5G als Treiber: Der Weg zur zukunftsfähigen „Smart City“ beginnt jetzt

Städte stehen schon heute vor komplexen Herausforderungen

Aufgrund vielfältiger Herausforderungen wächst der Bedarf an zukunftsfähigen Lösungen besonders in Städten. Die Organisation urbaner Mobilität, die Gewährleistung von Sicherheit und medizinischer Versorgung sowie energieeffizienter Betrieb und Luftqualität sind nur einige Beispiele.

Seit einigen Jahren bündelt der Oberbegriff „Smart City“ innovative Lösungsansätze mit denen Städte den komplexen Problemen begegnen können. Für Smart Cities existiert weder eine einheitliche Definition, noch eine allgemeingültige Strategie. Grundlage des Begriffs ist die Verwendung einer gemeinsamen digitalen Infrastruktur. Alle Akteure sind vernetzt und stehen in ständigem Austausch. Leistungen können untereinander automatisiert und datengetrieben erbracht werden.

Smart Cities als Teil der Lösung

Viele Städte fördern punktuelle Smart City-Initiativen, indem sie z.B. Daten zur Verbesserung der Luftqualität oder des Parkraummanagements sammeln und auswerten. Solche Initiativen sind mit heutigen Funknetzen umsetzbar.

Mit dem Aufbau von 5G-Netzen verändern sich die Rahmenbedingungen für Smart City-Initiativen in Deutschland rasant. Schon im Jahr 2025 sollen nach Plänen der Telekom 90 Prozent der Fläche Deutschlands über eine 5G-Abdeckung verfügen.

Innovative Technologien unterstützen Smart-City- Ansätze

Unter optimalen Bedingungen liefert die 5G-Technologie als Mobilfunkstandard der nächsten Generation eine bis zu 100-mal schnellere Datenrate als LTE. Gleichzeitig ist Datenübertragung mit einer Latenz von wenigen Millisekunden und bei hoher Stabilität und Reliabilität möglich. 5G unterstützt außerdem eine deutlich höhere Dichte von Endgeräten und Sensoren pro Funkzelle. Diese Eigenschaften ermöglichen zahlreiche Smart City-Anwendungen, die mit der heutigen Mobilfunktechnik nicht denkbar sind und sich in drei Gruppen unterteilen lassen.

5G liefert die nötige Flexibilität, um durch Network-Slicing Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen in einer gemeinsamen Infrastruktur zu ermöglichen. Die Netz-Infrastruktur kann virtuell unterteilt und unterschiedlich konfiguriert werden, um so die Basis für jede Anwendungsgruppe zu bieten. In einer Smart City könnten Verwaltung und Privatunternehmen individuelle digitale Lösungen für drängende Herausforderungen bereitstellen.

Die Akteure können so im 5G-Raum mit ihren Anwendungen und Technologien die Einzelteile für ein Smart City-Ökosystem liefern.

Die Vorteile von 5G können auch für das Städtische Verkehrsmanagement genutzt werden

Ein anschauliches Beispiel für Potenziale und nötige Schnittstellen bietet das Thema des städtischen Verkehrsmanagements. Bei kollaborativer Nutzung von 5G-Anwendungen können die Potenziale voll ausgeschöpft werden.

• Smartes Verkehrsmanagement:
  Sensoren in der städtischen Verkehrsinfrastruktur und automatisiert fahrende Fahrzeuge liefern die nötigen Daten um den Verkehr zentral und optimal zu steuern. Bei Bedarf werden Verkehrsströme in direkter Kommunikation mit den einzelnen Fahrzeugen umgeleitet oder gezielte Maßnahmen zur Sicherung und Instandhaltung der Infrastruktur initiiert.
• Intelligenter Öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV):
  Öffentliche Verkehrsmittel fahren komplett automatisiert und auf dynamischen Routen, die sich nach dem Bedarf von Fahrgästen richten. Der ÖPNV reagiert in Echtzeit auf Vorgaben des zentralen Verkehrsmanagements.
• Automatisierte Vehicle-to-everything (V2X) Fahrzeuge:
  Privatfahrzeuge fahren automatisiert und untereinander vernetzt, um Sicherheit und Energieverbrauch zu optimieren. Sie reagieren dynamisch auf Informationen des zentralen Verkehrsmanagements zu Sperrungen, Gefahrenzonen oder Umleitungen. Gleichzeitig liefern Fahrzeuge Standort- und Umweltdaten, um etwa Engpässe in den Straßen zu vermeiden oder den Straßenzustand zu überprüfen.
• Smart Ambulance & Security:
  Einsatzkräfte von Rettungswagen, Feuerwehr und Polizei können bei Bedarf mobil auf Daten des zentralen Verkehrsmanagements zugreifen und Technologien wie Gesichtserkennung während Einsätzen nutzen.

Das digitale Ökosystem ist in Reichweite

Die mit 5G einhergehenden Möglichkeiten sind sowohl vielfältig als auch vielversprechend. Es ist notwendig, dass Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger des öffentlichen Sektors spezifische Anforderungen individuell identifizieren, um den Mehrwert zukunftsfähiger Innovationen zielgerichtet zu nutzen. Eine dezidierte Konzeptionierung ist unter Berücksichtigung aller Schnittstellen mit anderen Akteuren für erfolgreiche Smart City-Lösungen entscheidend.

Je früher Städte die skizzierten Potentiale für sich entdecken und auf die eigenen Bedürfnisse zuschneiden, desto früher kann ein interdependentes Smart City-Ökosystem im Zeitalter von 5G geschaffen werden.

Vielen Dank an den Co-Autor Malte Lorenz.