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.

Weitere Informationen
Telefónica Deutschland baut 5G-Kernnetz mit Ericsson-Technologie
„Neue Netze?“ – In Kürze auf den Punkt gebracht – die neuen IoT Maschinennetze
Mobilfunkstandards: Basis für den digitalen Alltag

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.

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.

Telefónica Deutschland erstmalig auf der Messe embedded world in Nürnberg

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Erfahren Sie mehr über die neuesten Projekte, Referenzen oder Veranstaltungen im Bereich IoT & M2M von Telefónica Deutschland.

Telefónica Deutschland erstmalig auf der Messe embedded world in Nürnberg

Kaum eine Entwicklung verändert die embedded world (25. bis 27. Februar 2020, Messe Nürnberg) so sehr wie die Vernetzung. Sie öffnet für alle elektronischen Geräte die Welt ins Internet der Dinge. Entsprechend zählt insbesondere der neue Mobilfunkstandard 5G zu den Topthemen der Messe. Telefònica Deutschland zeigt die vernetzte Welt und präsentiert das IoT Partner Programm.

Die Besucher schätzen die Messe nach dem Motto: weniger Show, mehr Technik, mehr Business.
Mit rund 1150 Ausstellern aus aller Welt bezeichnet sich die Messe selbst als der zentrale, internationale Treffpunkt für die Embedded-Community. Und die parallel stattfindende Konferenz stellt die Bedeutung der Vernetzung in den Fokus: „Connecting Embedded Intelligence“. Galt integrierte Intelligenz in elektronischen Geräten vor wenigen Jahren noch als Zukunftsvision, machen leistungsstarke Hardware, zuverlässige Vernetzung und clevere Software sie heute zur Realität. Ob integrierte Bilderkennung, präventive Wartungssysteme oder selbstlernende Roboter – intelligente Systeme bestimmen die Entwicklung und erlauben neue Anwendungen und Geschäftsmodelle.

Telefónica Deutschland zeigt auf der Messe seine IoT-Kompetenz: Mit seinen Mobilfunknetzen ermöglicht das Unternehmen ortsunabhängig die Konnektivität, die das Internet der Dinge benötigt. Ein praktisches Anwendungsbeispiel: Smart-Metering in der Energieversorgung. Seit Ende Januar müssen größere Energieverbraucher über intelligente Messstellen ans Stromnetz angebunden werden. Telefónica Deutschland sorgt bei Kunden wie GWAdriga, Mainzer Netze, co.met und Trianel für Konnektivität.

Besuchen Sie die embedded world in Nürnberg und informieren Sie sich am Stand von Telefónica Deutschland (Halle 3 / 3-334), wie Ihr Unternehmen von der IoT-Kompetenz profitieren kann. Lernen Sie wichtige Bausteine der Konnektivität im Internet der Dinge vor Ort ganz praktisch kennen: die Global Sim Vivo-o2-Movistar für eine Mobilfunkverbindung auch per Roaming, die Kite Plattform, über die Sie IoT-Verbindungen managen und analysieren können und die Ihre IoT-Konnektivität Cloud-fähig, Cloud Ready macht, und IoT Connect als passendes Tarifangebot.

Sichern Sie sich vorab Freikarten für die embedded world und einen Termin auf unserem XING Event.

LPWAN – die geeignete Konnektivität für IoT?

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LPWAN – die geeignete Konnektivität für IoT?

Telefónica Deutschland war bei der Veranstaltung des WEKA Verlages, IoT Konferenz – Vom Sensor bis zur Cloud, mit dem Thema „LPWAN – die geeignete Konnektivität für IoT?“ vertreten. Der Vortrag gab einen umfangreichen Überblick über die Verwendung der richtigen Übertragungstechniken für verschiedene IoT-Anwendungsfälle.

Sprecher: Srđan Kapor, Telefónica Deutschland Business Consultant M2M/IoT, auf einem IoT Event der WEKA FACHMEDIEN

Um Daten von einem Gerät in die Cloud übertragen zu können, muss eine Verbindung aufgebaut werden. Bei vielen IoT-Anwendungsfällen kann jedoch keine drahtgebundene Konnektivität hergestellt werden. Es gibt hierfür viele Gründe, z.B. bei beweglichen IoT-Geräten oder wenn auf die drahtgebundene Infrastruktur eines Gebäudes nicht zugegriffen werden kann.

Der Mobilfunk bietet für solche Fälle eine Alternative. Durch weltweite Roaming-Vereinbarungen mit Mobilfunknetzbetreibern, stellt der Mobilfunk eine, nahezu durchgehend, globale Konnektivität zu Verfügung. Die von IoT-Geräten übertragenen Sensordaten benötigen meist nur eine geringe Bandbreite. Viel wichtiger für die IoT-Module ist ein sparsames Energiemanagement um die Lebenszeit der Batterien so hoch wie möglich zu halten und eine maximale Gebäudedurchdringung. Letzteres wird beispielsweise für intelligente Stromzähler (Smart Meter) in stark abgeschirmten Kellerräumen benötigt.

Funknetzbetreiber wie Sigfox und Lora haben diese Anforderungen sehr früh erkannt und dementsprechend sogenannte LPWAN (Low Power Wide Area Network) Netzwerkprotokolle eingeführt. Die weltweite Kooperation von verschiedenen Standardisierungsgremien, das sogenannte „3rd Generation Partnership Project“ (3GPP), hat mit NB-IoT und LTE-M zwei standardisierte LPWA-Technologien entwickelt und damit im Mobilfunkbereich nachgezogen. Die LPWA-Netztechnologien bilden somit die Basis für die Vernetzung einer viel höheren Anzahl an IoT-Geräten. Mit der Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G können so bis zu 1000-mal mehr Endgeräte je km² erreicht werden.

Bei dem Einsatz von LPWA-Technologien müssen dennoch einige Punkte beachtet werden. Aktuell haben wir noch keine 100% Flächenabdeckung in Deutschland erreicht und es muss vorab geprüft werden, ob das Netz an einem bestimmten Standort verfügbar ist. Je nach Verfügbarkeit müssen unter Umständen Fallbacklösungen zu älteren Mobilfunkstandards berücksichtigt werden. Zusätzlich gibt es noch keine weltweiten Roaming-Vereinbarungen, was den globalen Einsatz von IoT-Anwendungen erschwert. Auch zu beachten ist, dass die Verschiedenen Technologien (LTE-M und NB-IoT) für spezielle Anwendungsbereiche konzipiert wurde. So ist beispielsweise LTE-M eher im mobilen Umfeld, mit einer kontinuierlichen Datenübertragung in Echtzeit, einsetzbar und NB-IoT besser im stationären Umfeld, mit niedrigerem Stromverbrauch, aufgehoben.

Zusammenfassend lässt sich sagen, es gibt keine bestimmte Technologie für alle IoT-Anwendungsfälle. Für den richtigen Einsatz ist eine fallbezogene Betrachtung nötig. Daher ist es umso wichtiger, die Unterschiede beider Technologien zu verstehen.

Den gesamten Vortrag von Srđan Kapor, Telefónica Deutschland Business Consultant M2M/IoT, können Sie sich als Whitepaper kostenfrei herunter laden!

Zögern Sie nicht uns, bei Rückfragen zu LPWAN-Technologien oder bei allgemeinen Fragen rundum IoT, zu kontaktieren.

Rufen Sie uns kostenlos an (werktags von 8.00 bis 17.00 Uhr): 0800 – 666 00 15
Oder schicken Sie uns eine E-Mail: digital-info@telefonica.com

Webinare: IoT Security & Connectivity Usage with Kite Platform

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Webinare:
IoT Security & Connectivity Usage with Kite Platform

Am 14. und 28. November 2019 richten wir zwei Webinare mit den Themen „IoT security with Kite Platform “ und „Connectivity usage and expenses control with Kite Platform“ aus. Hier erfahren Sie mehr, über alle relevanten Sicherheitseinstellungen, die mit der Kite Plattform möglich sind und lernen unter anderem den richtigen Umgang mit den Funktionen des Konnektivität-Managements in der Telefónica Kite Plattform kennen, als auch die optimale Nutzung der Funktionen zur besseren Kostenkontrolle. Die Webinare werden in englischer Sprache zu sehen sein und richten sich neben Bestandskunden auch an Interessenten.

1. Webinar: IoT security with Kite Platform

Donnerstag, 14. November 2019, 16:00 Uhr

Event number (access code): 841 452 305

2. Webinar: Connectivity usage and expenses control with Kite Platform

Donnerstag, 28. November 2019, 16:00 Uhr

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