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Smart Cities benötigen intelligente Netzwerke

Smart cities need smart networks

Bei Smart Cities gibt es kein Universalkonzept. Geografische, kulturelle, finanzielle und technische Gesichtspunkte, die von Stadt zu Stadt variieren, geben vor, wie Technologien auf das Smart City Konzept angewendet werden können. Schlussendlich ist allerdings das Endziel immer dasselbe: die Nutzung von Konnektivität, der Cloud und Datenanalysen, in anderen Worten des Internet of Things (IoT), um das Leben der Stadtbewohner zu verbessern. Das kann vieles bedeuten: von der Verringerung von Staus und Umweltverschmutzung bis hin zur Optimierung der Energie- und Wasserversorgung, von der Verbesserung des Abfallmanagements bis hin zur effizienteren Wartung von städtischer Infrastruktur.

In all diesen Bereichen spielt IoT eine zentrale Rolle. Es ermöglicht die Sammlung von Daten von einer fast unendlichen Vielfalt an Sensoren und anderen Quellen, die Verarbeitung dieser Daten lokal oder in der Cloud und das Auslösen von Aktionen aufgrund der dadurch erlangten Informationen. Von intelligenten Messgeräten (Smart Meters) zu intelligenten Parkplätzen (Smart Parking) kann jede Facette einer Stadt mit der Cloud vernetzt und mit dem Wort „Smart“ versehen werden. Das verspricht optimierten Materialfluss, Energiefluss und Personenbeförderung in Städten.

Aber was bedeutet das wirklich, wenn jede Strassenleuchte, Ampel, jeder Mülleimer, Parkplatz, Strom-, Wasser- und Gaszähler neben jedem einzelnen Gerät in restlos allen Gebäuden, Fabriken und Läden mit der Cloud verbunden ist? Die Dichte von Geräten oder Knoten im entstehenden städtischen IoT‑Netzwerk erfordert nicht nur intelligente, erschwingliche und energieeffiziente vernetzte Geräte, sondern auch die richtige Wahl im Bereich Netzwerktechnologien und -topologien.

Ein Fall für Mesh‑Netzwerke

Mesh‑Netzwerke stellen ein Beispiel für eine derart intelligente Topologie dar. Statt dass sich jeder Knoten direkt mit der Cloud verbindet, verknüpfen Mesh‑Netzwerke die Knoten untereinander. Werden beispielsweise intelligente Strassenleuchten in einem Mesh‑Netzwerk zusammengefasst, können sie Daten zu ihrer Position, die Beleuchtung in ihrem Umfeld und die Anwesenheit von Personen oder Fahrzeugen teilen. Dadurch wird das gesamte Netzwerk der Strassenleuchten in die Lage versetzt, die jeweiligen Aktivitäten aufeinander abzustimmen. Das Ergebnis ist eine Stadt mit mehr Sicherheit und Energieeffizienz.

Kapillarnetze[1], bei denen ein Mesh‑Netzwerk über ein Gateway mit der Cloud verbunden ist – üblicherweise durch Nutzung von Mobilfunktechnologien niedriger Bandbreite wie etwa Low Cat LTE – sind ein weiteres Beispiel. Beim Beispiel mit den intelligenten Strassenleuchten lassen Kapillarnetzwerke lokale Behörden den Zustand eines gesamten Netzwerks an Strassenleuchten in der Cloud verfolgen, die gesammelten Daten können in einem Online‑Dashboard visualisiert werden und aus der Ferne können die Strassenleuchten gesteuert werden.

Kapillar- und Mesh‑Netzwerke sind gute Optionen, wenn der Datendurchsatz niedrig ist und Latenzzeiten nur eine untergeordnete Rolle spielen. Sie bieten umfassende geografische Abdeckung, selbst bei ansonsten schlecht erreichbaren Orten, da die Daten im Netzwerk von Knoten zu Knoten fliessen können, solange die Abstände zwischen den Knoten klein sind. Bei der Überwachung von lokalen Ereignissen kann die nahtlose Wireless‑Konnektivität zwischen den einzelnen Knoten dazu beitragen, die Anzahl der Verbindungen in die Cloud zu reduzieren. Das hält den Energieverbrauch niedrig, was die Batterielebensdauer jedes Geräts erhöht und daher den Wartungsaufwand senkt. Und die Netzwerke lassen sich bequem skalieren, insbesondere in Flat Mesh‑Netzwerken mit selbstformenden und selbstregulierenden Architekturen. Damit wird es einfach, mit der Entwicklung der Anforderungen an das Netzwerk Knoten hinzuzufügen.

Die richtige Hardware

Die Implementierung derartiger Netzwerke kann knifflig sein, wobei die Hauptprobleme in der Interoperabilität zwischen Knoten, Abdeckung, Skalierbarkeit und – ganz wichtig – Sicherheit liegen. Mit der richtigen Hardware lässt sich der Aufwand reduzieren.

Unsere Bluetooth Low Energy Modulreihe NINA unterstützt Bluetooth Mesh, Thread sowie andere proprietäre Mesh‑Technologien über unsere Partner, einschliesslich Wirepas Mesh. Das ermöglicht Ihnen die Entwicklung von Mesh‑Lösungen für Smart City (und andere) Anwendungen. Und unsere Mobilfunk‑Modulserie SARA macht es einfach, Ihr Mesh‑Netzwerk mit der Cloud zu verbinden – beispielsweise über Narrowband IoT oder LTE Cat M1 – ganz gleich, wo Sie sich befinden. 

Natürlich gibt es bei Smart Cities kein Universalkonzept. Aber unsere Modulangebot für Kurzstrecken-, Mobilfunk- und Positionierungstechnologien ist voll darauf ausgerichtet, eine solide Grundlage für ein breites Spektrum an Smart City Anwendungen zu bieten.

Wenn Sie mehr zu unseren Lösungen für Kapillar‑Mesh‑Netzwerke für Smart Cities erfahren wollen, sollten Sie die folgenden Ressourcen beachten: