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5G: Smart Cities und Big Data

5G: Smart Cities und Big Data

Folgen der Gerätedichte für Smart Cities
Die 5G-Technologie bietet eine Reihe von Merkmalen, die digitale Erfahrungen und Smart Cities positiv beeinflussen werden. Zusätzlich zu einer höheren Geschwindigkeit beim Upload und Download von Daten sorgt sie für sehr kurze Latenzzeiten und ist in der Lage, mehrere Geräte gleichzeitig zu verbinden.

Weniger Latenz bedeutet, dass die Zeit zwischen dem Senden und Empfangen des Signals verkürzt wird. 5G sorgt für eine Latenz, die mindestens im Bereich unter 10 Millisekunden liegt (und somit bei der Hälfte der modernsten 4G-Netze); im Idealfall beträgt die Latenz nur rund 1 Millisekunde, was bedeutet, dass Daten praktisch in Echtzeit übertragen werden.

Darüber hinaus werden Geschwindigkeit und Latenz in den neuen Netzen nie schlechter, selbst dann nicht, wenn Zehntausende Geräte gleichzeitig verbunden sind. 5G unterstützt also eine höhere Gerätedichte.

Die Kombination aus hoher Dichte und geringer Latenz wird unsere Städte tiefgreifend verändern. Heute ist es so, dass die Mobilnetzverbindung an stark frequentierten Freizeiteinrichtungen wie etwa im Stadion zuweilen deutlich schlechter wird. Mit 5G wird das nicht mehr passieren: Durch die neue Technologie wird pro Quadratkilometer eine enorm hohe Zahl (bis zu einer Million) gleichzeitiger Verbindungen möglich.

Dies bedeutet, dass zusätzlich zu persönlichen Geräten wie Smartphones, Tablets, Smart Speakern und PCs auch viele weitere Geräte, Objekte und Sensoren in der Lage sein werden, Informationen zu erfassen und miteinander zu kommunizieren. Der Schwerpunkt liegt dabei auf extremer Einfachheit, niedrigem Stromverbrauch für längere Betriebszeiten, einer höchstmöglichen Abdeckung zum Erreichen selbst schwieriger Standorte sowie auf einer erhöhten Verbindungsdichte, damit Netzwerke die enorm hohe Anzahl von Geräten im Rahmen von IoT-Anwendungen bewältigen können.

Somit beseitigt 5G im Wesentlichen einen der Hemmschuhe für die Entwicklung des Internets der Dinge, das so sein Potenzial nicht nur in der häuslichen Umgebung, sondern auch in Industrieanlagen, öffentlichen Gebäuden oder auf der Straße entfalten kann.

Die Evolution des Massive IoT
Die 3GPP verwendet den Begriff „Machine-Type Communication“ (MTC), um damit das weite Feld der drahtlosen Kommunikation mit Sensoren, Aktoren, physischen Objekten und anderen Geräten, die nicht direkt von Menschen bedient werden, zu bezeichnen. Bei der MTC wird außerdem nach ihren beiden wichtigsten Bereichen zwischen „Massive Machine‐Type Communication“ (mMTC) und „Ultra‐reliable Machine‐Type Communication“ (uMTC) unterschieden. Wie der Name bereits vermuten lässt, geht es bei der mMTC um die Bereitstellung skalierbarer Konnektivität für eine zunehmende Anzahl von Geräten, wobei der Schwerpunkt auf einer großflächigen Abdeckung und einer tiefen Durchdringung von Innenräumen liegt. Ein typisches Beispiel ist die Erhebung der Messdaten von einer sehr großen Zahl von Low‐Power-Sensoren wie beim Smart Metering. Bei der uMTC geht es dagegen um die Bereitstellung adäquater mobiler Verbindungen für Netzwerkdienste mit recht hohen Anforderungen in Bezug auf die Verfügbarkeit, Latenz und Zuverlässigkeit. Zwei wichtige Beispiele hierfür sind Vehicle‐to‐Everything (V2X)-Kommunikation im Bereich der Verkehrsvernetzung und Anwendungen im Bereich der industriellen Steuerung.

Das Standardisierungsgremium 3GPP hat eine Reihe von Verbesserungen an der 5G-Netzarchitektur und den NR (New Radio)-Spezifikationen vorgenommen, um die Unterstützung von IoT-Geräten, die von Verbrauchern und Unternehmen verwendet werden, zu verbessern. Außerdem wurden neue Funktionen hinzugefügt, um ein breiteres Spektrum von Anwendungsfällen zu unterstützen. Die beiden größten Herausforderungen, die es dabei zu bewältigen gilt, sind die kostengünstige Anbindung einer großen Anzahl von Geräten in einem ausgedehnten Gebiet und das effiziente Management dieser Geräte über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg.

Das Massive IoT gehört nicht zur ersten Welle von 5G-Netzen, sondern soll im Rahmen von Release 16 umgesetzt werden. Geht man davon aus, dass dieses Release in Juni 2020 herauskommt, könnten wir die Einführung von Massive IoT-Anwendungen Ende 2020 oder 2021 erleben – in Abhängigkeit von der Entwicklung und Einführung der unterstützenden Module.

Bis die 5G-Module für Massive IoT auf den Markt kommen, sind der auf 4G basierende Narrowband IoT (NB-IoT)-Standard und der auf LTE for Machine Type Communication (LTE-M) basierende Standard die fortschrittlichsten Standards für Massive IoT-Anwendungen.

Da IoT-Anwendungsfälle Sensoren und Geräte mit langen Lebenszyklen vorsehen, ist es wichtig, einen reibungslosen Übergang zu 5G und Sicherheit bezüglich der Auswahl von Technologien zu gewährleisten.


Smart Cities: Digitale Lösungen für eine lebenswertere Zukunft
Mit 5G machen wir beim Aufbau von Smart Cities den Schritt von der Theorie zur Praxis; die Technologie ebnet den Weg für die Entwicklung und Umsetzung neuer Anwendungen, von der Überwachung von Luftqualität, Energieverbrauch und Verkehrsmustern bis hin zu Straßenbeleuchtung, Smart Parking, Crowd Management und sogar Krisenmanagement im Rahmen des Katastrophenschutzes. Die Smart City nutzt digitale Lösungen, Technologien und Daten, um mehrere Schlüsselindikatoren für die Lebensqualität deutlich zu verbessern. Dies führt zu einer Verbesserung der Verkehrs- und Pendelzeit, einer beschleunigten Reaktionszeit bei Notfällen, geringeren Kosten im Gesundheitswesen, einem geringeren Wasserverbrauch, weniger nicht wiederverwertbarem Abfall und schädlichen Emissionen sowie letztlich zu einem enormen Einsparpotenzial.

Dies bietet neue Geschäftsmöglichkeiten für Unternehmen, die Dienstleistungen und Anwendungen zur Verwaltung komplexer IoT-Ökosysteme und zur Umwandlung von Daten in intelligente Erkenntnisse anbieten. Mehrere Initiativen auf europäischer, nationaler und regionaler Ebene tragen dazu bei, die Herausforderungen, denen sich Städte gegenübersehen, anzugehen. Die Europäische Union initiierte in diesem Zusammenhang das Horizon 2020-Programm und die Strategie des digitalen Binnenmarkts (Digital Single Market).

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