushalten effizient mit ihren Ressourcen
  • Smart Citys sind insgesamt vernetzter und kooperative
  • Smart Citys bedienen sich dafür der Digitalisierung und der modernen Technik, ohne dass diese das Leben und die menschliche Urteilskraft dominieren oder unbeherrschbar werden
  • Smart Citys bieten eine Vielzahl von Potenzialen, um das Leben von Bürgerinnen und Bürgern nachhaltig zu verbessern und einfacher zu machen

Die Idee der Smart City zielt auf die technologische Weiterentwicklung von Städten und Gemeinden ab. Das Bundesministerium des Inneren, für Bau und Heimat (BMI) stellt dazu fest, dass „die Entwicklung und die Nutzung digitaler Technologien in fast allen Bereichen auf kommunaler Ebene“ stattfindet. Betroffen sind die Verkehrssteuerung, die Energieversorgung, das Gesundheitssystem, die öffentliche Verwaltung, Polizei und Rettungskräfte, das Bildungswesen und viele andere Bereiche.

Digitalisierung der Städte und Gemeinden

Wie das schon heute konkret aussehen kann, zeigen viele Modellprojekte in ganz Deutschland: Hamburg, das im aktuellen Smart-City-Index des Branchenverbands Bitkom unter den 81 deutschen Großstädten Platz eins einnimmt, hat schon vor Jahren Projekte wie den Smart Port, die „E-Culture-Agenda“ und die „Digitale Verwaltung“ gestartet. Mittlerweile setzt die Hansestadt im Bereich Mobilität rund 60 Projekte um, die den städtischen Verkehr sicherer, effizienter und umweltfreundlicher machen. Und über die Datenplattform Urban Data Hub will Hamburg städtische Daten aus Bereichen wie Verkehr, Umwelt, Soziales und Wirtschaft verknüpfen und Auswertungen in Echtzeit ermöglichen.

Andere Städte treten mit innovativen Smart-City-Lösungen wie die emissionsfreie Paketzustellung im Pilotprojekt „logSPAZE“ für die Stuttgarter Innenstadt hervor. Oder mit der Entwicklung der Multifunktions-App „digital@KA“, die für die Bürger alle für relevanten Informationen rund um das städtische Leben bündelt. Diese reichen vom Apotheken- und Tankstellenfinder über Echtzeitinformationen zur Verkehrslage und Parkplatzmöglichkeiten bis hin zu Kultur- und Freizeittipps.

Interdisziplinär und vernetzt

Schaltzentrale am Flughafen München (Foto: Flughafen München GmbH)

Funktionieren können Smart Citys nur, wenn alle Bereiche miteinander vernetzt werden. Nur so lassen sich Abhängigkeit wie Energieverbrauch, E-Mobilität, Bus und Bahn, Warenströme, aber auch städtische Dienstleistungen nutzen, um die Wirtschafts- und Lebensbedingungen in Städten auf einen neuen Level zu bringen. Der Mobilfunk spielt dabei eine zentrale Rolle. Das stellt gerade auch das IT-Sicherheitsunternehmen Kaspersky in einem spannenden Artikel heraus: 5G und IoT: Chance und Herausforderung für die Smart City. 5G ermöglicht eine massive Ausweitung des Internets der Dinge, durch das gerade auch Städte smart werden können. Dafür benötigen sie einen kompetenten Vernetzungspartner wie Telefónica Deutschland.

Das Telekommunikationsunternehmen zeigt in Kooperation mit dem Flughafen München bereits heute, wie eine Smart City aussehen kann. Der Airport kann durchaus als Modell einer smarten Stadt gelten – mit Individual- und öffentlichem Verkehr, mit Geschäften und viele ansässigen Unternehmen, (in Nicht-Corona-Zeiten) mit vielen Zehntausend Menschen, Geschäften und Restaurants sowie dem gesamten Service rund ums Fliegen.

Telefónica und wayra machen Start-ups das Skalieren ihrer Lösung einfach

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Telefónica und wayra machen Start-ups das Skalieren ihrer Lösung einfach

Mit dem Telefónica Activation Programme können junge, kreative, Technologie-orientierte Unternehmen Zugriff auf skalierbare Systeme bekommen und so ihr Geschäftsmodell gut auf seine Skalierbarkeit testen – oder gleich als Leistung für eines der größten Telekommunikationsunternehmen anbieten. Betreut und begleitet werden die Start-ups von wayra, dem Innovation-Hub von Telefónica.

Zum besonderen Reiz von Start-ups gehört in der Regel die Chance, das Geschäftsmodell gut skalieren zu können – oft mit riesigem Wachstumspotenzial. Doch mit den typischerweise begrenzten Möglichkeiten junger Unternehmen lässt sich das oft nicht richtig testen. Das ändert das Telefónica Activation Programme.

Start-ups können sich bis zum 22. Juni 2020 über die Webseite bewerben. Unter Telefónica Activation Programme, erhalten sie Unterstützung für ihr Geschäftsvorhaben.

Das bietet das Telefónica Activation Programme

  • Exklusiver und freier Zugang zu Plattformen für IoT, Blockchain und künstliche Intelligenz von Telefónica
  • Schulung auf den Plattformen
  • Nutzung der Plattformen über API-Schnittstellen
  • Sechs Monate Unterstützung und Betreuung durch wayra
  • Zugang zu den Innovationslaboren von Telefónica in Madrid und Barcelona
  • Prüfung auf Investitionsmöglichkeiten

„Mit dem Programm erlangen Gründerinnen und Gründer Zugriff auf das umfangreiche Technologie-Portfolio der Telefónica“, so Florian Bogenschütz, CEO von wayra Deutschland. „Für Start-ups ergibt sich dadurch die einzigartige Möglichkeit, ihre Lösungen belastbar in einer globalen Infrastruktur zu testen. Zudem bekommen sie die Chance, Telefónica als Kunden zu gewinnen und die eigene Lösung dadurch langfristig am Markt zu etablieren.“

Start-ups aus dem Bereich Internet der Dinge bekommen Zugriff auf die Telefónica Kite Plattform, um die Konnektivität ihrer Lösung integriert managen und analysieren zu können. Wenn sie sich mit Niedrigenergie-Konnektivitätslösungen wie Narrow Band IoT und LTE-M beschäftigen, bekommen sie Zugang zu „The Thinx“ Laboren von Telefónica in Madrid und Barcelona.

Blockchain-Start-ups können die TrustOS Plattform nutzen. Damit erhalten sie die Möglichkeit, ihre Lösung an öffentliche und private Netzwerke für Blockchain-Anwendungen anzubinden und zu testen.

Und junge Unternehmen, die sich mit künstlicher Intelligenz beschäftigen, können mit der LUCA Plattform arbeiten. Damit lassen sich Datenanalysen automatisieren und Fähigkeiten wie Machine Learning leicht in eigene Anwendungen integrieren.

Am besten gleich bewerben.

Campusnetze – individuelle 5G-Lösung für Unternehmen

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Campusnetze – individuelle 5G-Lösung für Unternehmen

Moderne Mobilfunkstandards ermöglichen lokal begrenzte Funknetze, in denen für den Anwender ganz spezifisch die perfekt passenden Leistungsmerkmale festgelegt werden können. Diese „Campusnetze“ bieten hohe Sicherheit sowie definierte Bandbreite und Latenz – damit die gewünschte Anwendung genauso funktioniert, wie der Nutzer sie braucht.

Der neue Mobilfunkstandard 5G vernetzt nicht nur national und international Menschen, Maschinen und Services, sondern auch lokal. 5G – mit Einschränkung auch schon 4G – ermöglicht sogenannte Campusnetze: lokal begrenzte Mobilfunknetzwerke, die beispielsweise auf einem Werksgelände Netzwerkservices bereitstellen, die genau den Anforderungen des Nutzers entsprechen. Damit eigenen sie sich besonders auch für industrielle Anwendungen, bei denen es auf hohe Zuverlässigkeit und produktionstechnische Anforderungen wie festgelegte Service-Levels wie Bandbreite und Latenz ankommt.

Einzigartige Vorteile

Campusnetze können in dreifacher Hinsicht punkten:

  • Sicherheit: Ein Campusnetz ist von außen nicht zugänglich, alle Daten werden auf dem Campus verarbeitet und gespeichert.
  • Geschwindigkeit: Mit Datenraten von bis zu 10 GBit/s und einer extrem kurzen Latenzzeit (bis hinunter unter 1 Millisekunde) ermöglichen 5G-Campusnetze Echtzeitanwendungen wie fahrerlose Transportsysteme (FTS).
  • Verfügbarkeit: Da der Anwender sein Campusnetz exklusiv nutzt, stehen ihm die volle Bandbreite und die erreichbare Datenrate durchgehend zur Verfügung.

Telefónica stellt derartige 5G-Campusnetze auch bereit. Zum Beispiel auf einem der modernsten Testzentren für vernetztes und autonomes Fahren im spanischen Málaga. Auf dem 50.000 Quadratmeter großen Gelände können Automobilunternehmen, -zulieferer und Start-ups ihre 5G-Lösungen und Kommunikationsanwendungen „Vehicle to Everything“ (V2X, Fahrzeug zu anderen Objekten) unter realistischen Bedingungen erproben. Für die wirklichkeitsnahen Tests steht eine vielfältige Verkehrsinfrastruktur aus Straßen, Kreuzungen, Kreisverkehren, Tunnel und unbefestigten Flächen zur Verfügung. Die Kommunikations- und Informationstechnik besteht aus zwei 5G-Antennen, leistungsstarken Servern, einer Vielzahl über das Gelände verteilten Sensoren sowie einem aufwändigen Kamerasystem.

Damit stellen Telefónica und DEKRA alles bereit, was Forschungs- und Entwicklungsteams brauchen, um die Konnektivität von Bord- und Geo-Ortungsdiensten zu testen, große Datenmengen zu verarbeiten sowie Software- und Fahrzeugüberwachungsdienste zu optimieren. Projektpartner können die Kompatibilität ihrer Komponenten und Mobilfunkgeräte sogar in unterschiedlichen Frequenzbändern testen und herausfinden, ob ihre Mobilitätslösungen mit den unterschiedlichen 5G-Frequenzen zurechtkommen – realitätsnäher kann ein Roamingtest auf Basis von Länderszenarien derzeit kaum sein.

Mercedes-Benz Cars errichtet das Campusnetz „Factory 56“ in Zusammenarbeit mit Telefónica Deutschland und Ericsson. (Bild: https://www.daimler.com)

Campusnetz für die smarte Automobilproduktion

Für Mercedes-Benz Cars hat Telefónica in Kooperation mit dem Netzwerkausrüster Ericsson in der „Factory 56“ ein 5G-Campusnetz installiert, das bereits die Testphase hinter sich gelassen hat. Auf dem über 20.000 Quadratmeter großen Areal sollen Pkw der Ober- und Luxusklasse mit Verbrennungsmotor, Hybridantrieb oder rein batterieelektrischem Antrieb sowie selbstfahrende Autos produziert werden. Diese Vielfalt erfordert effiziente Montageprozesse für die Großserienfertigung und zugleich höchste Flexibilität. Die erreicht der Automobilhersteller in „TecLines“ genannten Fertigungsbereichen, in denen das klassische Fließband durch Fahrerlose Transportsysteme (FTS) abgelöst wird.

Dabei sind Maschinen und Anlagen miteinander vernetzt. Ausgewählte Montageanlagen und die Fördertechnik werden zum Bestandteil des „Internet of Things“. Dabei muss der Datenaustausch zwischen den Komponenten und Mitarbeitern fehlerfrei und zuverlässig funktionieren – und dazu noch in Echtzeit – damit keine Fehlproduktionen oder Unfälle passieren. Dafür braucht es ein drahtloses Netzwerk mit durchgängiger Verfügbarkeit, hohen Datenraten und geringen Latenzen – Voraussetzungen, die die 5G-Technologie ideal erfüllt.

In diesem ersten 5G-Campusnetz für die Automobilproduktion gewährleisten mehrere 5G-Small-Cell-Indoor-Antennen sowie ein zentraler 5G-Hub optimale Abdeckung und kurze Übertragungswege. Das lokale Netzwerk für die 5G-Nutzung in einem eigenen Frequenzbereich ist für Datenanwendungen wie die Maschinenvernetzung konzipiert. Neben hoher Verfügbarkeit und Kapazität bietet es auch größtmögliche Sicherheit, denn bei der exklusiven Nutzung der lokalen 5G-Versorgung behält Mercedes-Benz die volle Hoheit über alle Daten.

Für die Umsetzung des innovativen Projekts hat Mercedes-Benz Cars in Telefónica einen erfahrenen Partner gefunden: „Wir läuten das 5G-Zeitalter für den Industriestandort Deutschland ein und bauen das modernste Mobilfunknetz für eine der modernsten Automobilfabriken der Welt“, sagt Markus Haas, CEO von Telefónica Deutschland.

So gewinnt die intelligente Produktion, in der quasi alles mit allem vernetzt ist, an Bedeutung. 5G gilt deshalb als eine Enabler-Technologie für die Smart-Factory der Industrie 4.0.

Wer bereits erleben will, welche Vorteile 5G bringt, kann dies im Basecamp in Berlin selbst ausprobieren. Hier hat Telefónica Deutschland ein 5G-Campusnetz installiert.

Weitere Informationen:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Leitfaden 5G-Campusnetze – Orientierungshilfe für kleine und mittelständische Unternehmen.

5G ermöglicht Drohnen-Quiddich dank geringer Latenz

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5G ermöglicht Drohnen-Quiddich dank geringer Latenz

BraveYourself ist eine junge Agentur, die virtuelle Welten schafft. Ende 2017 gegründet, hat sich das Unternehmen zum Ziel gesetzt, Spaß an neuen Techniken in die Business-Welt zu bringen. Dafür setzt BraveYourself auf Virtual Reality (VR): Digitale Umgebungen können so erlebbar werden – in der Planungsphase von Bauvorhaben, zur Messevorbereitung oder für Schulungszwecke. Das Start-up arbeitet bei Wayra, dem Open-Innovation-Hub von Telefónica Deutschland, in dem zurzeit auch ein 5G-Testlabor entsteht, und entwickelt das Mini-Multiplayer-Spiel „Game of Drones“.

Im Gespräch: Johannes Wolko, Executive Head (links i. B.), und Max Aigner (rechts i. B.), Tech Lead von BraveYourself

Redaktion: Was macht BraveYourself – könnt ihr ein paar Beispiele nennen?

Max Aigner: Wir schaffen virtuelle Welten, in die man richtig eintauchen kann. So haben wir zum Beispiel für die Firma Reprofil eine wunderschöne Messevisualisierung geschaffen, die auf PC, Tablet und Smartphone funktioniert. Mit 360-Grad-Technik kann man sich am Messestand umsehen und verschiedene Lichtsimulationen ausprobieren. Und für Elements Fitnessstudio haben wir eine VR-Anwendung entwickelt, mit der man virtuell „zu Fuß“ durch ein Studio gehen kann.

Redaktion: Wie seid ihr dazu gekommen, virtuelle Welten als euer Tätigkeitsfeld zu wählen?

Max Aigner: Wir haben mal eine App entwickelt, mit der man das Sprechen vor großem Publikum trainieren kann. Sie funktioniert sehr einfach. Man braucht nur eine VR-Halterung für sein Smartphone und unsere App „BraveYourself VR“. Die App stellt den Nutzer auf eine Bühne vor einer großen Zahl an Zuhörern. In diesem Setting kann man dann an seiner Bühnen-Performance sehr effektiv arbeiten. Das Know-how, das wir damit gesammelt, haben wir weiterentwickelt und nutzen es heute für unsere VR-Projekte.
Redaktion: VR ist keine brandneue Technik mehr. Viele Anbieter beschäftigen sich damit. Was macht BraveYourself besser als andere?
Johannes Wolko: Wir sind kleiner und flexibler. Großen Agenturen fällt es oft schwer, neue Technologien zu adaptieren. Sie hängen an ihren bestehenden Technologien fest. Diesen Ballast gibt es bei uns nicht.

Redaktion: Wenn der Begriff Virtual Reality fällt, wird oft auch von Augmented Reality und Mixed Reality gesprochen. Kannst du die Unterschiede ganz einfach erklären?

Max Aigner: Mit Virtual Reality, VR, schafft man eine eigene, vollkommen digitale Welt, die nicht in unmittelbaren Zusammenhang mit deiner Umgebung steht. Bei Augmented Reality, AR, werden in dein Sichtfeld auf die unmittelbare Umgebung Zusatzinformationen eingeblendet. Das kennen viele vielleicht schon vom Heads-up-Display im Auto, bei dem etwa Geschwindigkeit und Navi-Anweisungen in die Windschutzscheibe projiziert werden. Mixed Reality, MR, blendet Zusatzelemente perspektivisch richtig in das Sichtfeld ein, zum Beispiel Möbel in ein leeres Büro oder Montage- und Reparaturinformationen für Servicetechniker. Dafür muss die Technik die physische Welt richtig erkennen.
Ich halte diese Unterscheidung übrigens nur für eine temporäre Erscheinung. Bei allen drei Begriffen geht es um denselben technischen Hintergrund: digitale Inhalte werden auf ein tragbares Display, auf eine Brille übertragen.

Redaktion: Warum haben sich diese Techniken noch nicht weiter verbreitet?

Max Aigner: Bisher sind die Anzeigetechniken noch ziemlich klobig und unkomfortabel zu tragen. Aber es gibt bereits spannende Ankündigungen von kleineren, leichteren und komfortableren Techniken. Nicht nur zur Anzeige, sondern auch zur Steuerung. Die funktioniert in Zukunft ohne Zusatzgeräte.

Fußball und Drohnen stoßen in dem minimalistischen Mini-Mehrspieler-Game „Game of Drones“ aufeinander.

Redaktion: Ihr habt euch zum Ziel gesetzt, Spaß in die Business-Welt zu bringen. Wie stellt ihr euch das vor?

Johannes Wolko: Die Welten, die wir schaffen, sollen nicht nur neugierig machen, sondern auch Spaß. Ganz einfach. Wir haben zum Beispiel mit „Game of Drones“ ein Mini-Multiplayer-Game entwickelt, das dem Ballspiel Quiddich aus Harry Potter ähnelt. Allerdings wird das bei uns nicht auf Besenstielen gespielt, sondern mit Drohnen: Zwei Teams aus bis zu zwei Spielern steuern virtuell Drohnen, mit denen sie im dreidimensionalen Raum mit einem Ball Punkte erspielen wollen. Das macht sehr viel Spaß – und man erlernt spielerisch das Steuern von Drohnen.

Redaktion: Für euer Spiel setzt ihr auf 5G-Technik. Wofür braucht ihr den neuesten Mobilfunkstandard?

Max Aigner: Für eine realistische Drohnensteuerung muss das ganze System sehr schnell reagieren. Die Vernetzung der bis zu vier Spieler darf so gut wie keine Verzögerung verursachen, sonst können die dahinter liegenden Physikmodelle nicht funktionieren. Das eigentliche Spiel läuft über unsere Server. Eine Standardvernetzung reicht da kaum, weil die Verzögerungen von vielleicht so 40 Millisekunden mit sich bringt. Bei 5G geht die Latenz bis hinunter zu 1 Millisekunde. Damit bekommen die Mitspieler die Bilder des Spiels schnell genug auf ihre VR-Brille und können ohne Verzögerung reagieren.

Redaktion: Warum seid ihr mit BraveYourself bei Wayra eingezogen?

Johannes Wolko: Bei Wayra haben wir ein großartiges Arbeitsumfeld mit anderen Start-ups. Der Austausch macht sehr viel Spaß. Es ist sehr schade, dass wir wegen der Corona-Pandemie zurzeit nicht in den Büros von Wayra arbeiten können.
Uns interessiert auch das 5G-Testlabor, das Wayra aufbaut. Dort können wir selbst ausprobieren, wie wir am besten mit der Vernetzung mittels 5G arbeiten können.

Max Aigner: Ich möchte noch etwas zur Corona-Pandemie ergänzen: Sie gibt der Digitalisierung in vielen Bereichen einen richtigen Boost. Das gilt ganz sicher auch für virtuelle Welten, denn sie ermöglichen selbst bei Kontaktverboten und Reisebeschränkungen spannendes Erleben, das Spaß macht – ob auf virtuellen Messen mit entsprechenden Darstellungen oder Präsentationen, bei denen man in neue Räume eintauchen kann. Unternehmen, die dafür Unterstützung benötigen, sind bei uns an der richtigen Adresse.

Redaktion: Was sind eure nächsten Schritte?

Max Aigner: Wir erstellen weiterhin VR-Welten im Kundenauftrag, um die Arbeit an unserem Drohnenspiel zu finanzieren. Und für das Spiel selbst trainieren wir zurzeit die KI, die Künstliche Intelligenz. So treiben wir die Qualität des Spieleerlebnisses voran, um dann in die Vermarktung zu gehen.

Redaktion: Viel Erfolg dafür!

5G ermöglicht neue Anwendungen

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5G ermöglicht neue Anwendungen

Der Mobilfunkstandard 5G ermöglicht ganz neue Anwendungen. Hohe Bandbreite, geringe Zeitverzögerung und massenhafte Vernetzung bei niedrigem Energieverbrauch eröffnen dem Mobilfunk neue Anwendungsgebiete.

Auf die Anwendung kommt es an. So denken die allermeisten Nutzer moderner Technologien. Welche Technik den einen oder anderen Nutzen bringt, ist oft kompliziert zu vermitteln. Da sind es mal plakative, mal aber auch sehr produktive Beispiele, die das einfacher machen. Das ist beim neuen Mobilfunkstandard 5G nicht sehr viel anders.

Ein schönes Beispiel, was die geringe Latenz, also die geringe Verzögerung bei der Übertragung der Daten im 5G-Netz bringt, hat Telefónica bereits 2018 auf dem Mobile World Congress in Barcelona gezeigt: Standbesucher konnten eine Virtual-Reality-Brille aufsetzen, auf die im 4G- oder im 5G-Standard die Live-Bilder von einem Ball übertragen wurden, der auf sie zugeworfen wurde. Bei 5G kam es nur auf das spielerische Geschick des Fängers an; bei 4G hatten die Besucher keine Chance den Ball zu fangen, weil die Daten mit zu großer Verzögerung angezeigt wurden.

Auf schnelle Datenübertragung kommt es auch in sehr sensiblen Anwendungsbereichen an, zum Beispiel in der Medizin. Hier ermöglicht der neue Mobilfunkstandard in Verbindung mit hoher Bandbreite, Videobilder quasi in Echtzeit zu übertragen. Dass mit 5G dabei keine falschen Kompromisse gemacht werden müssen, zeigt Telefónica mit dem Quirónsalud Málaga Hospital: Dort hat ein Arzt, assistiert von einem Kollegen in Japan, eine Operation erfolgreich durchgeführt.

Einen weiteren Fortschritt ermöglicht 5G durch die direkte Vernetzung von Komponenten direkt miteinander, sodass der Datenaustausch nicht erst über die zentrale Netzinfrastruktur laufen muss. Im Straßenverkehr kann das ein großes Plus an Sicherheit bringen: Wenn Verkehrsteilnehmer miteinander kommunizieren, können leicht Warnungen vor Risikosituationen angezeigt oder Gefahren gleich automatisch abgewendet werden. Im vergangenen Jahr hat Telefónica auf dem Mobile World Congress gezeigt, wie Autos untereinander oder mit Radfahrern und Fußgängern Informationen austauschen und so für mehr Sicherheit sorgen können.

Mit all ihren Vorteilen ermöglicht 5G auch sogenannte Campusnetze, also Mobilfunknetze, die in einem vorgegebenen Bereich ganz gezielt Services in definierter Qualität bereitstehen – etwa mit garantierter Latenz oder Bandbreite. Bei Mercedes Benz in Stuttgart übernimmt ein solches Netz in der Factory 56 die Vernetzung. So kann eine digitalisierte Produktion von allen 5G-Vorteilen profitieren. Die Vernetzung von Anlagen, Maschinen und anderen Gegenständen sowie die Verknüpfung von Daten schaffen die Voraussetzung für intelligente Datenanalysen, sodass in Verbindung mit 5G präzise Ortungsservices möglich werden und Produktionsprozesse optimiert werden können.

Telefónicas Podcast zu 5G: „M5G – Mein 5G“

Weitere Informationen und spannende Diskussionen, gibt es auch in unserem Podcast zu 5G. Mit Gesprächspartnern aus den unterschiedlichsten Bereichen von Wirtschaft und Gesellschaft, werden die neuen Möglichkeiten von 5G eingehend beleuchtet.

Folge 2
Ob Smart Device, Smart Home oder Connected Cars – der Mobilfunkstandard 5G ist ein intelligenter Vernetzer. Marc-Oliver Bender, Chefredakteur der Fachzeitschrift connect, und Markus von Böhlen, Director Trading, Devices & Digital Life bei Telefónica Deutschland sprechen über zahlreiche Anwendungsbeispiele.