Mobile Konnektivität bildet den Grundstein von Smart Cities

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.

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.

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.

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.

Veröffentlicht: 23.10.2023