Konnektivität 2040: Auf dem Weg in die Smart City

Die digitale Dynamik erzeugt immer stärker auch gesellschaftliche Dynamiken – insbesondere in Städten. Denn in der Informationsgesellschaft des 21. Jahrhunderts erfüllen vernetzte Devices wichtige soziale Funktionen: Sie werden zu Alltagsbegleitern und bilden die Basis neuer Netzwerke und Konsumgewohnheiten. Breitbandige Kommunikationsinfrastruktur ist deshalb eine wichtige Lebensader für die Stadt der Zukunft. Sie ist die technische Grundlage für Vernetzung, Wachstum und Fortschritt in der Wissensgesellschaft und erschließt künftig völlig neue Anwendungsfelder. In den kommenden Jahrzehnten werden wir einen ganzen Innovationszyklus netzbasierter Dienstleistungen erleben. Durch die semantische Verknüpfung von Daten werden uns „digitale Agenten“ viele unliebsame, langwierige und komplexe Aufgaben abnehmen.

Konnektivität: Die Vernetzung der Welt schreitet voran

Wurden zu Beginn des Online-Zeitalters zunächst mühevoll unterschiedliche Computer aneinander gekoppelt, konnten mit der Entwicklung des Internet zum World Wide Web – dem ersten großen Paradigmenwechsel – einzelne Texte und Seiten miteinander vernetzt werden. Inzwischen treibt ein weiterer Paradigmenwechsel die Entwicklung massiv voran: Die Vernetzung der Menschen untereinander. Dieser Prozess findet sowohl physisch durch den Ausbau der Daten und Informationen entwickeln sich zu einem individuellen Grundbedürfnis Netze und die zunehmende Verbreitung von stationären und mobilen Endgeräten statt als auch in Form sozialer Medien des Web 2.0: angefangen bei Kollektivprojekten wie Wikipedia, über Blogs und Mikroblogs (z.B. Twitter) bis hin zu Content Communitys (YouTube) und sozialen Netzwerken wie Facebook. Auch Online-Games und virtuelle soziale Welten zählen dazu.

Das Internet wird so nicht nur immer selbstverständlicher, es wird vor allem allgegenwärtiger. In einer hypermobilen 24/7-Gesellschaft wollen immer mehr Menschen von überall und rund um die Uhr Zugang zum Internet. Zu jeder Zeit, an jedem Ort High-Speed-Zugriff auf E-Mails, Daten und Informationen zu haben wird in einer globalen Businesswelt zur Basis von Erfolg. Aber auch zum individuellen Grundbedürfnis vieler Menschen, die ohne das Gefühl, immer und überall erreichbar zu sein und den permanenten Anschluss an ihre Netzwerke zu haben, nicht mehr leben wollen.

Der Digital Gap schließt sich

Auch wenn sich die digitale Kluft dank der exponentiellen Entwicklung von Technologien und der damit einhergehenden Reduzierung ihrer Kosten stark verkleinern lässt, bleiben die Herausforderungen infolge des steigenden Bandbreitenbedarfs für Telekommunikationsunternehmen und Netzbetreiber weiterhin groß.

In Darmstadt besteht die Aufgabe der Zukunft vor allem darin, allen gesellschaftlichen Schichten und Gruppierungen den gleichberechtigten Zugang zu den Kernressourcen der Wissensgesellschaft zu ermöglichen. Durch den unverminderten Netzausbau wird das in den kommenden Jahren weitgehend gelingen. Wenn im Jahr 2040 nahezu die gesamte Bevölkerung Deutschlands online ist, wird längst auch jeder der 5,8 Millionen hessischen Bürger und 155.000 Darmstädter jederzeit und überall Zugang zum Internet haben.

Mehr noch: Schon 2020 wird in Darmstadt die Mehrzahl der Haushalte mit einem 100-Megabit-Breitband-Anschluss versorgt sein. Mit einer umfassenden Netzausbauinitiative kommen Kommunikationsdienstleister wie die HSE Medianet damit rechtlichen Vorgaben der Europäischen Union und ihrer Digitalen Agenda zuvor. Darüber hinaus wird die Einführung der LTE-Technologie (Long Term Evolution) als UMTS-Nachfolger in den kommenden Jahren das mobile Internet revolutionieren. Durch den neuen Mobilfunkstandard können über Funkmasten erstmals Geschwindigkeiten erreicht werden, die zuvor nur in den eigenen vier Wänden möglich waren.

Gerade ältere Menschen zeigen sich fortschrittlicher, als lange Zeit vermutet. In den nächsten Jahren wächst die Akzeptanz von Internetanwendungen, Neuen Medien und digitalen Die Alten von morgen werden die Neuen Medien ganz selbstverständlich nutzen Services in der Generation 60plus rapide. Ihr Surfverhalten passt sich zunehmend dem allgemeinen Zeitgeist an. Die Alten von morgen werden ganz selbstverständlich mit den Medien, Geräten und Tools umgehen, die sie schon einen Großteil ihres Lebens begleitet haben. Smartphones, Apps, soziale Netzwerke, mobile Online-Anwendungen, all das wird im Jahr 2040 selbst für 80- und 90-Jährige integraler Bestandteil ihres täglichen Lebens sein.

Smart City: Die Stadt in der Cloud

Die exponentielle Steigerung der Rechenkapazität wird zusammen mit der massiven Ausweitung des Cloud Computings bis 2040 zu gänzlich neuen Nutzungsgewohnheiten und Anwendungsmöglichkeiten führen. Daten und Software werden künftig weitgehendauf fußballfeldgroße Serverparks verlagert, wie man sie auch in Darmstadt finden wird. Statt sie wie bisher lokal auf den eigenen Rechnern und Geräten zu speichern, werden Daten und Softwareanwendungen direkt von dezentralen Servern aus betrieben und sind nur über das Internet mit den Endgeräten verbunden. Nachdem zunächst vor allem geschäftliche, aber auch private Daten allumfassend in die Cloud verlagert werden, gehen künftig auch hessische Städte dazu über, nach dem Open-Data-Prinzip öffentliche Verwaltungsdaten frei zugänglich zu machen.

Offene Daten bekommen eine immer größere Relevanz für die Förderung von Innovation, Transparenz und Partizipation in Städten. Mit dem Berliner Open-Data-Portal wird das in einem bundesweit ersten Pilotprojekt in Kooperation Städte entlasten Bürger und Unternehmen durch transparente Prozesse und effektive Online-Tools mit Fraunhofer FOKUS erprobt. Die Stadt Berlin schafft damit die Basis für innovative Anwendungen, effektive Verwaltungsstrukturen und einen realen Mehrwert für Bürger, Unternehmen und die Verwaltung selbst. Inzwischen stehen 60 Datensätze in 16 Kategorien für Recherchen und App-Entwicklungen bereit. Wheelmap ist beispielsweise eine Online-Karte für rollstuhlgerechte Orte in Städten, von U-Bahnstationen bis hin zu Behörden. Über die Internetseite oder eine App kann jeder ganz einfach Orte finden, Einträge vornehmen und verändern. Über 200.000 Orte sind auf der Plattform eingetragen und bewertet. Täglich kommen etwa 200 neue hinzu.

Auch Darmstadt wird im Jahr 2040 seine gesamte Verwaltung, das Datenmanagement, die Kommunikation mit Bürgern und Unternehmen über eine „City Data Cloud“ abwickeln und so innovative Mehrwertdienste für Bürger, Wirtschaft und Verwaltung schaffen. Denn die Stadt sieht sich zunehmend als Dienstleister für Bürger und Unternehmen und entlastet sie durch nahtlose, transparente Prozesse und effektive Online-Tools.

Künftig werden ganze Städte zu vernetzten Informations-Hubs. Das wohl  größte drahtlose Sensornetzwerk wird derzeit im spanischen Santander durch ein Konsortium aus 15 Unternehmen und acht europäischen Ländern getestet. Über 12.000 Sensoren sind im gesamten Stadtgebiet verteilt, an Hauswänden und Ampeln befestigt, um verschiedene Daten zu Temperaturen, Lichtintensität oder Schadstoffen zu erfassen oder auch um zu signalisieren, wo gerade ein Parkplatz frei wird. An dem EUForschungsprojekt zum Prototyp für die intelligente Stadt ist auch das Institut Integrierte Informationsflüsse steigern die Leistungs- und Lebensqualität für Telematik der Universität Lübeck beteiligt. Dort testet ein Forscherteam die solare Stromversorgung für Sensoren oder mobile Messmodule.

Durch die Integration von Informations- und Kommunikationssystemen in verschiedene technische Infrastrukturen der Stadt wird auch Darmstadt 2040 eine Smart City sein. Dies ermöglicht eine flexible Steuerung von Versorgungs- und Entsorgungsnetzen – insbesondere für Strom, Wasser, Gas, aber auch für Waren – sowie neuartige Lösungen für Mobilität, Verwaltung und öffentliche Sicherheit in der Stadt. Bürger, Unternehmen, Institutionen und Verwaltung stehen im regen Austausch miteinander und steigern durch integrierte Informationsflüsse die Leistungs- und Lebensqualität.

Infolge der rapiden Verbreitung von Smartphones, Tablet-PCs und vielen weiteren mobilen, internetfähigen Endgeräten wird das World Wide Web bis 2040 zum ständigen Alltagsbegleiter. Schon bald wird jedes in Deutschland verkaufte Handy internetfähig sein. Der mobile Datenverkehr wird infolgedessen allein bis 2015 um das Fünfzehnfache ansteigen.

Der Löwenanteil des Datenaufkommens wird auch in Zukunft durch das Abrufen von Videos verursacht. Gerade in jüngeren Generationen wird das Videotelefonieren und private Live-Streaming von Events und eigenen Aktivitäten eine zunehmende Rolle spielen. Megaevents wie das Schlossgraben- und Heinerfest werden 2025 von so manchem Privathandy aus in Echtzeit an Freunde und Verwandte in der zukünftigen chinesischen Partnerstadt und anderswo übertragen. Durch die fortschreitende Konvergenz der Medien werden sich etwa Fernsehzuschauer schon im Jahr 2030 oft nicht mehr darüber im Klaren sein, ob sie gerade einen Teil des TV-Programms von „Darmstadt 24“ schauen oder ob es sich um Inhalte aus dem Internet handelt.

Bücher und andere Printmedien werden auch in Darmstadts Geschäften und Büchereien bis 2025 zu gut einem Drittel durch digitale Medien ersetzt. Das bedeutet jedoch keineswegs den Untergang der Buch- und Zeitschriftenbranche. Dennoch werden sich beispielsweise durch die Verschmelzung von Magazinen mit animierten Darstellungen und digitalen Inhalten wie Videos und Musik zu neuen, integrierten Medien auch völlig andere Herausforderungen ergeben. Die Verschmelzung Vielfältige innovative Nutzungsmöglichkeiten durch Verschmelzung von Smartphones, Tablet-PCs und E-Readern von Smartphones, Tablet-PCs und E-Readern lässt vielfältige innovative Nutzungsmöglichkeiten entstehen. Die zunehmend individualisierte Mediennutzung wird neue Generationen von Endgeräten hervorbringen. Laut Prognosen von IBM wird im Jahr 2025 die Kapazität früherer Superrechner auf einem zuckerwürfelgroßen Chip Platz finden. Damit werden viele Anwendungen, die lange Zeit als Science Fiction galten, als handelsübliche Konsumelektronik auch in Darmstädter Läden verkauft. Selbst tragbare Computer, die sich in einem Brillengestell unterbringen lassen und weitgehend mit Blicken, Gesten und Sprachbefehlen gesteuert werden, sind dann reif für den Massenmarkt.

Die global vernetzte Arbeitswelt

Die moderne Arbeitswelt unterliegt in den kommenden Jahrzehnten einem massiven Wandel. Alte Unternehmensstrukturen lösen sich zugunsten temporärer, flexibler und mobiler Teams auf, die sich rund um einzelne Projekte herum bilden. Die Arbeitsorganisation der Zukunft gestaltet sich zunehmend auf Basis interdisziplinärer Netzwerke eng miteinander verwobener Akteure, die durch gemeinschaftlichen Zugriff auf digitale Ressourcen und Kommunikation in Echtzeit über räumliche und hierarchische Grenzen hinweg kollaborieren. In diesem Wandlungsprozess spielt das Internet eine tragende Rolle.

Die Arbeit von Angesicht zu Angesicht wird durch virtuelle Collaboration-Tools nicht aussterben. Allerdings wird im Jahr 2040 die tägliche Anwesenheit im Büro für Darmstadts Arbeitnehmer längst nicht mehr der Standard sein. In vielen großen wie mittleren Unternehmen werden bis zu zwei Drittel der Mitarbeiter oder mehr überwiegend beim Kunden, von zu Hause oder unterwegs arbeiten. Ausgestattet von der HSE Medianet, werden in Darmstadt und an verschiedenen Standorten in Hessen innovative Smart Working Center etabliert. Dort kann sich der mobile Wissensarbeiter von der Kinderbetreuung bis hin zum multimedialen Telepräsenzsystem alles Notwendige zeitweise anmieten und so temporäre Projektpartnerschaften in der ganzen Welt eingehen.

Virtuell-reale Kollaboration

Doch solche Entwicklungen sind nicht auf Darmstadt, Hessen oder Deutschland begrenzt. Letztlich müssen auch regionale Kommunikationsunternehmen wie die HSE Medianet global anschlussfähig sein. Um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen den steigenden Mobilitätsanforderungen ihrer Mitarbeiter massiver als jemals zuvor mit innovativen, integrierten Apps und umfassenden Webservices begegnen und ihnen ortsunabhängiges Arbeiten, mobilen Datenaustausch und Zugriff auf Systeme und Informationen ermöglichen. Durch vireale (virtuell-reale) Kollaboration wird in den nächsten Jahren eine neue Qualität in der Zusammenarbeit auf Distanz entstehen.

Jenseits der reinen Wissensarbeit werden wir in den kommenden Jahren erleben, wie das Internet zum Fließband einer neuen Produktionsweise wird. Daten von Darmstädter Produktentwicklern können über das Netz an einen beliebigen Ort versendet werden, um dort mit Hilfe von 3D-Druckern Schicht für Schicht dreidimensionale Objekte herzustellen. Weil 3D-Drucker nur so viel Material einsetzen, wie tatsächlich benötigt wird, stellen sie einen gewaltigen Fortschritt auf dem Weg zur nachhaltigen Produktion dar. Ohne große Verschnittmengen können so selbst komplizierte Bauteile in kleiner Stückzahl zu immer günstigeren Preisen produziert werden. Damit haben die Geräte im kommenden Jahrzehnt das Potenzial, unter privaten Schreibtischen einen festen Platz zu finden.

Mit der weiter fortschreitenden Vernetzung der Welt werden wir einen weiteren Paradigmenwechsel erleben. Führende Netzwerktechnikunternehmen wie Cisco gehen davon aus, dass bis zum Jahr 2020 weltweit rund 50 Milliarden „Dinge“ mit dem Internet verbunden sein werden – pro Kopf mehr als sechs Gegenstände, gerechnet auf die Weltbevölkerung. Zurückhaltend geschätzt, entspricht das für Darmstadt gut 1,5 Millionen zusätzlicher internetfähiger Geräte. Kostengünstige Funkchips und Sensoren werden in fast allen Alltagsprodukten integriert und dafür sorgen, dass beispielsweise Pakete ihre Positionsdaten ständig übermitteln und Logistikströme in Echtzeit überwacht und kontrolliert werden können. Wir werden es nicht als ungewöhnlich empfinden, wenn der Wecker mit dem Kalender kommuniziert und selbständig entscheidet, wann er uns morgens wecken muss.

Auch Autos werden 2040 vollständig vernetzt in Städten und auf Autobahnen verkehren. Dabei wird es längst nicht mehr nur darum gehen, während der Fahrt per Sprachsteuerung im Internet surfen zu können oder sich E-Mails vorlesen zu lassen. Viel wichtiger wird die internetgestützte Car-to-X-Communication: Dank serienmäßig integrierter Telematiksysteme werden Fahrzeuge Smart Traffic durch internetgestützte Car-to-X-Communication untereinander und mit der sie umgebenden Infrastruktur kommunizieren. Kreuzungsassistenten erkennen Fußgänger, kommunizieren mit Ampeln und entgegenkommenden Fahrzeugen, warnen, wann immer ein Unfall droht, und berechnen das optimale Tempo. Die Verkehrssituation wird so enorm verbessert, weil Verkehrsströme intelligent gelenkt, Unfälle und Staus vermieden werden. Autos sind damit aber künftig nicht nur sicherer und komfortabler, sondern auch umweltfreundlicher: Weniger Staus bedeuten letztlich auch weniger CO2-Ausstoß.

Innovative Hightech-Anwendungen für vernetzte, „intelligente“ Häuser werden in den kommenden Jahrzehnten immer selbstverständlicher – bei Neubauten ebenso wie bei der Modernisierung älterer Bestandsgebäude.

Kommunikationsdienstleister werden in den nächsten Jahrzehnten massiv vom Trend zur Home Automation profitieren. Auch die HSE Medianet wird innovative Lösungen für Smart Homes anbieten: zum einen für die technische Vernetzung der Häuser selbst samt Steuerung technischer Ausstattungen – von Sensoriksystemen, Haushaltsgeräten und Telemedizin-Anwendungen über Heizungs- und Klimaanlagen bis hin zur Regulierung von Außenelementen wie Beleuchtung, Wärmedämmung, Hitzeschutz etc. Zum anderen für ein intelligentes Energie- und Netzmanagement.

Smart Homes, Smart Grid, Smart Meter: Das Internet des Stroms

Mit der zunehmenden Dezentralisierung der Stromversorgung wird es in den nächsten Jahrzehnten darum gehen, intelligente Stromnetze aufzubauen, die Häuser, Siedlungen, ganze Städte und Regionen verbinden. Smart Homes, die mehr Energie erzeugen, als sie benötigen, werden elementarer Bestandteil des Smart Grid der Zukunft sein. Aber auch für die Energieversorgung, Verbrauchssteuerung und -abrechnung in älteren Gebäuden wird das Smart Metering immer wichtiger: Intelligente Stromzähler zeigen Kunden nicht nur den aktuellen Energieverbrauch und die tatsächliche Nutzungszeit an. Smart Meter werden in Zukunft zum Multi Utility Communication Controller, mit denen sich in Haushalten auch der Wasser-, Gas- und Wärmeverbrauch intelligent erfassen lässt.

Intelligentes Energiemanagement

Das Smart Grid muss zukünftig das schwankende Stromangebot mittels moderner Informations- und Kommunikationstechnologie mit dem Verbrauch in Einklang bringen. Ein internationales Konsortium unter der Leitung der HSE schafft hierfür in dem mehrjährigen EU-Forschungsprojekt Der Energiesektor wird zum lukrativen Geschäftsbereich für Telekommunikationsunternehmen Web2Energy die Grundlagen. Mehrere hundert Stromkunden werden dazu mit Smart Metern ausgestattet. Neben vielen innovativen Anwendungen bieten die intelligenten Zähler Schnittstellen zur Verbrauchsvisualisierung und zu Funktionen der Gebäudeautomatisierung sowie des Energiemanagements. Den Stromkunden werden erstmals variable Tarife angeboten. Sie erhalten so die Möglichkeit, ihren Verbrauch entsprechend den Tarifen zu steuern. Viele Kleinerzeuger können koordiniert werden, so dass eine planbare und bedarfsgerechte Erzeugerleistung möglich wird. Nicht zuletzt arbeitet man mit Web2Energy auch an einer höheren Versorgungszuverlässigkeit.

So wird der Energiesektor zum lukrativen Geschäftsbereich für Telekommunikationsunternehmen. Auch für die HSE Medianet werden intelligente Stromnetze und Energie zum neuen Wachstumsfeld. Denn als „Internet des Stroms“ wird das Smart Grid die Energienutzung und -versorgung nachhaltig, effizient und bedarfsabhängig regulieren. Für das smarte Energiemanagement werden sich die Energie- und Telekommunikationsnetze des HSE-Konzerns zu einer Einheit verbinden, um für die Optimierung unserer Energienutzung zu sorgen und den Umstieg von fossilen auf erneuerbare Ressourcen zu beschleunigen.

Von Big Blue zu Big Green: Der grüne Wandel der IT-Branche

Trotz aller Einsparungen, die uns moderne Technologie bis 2040 liefern wird, bleibt es eine der großen Herausforderungen für Kommunikationsdienstleister, die eigene Energieeffizienz massiv zu steigern. Die Informations- und Kommunikationstechnik macht mehr als zehn Prozent des Gesamtstromverbrauchs in Deutschland aus. Laut einer Studie des Beratungsunternehmens Gartner verursacht die weltweite IT- und Kommunikationstechnologie denselben CO2-Ausstoß, wie er von Flugzeugen rund um den Globus in die Luft geblasen wird. Allein Google verbraucht weltweit über zwei Milliarden Kilowattstunden Strom, was dem Verbrauch einer mittleren deutschen Großstadt entspricht und einem Ausstoß von eineinhalb Millionen Tonnen Kohlendioxid – Tendenz steigend.

Bis zum Jahr 2020 wird sich der Energiebedarf für den Betrieb des Internets samt aller Rechenzentren und Datenleitungen nach Berechnungen der Bundesregierung deutschlandweit voraussichtlich noch einmal mindestens verdoppeln. Das Ergebnis: Die Klimadebatte holt immer stärker auch die als sauber geltende IT- und Internet-Branche ein. Der Umstieg auf energieeffiziente Technologien und nachhaltige Geschäftsprozesse wird damit zur unausweichlichen Aufgabe für moderne Kommunikationsdienstleister wie die HSE Medianet.

Umwelt- und Klimaschutz als Teil der Unternehmensverantwortung ist folglich nur ein Grund dafür, dass in Zukunft kein Weg an Green IT vorbeiführt. Die Kosten für Strom und Kühlung von IT-Systemen werden schon bald die Ausgaben für die billiger werdende Hardware übersteigen. Wenn Kommunikationsdienstleister selbst in Green IT investieren und ihren Kunden bei der Senkung des Energieverbrauchs für Rechenzentren und Businessprozesse helfen, werden sie davon wirtschaftlich profitieren.

Die dynamische Entwicklung des Internet und der Telekommunikation eröffnet einen riesigen Zukunftsmarkt für innovative Anwendungen, die nur intelligent genug auf die Bedürfnisse und modernen Lebenswelten der Menschen sowie auf neue Businessanforderungen reagieren müssen. So avancieren Kommunikationstechnologien zum Treiber für wirtschaftliches Wachstum. Sie bieten in den kommenden Jahrzehnten vielfache Anknüpfungspunkte für integrierte Dienstleistungen und Die Smart City: informiert, vernetzt, mobil, sicher und nachhaltig neue Geschäftsmodelle.

Die optimale Verbindung von Menschen, Institutionen und Unternehmen durch Telekommunikationstechnologie in der Stadt erleichtert nicht nur den Alltag in allen Lebensbereichen, sondern sorgt auch für ökologisch nachhaltige Lösungen. Dank innovativer Maßnahmen von Kommunikationsunternehmen wie der HSE Medianet entwickelt sich Darmstadt bis zum Jahr 2040 zu einer Smart City – zu einer informierten, vernetzten, mobilen, sicheren und nachhaltigen Stadt.