Person berührt eine Oberfläche, auf der Stadtlichter reflektieren
#Connectivity & IoT

Mobile Konnektivität bildet den Grundstein von Smart Cities

Technische Innovation
7 Min.

Das Konzept der Smart Cities wird unsere Lebensweise revolutionieren. Vernetzte Geräte bilden komplexe Netzwerke, diese schaffen wiederum das Fundament dieser urbanen Hightech-Ökosysteme und ergeben eine komplexe Infrastruktur aus vernetzten Geräten. Und keines davon würde ohne eine zukunftsweisende Technologie funktionieren: zellulare Konnektivität.

Es ist Rushhour, Sie haben gerade Ihr Büro verlassen und sind auf dem Weg nach Hause. Auf Ihrer üblichen Fahrtstrecke gab es einen Unfall. Aber Sie bleiben völlig entspannt. Denn Ihr Auto ist mit Sensoren und hochmoderner Mobilfunktechnologie ausgestattet, über die es sich mit intelligenten Verkehrssteuerungssystemen vernetzt. Es reagiert in Echtzeit, ändert die Streckenführung – und bringt Sie ohne Stress oder Zeitverlust nach Hause.

Zu Hause angekommen, bugsiert Sie Ihr automatisch aktivierter Parkassistent nahtlos in eine enge Parklücke. Ihr Smart-Home-System wurde schon vom Smartphone über Ihre Ankunft unterrichtet – und öffnet Ihnen die Haustür, sobald Sie auf der Schwelle stehen. Licht und Zimmertemperatur der Wohnung sind bereits nach Ihren Bedürfnissen voreingestellt, im Wohnzimmer hat Ihre intelligente Musikanlage die gewünschte Playlist gestartet. Und in dem Moment, da Sie sich aufs Sofa fallen lassen, poppt eine Nachricht auf Ihrem Smartphone auf: „Herzlichen Glückwunsch! Im vergangenen Monat haben Sie deutlich weniger Wasser verbraucht.“

Science-Fiction? Nein. Ein ganz gewöhnlicher Tag in einer Smart City.

Was macht eine Stadt zur Smart City?

Seit gut einem Jahrzehnt wird versucht, Konzepte für Smart Cities in die Realität umzusetzen. Treiber dieser Entwicklung sind die Folgen des Klimawandels, die Digitalisierung und die weltweit zunehmende Urbanisierung. Bereits heute leben mehr als 55 % der Weltbevölkerung in Städten und bis zum Jahr 2050 wird diese Zahl auf 68 % steigen.1  Aber was genau ist eigentlich eine Smart City?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort auf diese Frage. Doch der Urbanist und Klimastratege Boyd Cohen entwickelte bereits 2012 eine inzwischen weit verbreitete Definitionshilfe: Das „Smart City Wheel“ sollte in der Debatte „Klarheit und Konsens“ schaffen, welche Komponenten entscheidend für eine Smart City sind. Dafür nutzt das „Wheel“ sechs Kategorien.

Im weitesten Sinne ist eine Smart City eine Stadt, in der Technologie dazu genutzt wird, den Lebensstandard zu erhöhen, Nachhaltigkeit voranzutreiben, die öffentliche Verwaltung zu verbessern, digitale Dienstleistungen anzubieten und die Nutzung von Ressourcen zu optimieren. Mit vernetzten Sensoren, IoT-Geräten und Datenanalytik wird es möglich, Echtzeitinformationen zu sammeln und auszuwerten. Durch intelligente Entscheidungen und „responsive“ Dienstleistungen können die Verantwortlichen schnell auf die Bedürfnisse der Einwohnerinnen und Einwohner reagieren.

Digitale Technologien sind in der Smart City fester Bestandteil der verschiedenen Infrastrukturen, etwa des Transportwesens, der Energieversorgung und der öffentlichen Verwaltung. Sie erhöhen so Effizienz und Komfort im gesamten städtischen Umfeld. Aber für all diese datengetriebenen Dienstleistungen gibt es eine unverzichtbare Voraussetzung: sichere Netzwerkverbindungen und vertrauenswürdige Systeme zur Identifizierung von Geräten.

Eine Radfahrerin verbindet ihre Smart Watch mit ihrem Smart Bike

Smart Cities sind bereits Realität

Smart Cities können unser Leben in den unterschiedlichsten Bereichen angenehmer machen. Schon heute gibt es einige Städte, die diese innovativen Möglichkeiten nutzen.

Singapur etwa hat sich als Beispiel für smarte städtische Entwicklungen etabliert. Seit 2014 verfolgt der Stadtstaat eine „Smart Nation“-Strategie, in der die Einführung autonomer Fahrzeuge und öffentlicher Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen2 ebenso mit eingeschlossen ist wie flächendeckende Möglichkeiten zum kontaktlosen Bezahlen und Smart Homes für ältere Menschen.3 Mit diesen Maßnahmen reagiert Singapur auf eine ganze Reihe drängender Probleme, wie etwa die rasante Verstädterung, eine alternde Bevölkerung und die Notwendigkeit zu mehr Nachhaltigkeit.

Zur Speerspitze der Smart-City-Bewegung gehört auch London. Hier gibt es die höchste Dichte an 5G-Mobilfunkmasten in Europa4 und kostenlose Wi-Fi-Zugänge in der Innenstadt sowie in allen öffentlichen Gebäuden. In Zürich nutzt die Stadtverwaltung Sensoren, um die Straßenbeleuchtung an das tatsächliche Verkehrsaufkommen anzupassen.5 So wurde der Energieverbrauch in diesem Bereich um bis zu 70 % reduziert.

Diese Beispiele zeigen das große Potenzial von Smart Cities. Sie sind die Blaupause dafür, wie Städte auf der ganzen Welt Technologie einsetzen können, um auf neue Bedürfnisse ihrer Bevölkerung einzugehen und gleichzeitig nachhaltig zu wachsen.

Eine verlockende Aussicht – die allerdings auch mit Risiken verbunden ist. Denn mit der Konnektivität und dem Vertrauen in Daten wachsen auch die Risiken in puncto Cybersicherheit. Sicherheitslücken können dafür sorgen, dass verschiedene Abläufe oder Dienstleistungen ins Stocken geraten – oder im schlimmeren Falle zum Missbrauch sensibler Daten führen.

Der Schutz der Privatsphäre ist im Smart-City-Zeitalter deshalb ein wichtiges Thema, da immer mehr Geräte Daten sammeln und untereinander austauschen. Darum sollten die Smart-Cities-Netzwerke auf sicherer und vertrauenswürdiger Technologie beruhen, die den Schutz privater Daten ebenso garantiert wie reibungslose Abläufe.

Dabei spielt mobile Konnektivität eine zentrale Rolle. Sie ist nicht nur ein wichtiges Fundament für das komplexe Netzwerk der miteinander verbundenen Geräte, Sensoren und Datenplattformen des Smart-City-Ökosystems, sondern sorgt auch für dessen Sicherheit.

Mobile Konnektivität: das Fundament für smarte Infrastrukturen

In den vergangenen Jahren hat sich mobile Konnektivität massiv weiterentwickelt – von traditionellen SIM-Karten über fest eingelötete eingebettete SIM-Karten (eSIM) bis hin zu den heutigen integrierten SIM-Lösungen (iSIM). All diese Weiterentwicklungen hatten Anteil daran, den wachsenden Bedarf an Konnektivitätslösungen von Smart Cities abzudecken. Moderne 5G-Technologie beispielsweise unterstützt Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung ebenso wie Verbindungen mit niedriger Latenz, die beide elementar dafür sind, dass IoT-Netzwerke in Smart Cities funktionieren.

Eine Frau benutzt ihr Smartphone
“Es sind nicht nur die Daten, die unsere Städte smart machen, sondern auch die nachhaltigen Entscheidungen, die aufgrund der vertrauenswürdigen Daten von IoT-Geräten gefällt werden können. Diese Synergie – verbunden durch unsere sichere iSIM-Technologie und verwaltet über unsere IoT-Suite – macht uns zuversichtlich, dass wir die Smart Cities der Zukunft mitgestalten können.“
Bernd Müller
Global Vice President, Head of Technology & Strategy bei G+D

Anders als bei Wi-Fi oder lokalen Drahtlosverbindungen lassen sich mit mobilen Netzwerken auch große Mengen an IoT-Geräten und Sensoren in einer Stadt optimal verwalten. Ein zentrales Management wiederum beschleunigt nicht nur Skalierbarkeit und Digitalisierung, sondern erhöht auch die Sicherheit. Denn der Einsatz von iSIM und eSIM ermöglicht einzigartige Identifizierungsmöglichkeiten, digitale Signaturen und Verschlüsselung der Daten von IoT-Geräten. Weitere Sicherheitsvorteile sind die größere Reichweite des Signals und eine Betreiber-Infrastruktur, die sich durch hohe Qualität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Verbindungen auszeichnet.

Mobile Netzwerke bieten zudem eine größere Abdeckung und Interoperabilität. Dadurch kann eine riesige Anzahl über die ganze Stadt verteilter IoT-Geräte miteinander kommunizieren und Daten austauschen – ganz ohne Repeater und intermediäre Netzwerk-Hubs.

Darüber hinaus hat mobile Konnektivität wichtige Kostenvorteile. Denn auch wenn Endverbraucher Wi-Fi und Bluetooth gratis nutzen: Installation und händischer Betrieb verursachen hohe Kosten für die Betreiber. Der Wechsel zur mobilen Konnektivität bedeutet für Smart Cities daher nicht nur einen technologischen, sondern auch einen finanziellen Vorteil.

Die iSIM „ist die neueste Entwicklung der SIM-Technologie“. Anders als ihre Vorgänger kombiniert sie ein fälschungssicheres Element (TRE) mit einem in ein System-on-Chip (SoC) integrierten Baseband-Chipsatz, um ein einzelnes übergreifendes Konnektivitätsmodul für IoT-Geräte zu schaffen. Durch ihre geringe Größe und ihren niedrigen Energiebedarf bringt diese hochmoderne Technologie insbesondere für die IoT-Branche enormes Potenzial mit sich. Mehr noch: Durch ihre separate, manipulationssichere Hardware ist die iSIM genauso sicher wie andere High-End-SIM-Lösungen.

Die einzigartigen Eigenschaften der iSIM ermöglichen eine Reihe von Smart-City-Anwendungen in Schmalband-IoT-Geräten (NB-IoT). Ihre geringe Größe und ihr niedriger Energieverbrauch sind ideal für NB-IoT-Geräte, die mit Batterien betrieben werden und auf eine lange Lebensdauer ausgelegt sind.

Der daraus resultierende Datentransfer in Echtzeit ermöglicht es, in unterschiedlichsten Anwendungsfällen Ressourcen effizienter zu nutzen. So können Versorgungsunternehmen beispielsweise intelligente Stromzähler in Haushalten aus der Ferne überwachen, um die Energieeffizienz zu gewährleisten. Städte wiederum können durch intelligente Straßenbeleuchtung den Stromverbrauch und die Lichtverschmutzung verringern. Oder über flächendeckend verteilte Sensoren wertvolle Daten über Umweltbedingungen wie Luftqualität und Lautstärke erheben – und damit die Grundlage dafür schaffen, die Umweltverschmutzung weiter zu reduzieren.

Case Study: Wasserzähler steigern mit der iSIM ihre Leistung

Die integrierte SIM (iSIM) wurde für den Einsatz in energiearmen Geräten kreiert – in intelligenten Wasserzählern zum Beispiel, die in den letzten Jahren zu einem festen Bestandteil von Smart-Home-Systemen geworden sind und Haushalten helfen, den Wasserverbrauch zu optimieren.

Der südkoreanische Mobilfunkanbieter LG U+ war der Erste, der die iSIM in einem seiner Produkte verwendete. 2020 stattete das Unternehmen einen Wasserzähler mit einer iSIM aus. Das führte auf mehreren Ebenen zu einer besseren Performance des Wasserzählers:

  • Energieeffizienz: Dank einer optimierten Stromabnahme verlängerte sich die Lebensdauer der Geräte auf mehr als zehn Jahre.
  • Kompakte Bauweise: Durch die iSIM entfiel die Notwendigkeit für eine eSIM oder steckbare SIM inkl. Sockel, wodurch die Geräte verkleinert werden konnten.
  • Verbesserte Sicherheit: Die iSIM ist eine isolierte, manipulationssichere Hardwarekomponente, die eine sichere Kommunikation und Geräteidentifikation gewährleistet.
  • Effizienz und Nachhaltigkeit: Die iSIM senkt den Materialverbrauch bei der Herstellung der Geräte. Das vereinfacht Prozesse innerhalb der Lieferkette und reduziert Plastikmüll.
  • Reibungslose Konnektivität: Plug-and-Play-Konnektivität ermöglicht vollständige Datenübermittlung.

Dieses Beispiel zeigt, dass die iSIM das Potenzial hat, den IoT-Technologiemarkt zu revolutionieren – und dass sie für den flächendeckenden Einsatz in verschiedensten IoT-Anwendungen geeignet ist.

Auch wenn die iSM die jüngste Weiterentwicklung der SIM-Technologie ist, macht sie der eSIM ihre Stellung im Ökosystem von Smart Cities nicht streitig. Im Gegenteil: eSIM und iSIM erfüllen unterschiedliche Zwecke. Daher spielen beide eine entscheidende Rolle in der Smart City. Und beide ermöglichen mittels RSP-Technologie in puncto Konnektivität ein hohes Maß an Flexibilität.

eSIMs sind ideal für Breitband-IoT-Anwendungen (BB-IoT) geeignet, bei denen die Baugröße sowie die Energieeffizienz nicht im Vordergrund stehen.

Das beste Beispiel dafür sind vernetzte Fahrzeuge, die sich im vergangenen Jahrzehnt als essenzielle Bestandteile smarter Transportsysteme etabliert haben: Durch eSIM-basierte Konnektivität können diese Fahrzeuge in Echtzeit mit Verkehrsinfrastruktursystemen und anderen Fahrzeugen kommunizieren. Das schafft neue Möglichkeiten für Verkehrsleitsysteme, erhöht die Sicherheit des Straßenverkehrs und ebnet den Weg für autonome Fahrzeuge.

Ein weiterer bemerkenswerter – und natürlich naheliegender – Anwendungsfall für eSIMs sind Smartphones: In den USA wird das 2022 von Apple auf den Markt gebrachte iPhone 14 ausschließlich mit einer eSIM angeboten.

Als einer der Weltmarktführer für verlässliche Konnektivitätslösungen treibt G+D die Evolution von Smart Cities maßgeblich mit voran – neben der Entwicklung von eSIM und iSIM spielen auch Plattformen wie die IoT-Suite hier eine entscheidende Rolle. Die All-in-one-Lösung macht es Unternehmen einfach, Geräte über das gesamte Ökosystem hinweg zu verwalten und ihre IoT-Implementierungen zu skalieren.

IoT-Suite: Ein leistungsstarkes Interface, das mühelos alle IoT-Implementierungen umsetzt

Die IoT-Suite vereint tiefgehende Analytik und IoT-Konnektivitätsmanagement in einer bedienungsfreundlichen Plattform, die standardmäßig mit allen IoT-SIMs von G+D verbunden ist.

Wenn man alle Operationen reibungslos über eine einzige Konnektivitätsmanagement-Plattform steuern kann, entstehen die typischen Herausforderungen gar nicht erst, die sonst oft bei der Überwachung unterschiedlicher Geräte und der Verwaltung von Konnektivitätssystemen verschiedener globaler Netzwerkbetreiber auftauchen können.

Die IoT-Suite von G+D legt die Grundlage für den geschäftlichen Erfolg von IoT-basierten Unternehmen, da sie ihnen die vollständige Kontrolle über ihre Konnektivität verschafft. Detaillierte Einblicke und hochmoderne Instrumente ermöglichen die unkomplizierte Verwaltung von Geräten, Daten und zellularer Konnektivität über verschiedene Anbieter hinweg.

In einer Welt, die sich in rasantem Tempo urbanisiert, bieten Smart Cities die Chance auf eine nachhaltige, effiziente und lebenswerte Zukunft. Die entscheidende Voraussetzung dafür ist Mobilfunktechnologie, die die Konnektivität von Millionen miteinander verbundenen IoT-Geräte ermöglicht. Daraus entsteht jedoch auch eine große Verantwortung, denn der Schutz persönlicher Daten sowie die Abwehr einer Manipulation der Geräte sind stets das oberste Gebot.

Wenn Smart Cities in Zukunft ihr Potenzial voll entfalten sollen, ist es unerlässlich, dass alle Beteiligten mit den technologischen Entwicklungen Schritt halten und sich den sicherheitsrelevanten Herausforderungen stellen.

Key Takeaways

  • Smart Cities können unsere Lebensweise revolutionieren: Sie ermöglichen es, Städte effizienter, lebenswerter und nachhaltiger zu gestalten.
  • Mobile Technologien spielen eine entscheidende Rolle bei der Sicherheit von Netzwerken miteinander verbundener Geräte, die typisch für Smart Cities sind – insbesondere iSIM und eSIM.
  • Die IoT-Suite von G+D ermöglicht es IoT-Unternehmen, ihre IoT-Anwendungen mit einer einzigen, bedienungsfreundlichen Plattform zu managen.

 

  1. https://unhabitat.org/sites/default/files/2022/07/chapter_1_wcr_2022.pdf

  2. https://www.o-city.com/blog/how-singapore-became-the-worlds-poster-child-of-smart-cities

  3. https://www.kas.de/documents/288143/4843367/Taking+Stock+of+Smart+Nation+Development+in+Singapore.pdf/26842764-d077-ec50-7295-e931ef5a095f?version=1.1&t=1586749918251

  4. https://proptechos.com/smart-city-index/

  5. https://earth.org/top-7-smart-cities-in-the-world

Veröffentlicht: 23.10.2023

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