Smarte Städte brauchen smarte Netzwerke

Städte und Gemeinden jeglicher Grösse auf der ganzen Welt haben Smart-City-Initiativen gestartet. Hinter diesem Trend stecken viele Ziele: effizienter, sicherer und grüner. Auch soll dem Bürger ein breiteres Service-Angebot ermöglicht werden. Smart Cities sind vielerorts nicht mehr nur ein Konzept, sondern längst Realität, wenn auch nicht immer offensichtlich. Es scheint fast so, dass Städte im Verborgenen intelligent sind. Hier einige Beispiele:

Blaulichteinsätze: Smart und effizient
Smarte Technologien sind bei Polizei und Feuerwehr sowie in Krankenwagen längst Stand der Technik. Die 4G-Mobilfunktechnologie war der Schlüssel zur Modernisierung der Rettungsdienste. So bleiben Einsatzfahrzeuge via LTE mit der Zentrale in Kontakt. Feuerwehrleute und Polizeibeamte greifen auf kritische Daten und Anwendungen zu, etwa Gebäudepläne, Katasterdaten oder Verkehrsinformationen.

In den USA geht die digitale Transformation der Rettungsdienste bereits so weit, dass Police Officer ihren Einsatz komplett digital, von unterwegs aus dokumentieren. Papierprozesse, die zuvor Stunden von Arbeitszeit frassen, lassen sich deutlich schlanker gestalten, ja sogar automatisieren. Kameratechnik unterstützt Einsatzteams bei der Überwachung und Planung von Einsätzen vor Ort. Und so genannte Bodycams, wie sie in Zukunft beispielsweise in der Stadt Zürich zum Einsatz kommen, machen Einsätze transparent.

Verkehrs- und Parkleitsysteme: Staus und Parkfrust minimieren
Die Vernetzung von Ortsdaten mobiler Geräte und digitalen Verkehrszeichen kann Staus minimieren und Unfälle vermeiden. Mit vernetzten Ampeln kann dynamisch auf Staus in der Umgebung von Veranstaltungsorten reagiert und „grüne Tunnel“ geschaffen werden, die den Verkehr schnell aus dem Gebiet verlagern. Vielerorts können Autofahrer ihren Parkplatz bereits mit dem Mobiltelefon bezahlen. Dies erspart den Autofahrern die lästige Suche nach Kleingeld und das „Nachwerfen“. Für die Kommunen bringt das Mobile Payment weniger Preller. Personalressourcen, die vorher für die Kontrolle von potenziellen Falschparkern benötigt wurden, können anderweitig eingesetzt werden.

Kommunales Flottenmanagement mit erhöhter Sicherheit
Kommunalverwaltungen betreiben meist grosse Flotten aus PKW und LKW. Ein grosser Kostenfaktor und Flottenmanager in Kommunen nutzen daher längst smarte Technologien, beispielsweise GPS-gestütztes Fahrzeug-Logging, um den Standort und die Fahrzeugleistung zu verfolgen. Sensoren im Fahrzeug informieren über den Status des Motors oder Kraftstoffstände. Smarte Technologien helfen kommunalen Flottenmanagern, die Auslastung, Wartung und Sicherheit ihrer Fahrzeuge zu steuern.

Wassermanagement: schnelles Eingreifen im Gefahrfall
Die Möglichkeit zur Überwachung von Wasserständen und verwandten Systemen aus der Ferne schont Personalressourcen und ermöglicht im Notfall ein schnelles Eingreifen. Wassermanager können remote den Wasserverbrauch an verschiedenen Zugangspunkten erfassen und analysieren, um Aussagen über Nutzungsmuster, die Qualität des Wassers und den unterschiedlichen Bedarf zu treffen. So stellen Kommunen letztlich auch einen nachhaltigeren Umgang mit dem knappen Gut sicher.

ÖV und WLAN
Ein frei zugängliches Fahrzeug-WLAN im öffentlichen Verkehr setzt sich immer mehr durch. Eine digitale Anzeige im Bus und in der Bahn zeigt dem öV-Benutzer, wann er die nächste Verbindung hat. Auch im öV längst Stand der Technik sind Echtzeit-Standortaktualisierungen. Diese ermöglichen es, Fahrpläne einzuhalten und die Fahrer über Verspätungen oder Routenänderungen im Voraus zu informieren. Digitale, mit dem System gekoppelte Anzeigetafeln an den Haltestellen informieren die Passagiere. Was nicht ganz so offensichtlich ist: Ohne Mobilfunkkonnektivität und smarte Technologien im Hintergrund wären diese digitalen Anzeigen nicht anwendbar. Gleiches gilt für Sicherheitskameras an Bord.

Intelligente Entsorgung
Drahtlose Technologien rationalisieren das Sammeln, Sortieren und Entsorgen von Abfällen. Die Abfalltonnen pressen den Müll möglichst kompakt zusammen. Sie sind mit einem LTE-fähigen und per Solarpanel betriebenen Sensor ausgerüstet. Dieser benachrichtigt Abfallentsorgungsteams, wenn sie geleert werden müssen. Das vereinfacht den Sammelprozess und senkt die Kosten für Kraftstoff- und Fahrzeugreparaturen. Auch in der Schweiz existieren bereits Beispiele von Gemeinden, die die Abfalltouren auf diese Weise optimieren.

Smart Cities brauchen software-definierte Networking-Ansätze
Die genannten Beispiele demonstrieren: Kommunalverwaltungen und öffentliche Organisationen zählen zu den Early Adoptern der Digitalen Transformation. Drahtlose Konnektivität und IoT-Technologien machen Städte und Gemeinden bereits heute ziemlich smart. Diese Entwicklung stellt IT-Verantwortliche in Kommunen und öffentlichen Organisationen vor grosse Herausforderungen. Wassersensoren, intelligente Ampeln, schlaue Mülltonnen, Mobile Payment, Flottenmanagement, offenes WLAN – das klingt aus IT-Sicht nach einem ziemlichen Wildwuchs. Oder anders ausgedrückt: All diese smarte Technologie muss irgendwie netzwerkseitig unter einen Hut gebracht werden. Hier rücken moderne software-definierte Networking-Ansätze auf den Plan, kurz: SDN bzw. SD-WAN. Ohne SDN und SD-WAN wären Smart-City-Initiativen undenkbar.

Die Open Networking Foundation (ONF) beschreibt Software-definiertes Networking (SDN) als die Fähigkeit zur „Entkopplung der Funktionen zur Netzwerksteuerung und -weiterleitung.“ Die Netzwerksteuerung kann so direkt programmiert und die zugrundeliegende Infrastruktur für Anwendungen und Netzwerkdienste abstrahiert werden.

SDN verändert nicht nur grundlegend, wie Netzwerke aufgebaut sind und verwaltet werden, sondern auch, wie diese sich weiterentwickeln. Sie werden agiler und effizienter, weil neue Funktionen innerhalb eines Software-getriebenen statt eines Hardware-getriebenen Zeitrahmens bereitgestellt werden können. Das Software-definierte WAN (SD-WAN) geht noch einen Schritt weiter: Es vereint Skalierbarkeit und Agilität mit den Vorteilen der Cloud, also der Mobilitätskomponente. Mithilfe der Cloud kann das Netzwerk programmatisch von einem zentralen Punkt, in einer virtuellen Overlay-Struktur orchestriert und administriert werden, inklusive Automatismen und Analysetools.

Somit vereinfachen Networking-Ansätze wie SDN und SD-WAN IT-seitig die Handhabung von Smart-City-Netzwerken. Sie werden agil, ja geradezu elastisch. Und kommen moderne Technologien wie SD-Perimeter, kurz SD-P, zum Einsatz, sind sie auch noch sicher. SD-P verwendet im Gegensatz zu VPN ein einladungsbasiertes Authentifizierungsverfahren und ist gerade im IoT-Bereich interessant, weil die eigentlich „unintelligenten“ kleinen Geräte, wie Sensoren, durch SD-P nach aussen unsichtbar und somit vor vielen Internetgefahren wie Hacking geschützt sind.

Text: Sascha Kremer, Director of Business Development bei Cradlepoint Deutschland