Edge Computing für smarte Städte

Vernetzung sorgt für mehr Effizienz und deshalb verfolgen immer mehr Städte Smart-City-Strategien. Diese sind ein wesentlicher Baustein, um gesellschaftliche und ökologische Herausforderungen schnell zu erkennen und zu beheben. Konkret ermöglicht die Smart City Serviceoptimierungen für die Bürgerinnen und Bürger, Effizienzverbesserungen und Kosteneinsparungen. Kommunen starten Smart-City-Initiativen gegenwärtig vielfach im Verkehrsmanagement mit einer Vernetzung von ÖPNV und Individualverkehr, im Parkraummanagement, bei der Steuerung der Energieversorgung oder beim Katastrophenmanagement. Beispielhaft für eine einfache Anwendung ist die energieeffiziente Optimierung der Straßenbeleuchtung.

Ein entscheidendes Hilfsmittel für die digitale Stadtentwicklung ist der neue Standard 5G, der hohe Datenübertragungsraten und extrem niedrige Latenzzeiten bietet. So können mit 5G auch zeitkritische Reaktionen ausgelöst werden, etwa das automatische Öffnen der Belüftungssysteme in Parkhäusern bei gefährlichen Kohlenmonoxidwerten. Zudem unterstützt 5G die Steuerung vieler Geräte und kleiner Datenmengen bei niedrigen Kosten und geringem Energieverbrauch – selbst unter schwierigen Empfangsbedingungen. Diese 5G-Leistungsmerkmale sind für die Etablierung von Smart-City-Modellen auf Basis optimierter IoT (Internet of Things)-Anwendungen von größter Bedeutung.

Die 5G-Einführung allein wird aber nicht zwangsläufig zu einer höheren Effizienz von IoT-Services beitragen und die Umsetzung von Smart-City-Modellen vorantreiben. Entscheidend ist vor allem die Kombination von 5G- und Edge-Implementierungen. Beim Edge Computing wird die Datenverarbeitung an dem Ort durchgeführt, an dem die Daten auch generiert werden – also dezentral am Rand (Edge) des Netzwerks, zum Beispiel auf Sensoren oder Gateways am Straßenrand. Die Daten werden dabei vor der Übertragung in „Mini-Rechenzentren“ vor Ort konsolidiert und analysiert. In Smart-Car-Szenarien etwa ist ein solcher Prozess zwingend erforderlich. Schließlich muss das intelligente, vernetzte Fahrzeug mit einer eigenen Recheneinheit in Echtzeit Daten analysieren und Entscheidungen treffen können.

Nur wirklich relevante Daten oder aggregierte Zwischenergebnisse werden in Edge-Szenarien zur Weiterverarbeitung übermittelt. Somit entfallen Herausforderungen bei den Netzwerkverbindungen hinsichtlich Bandbreite oder Latenz. Die übertragenen Daten können in lokalen Rechenzentren oder Cloud-Umgebungen zentralisiert und unter Einsatz von KI-Technologien für die Gewinnung datengesteuerter Erkenntnisse verwendet werden.

Edge Computing ist somit ein wesentlicher Bestandteil der digitalen Stadtentwicklung. Für die erfolgreiche Umsetzung von Edge-Anwendungsszenarien muss allerdings auch eine adäquate IT-Infrastruktur vorhanden sein. Herkömmliche Architekturen bieten nicht die erforderliche Agilität und Flexibilität, Schnelligkeit und Skalierbarkeit. Hier kommen Hybrid-Cloud- oder Multi-Cloud-IT-Infrastrukturen ins Spiel, die Edge-Implementierungen unterstützen. Bei der Entscheidung für eine Cloud-Plattform sollte eine Kommune darauf achten, dass sie auf Standards basiert und Offenheit bietet. Damit wird ein Vendor-Lock-in in Bezug auf den Cloud-Provider vermieden. Dieser Punkt betrifft gerade die öffentliche Hand, da hier die Economies of Scale oder die Kosteneffizienz wichtige Faktoren bei Investitionsentscheidungen sind. Außerdem erhalten Kommunen über eine offene Hybrid-Cloud-Umgebung Zugriff auf alle Lösungen und Technologien, die sie für eine durchgängige Vernetzung und Digitalisierung des urbanen Lebens benötigen. Alle Städte werden früher oder später diesen Weg gehen müssen. Nur so können letztlich Ressourcen besser verwaltet und Bürgerservices optimiert werden.