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Smart City: Wie Big Data die Städte revolutioniert

Smart City & Big Data
Die datengetriebene Stadt der Zukunft

Immer mehr Menschen ziehen weltweit in die Großstädte. Diese Entwicklung in den Cities zwingt Stadtplaner zu neuem Denken. Neue Maßnahmen müssen ergriffen werden, damit die städtische Infrastruktur die wachsenden Einwohnerzahlen bewältigen kann. Und zwar möglichst schnell und intelligent.

Großstädte weltweit stehen sehr komplexen Problemen gegenüber, die ein Unternehmen oder die Stadtverwaltung alleine unmöglich lösen kann. Es bedarf der Erarbeitung gemeinsamer Lösungen, unter Einbeziehung der örtlichen Bevölkerung. Es gibt generell viele Ideen, auch Zukunfts-Träume von Stadtplanern, flankiert von neuen Technologien. Auch Anforderungen und Bedürfnisse der städtischen Bevölkerung ändern sich. Schließlich spielt in dieser großen Gemengelage auch der künftige Mobilfunkstandard 5G eine Rolle.

Smart City

Was bedeutet Big Data –
Die wichtigste Definition zuerst

Der aus dem Englischen stammende Begriff ‚Big Data‘ oder ‚große Daten‘, bezeichnet Mengen an digitalen Informationen, die schlicht zu umfangreich sind, zu komplex oder sich zu schnell verändern, um sie mit herkömmlichen Methoden der Datenverarbeitung per Hand auszuwerten. Es werden so viele Daten wie möglich benötigt um mit neuen Technologien unseren Alltag perfekt an unsere Bedürfnisse anzupassen, deshalb ist Big Data die Grundlage für alle Smart City Ambitionen heutzutage und auch in der Zukunft.

Was bedeutet Big Data – Die wichtigste Definition zuerst

Smart City – Digitalisierung in den Städten Deutschlands

In einer Smart City wird die massenhafte Sammlung von digitalen Informationen aus einer Vielzahl von mobilen Verbindungen genutzt, um Muster zu analysieren und dann Entscheidungen zur Automatisierung von Prozessen zur Steigerung der Effizienz zu treffen. Das geht vom Verkehrsfluss über Energieeffizienz bis hin zu Wohnraum-Erschließung. Während drahtlose Technologie es Sensor-Netzwerken ermöglicht, Big Data von Standorten im gesamten Stadtgebiet, an eine zentrale Drehscheibe zu übermitteln, erfolgen die Datensammlung und -übertragung an das Rechenzentrum über kabelgebundene Netzwerke.

Solche kombinierten Data Systeme gibt es zum Beispiel bereits in den deutschen Städten Dortmund und Hamburg. Die Ruhrmetropole Dortmund nahm vor kurzem eine Transformation seiner Straßenbeleuchtung vor. In Stadt-Gebieten mit nächtlichen Verkehrsschwankungen schalten sich Straßenlaternen jetzt automatisch ab und wieder ein; die digitale Steuerung erfolgt über Bewegungsmelder. Ein Schritt der Digitalisierung, welcher bereits eine deutliche Energiereduzierung für die Stadt ermöglicht hat. Trotz dieser Bemühungen ist der Weg zur Etablierung einer echten Smart City in Deutschland noch lang, und die Basis-Infrastruktur in deutschen Städten wird erst aufgebaut, Stichwort LTE-Netzabdeckung. Die neuen Netze müssen für eine schnellere Übertragung größerer Datenmengen geeignet sein, wie das 4G-LTE-Netz und darauf aufbauend das 5G-Netz.

Smart City - Digitalisierung in den Städten Deutschlands

IoT und KI im Big Data Alltag

Der Wecker klingelt – du schaust auf dein Smartphone, das sich per Gesichtserkennung entsperrt. Der digitale Assistent wie beispielsweise Siri nennt dir die Wetteraussichten für den Tag. Anschließend bittest du sie dir via Smart Home einen Kaffee zu machen, dann schließlich ein kurzer Blick auf deinen Newsfeed bei Facebook. Bevor du dein Bett überhaupt verlässt, hattest du schon dreimal Kontakt mit einer Künstlichen Intelligenz (KI) und dem Internet of Things, IoT.

5 aktuelle Beispiele für Künstliche Intelligenz im sozialen Alltagsleben

  • Gesichtserkennungs-Software
  • Zusammenstellung von individuellen Newsfeeds
  • Chatbots
  • Einpark-Assistenten
  • Medizinische Diagnose-Programme

So ähnlich wie du in deinem Smart Home Gegenstände vernetzt und Prozesse wie den morgendlichen Kaffee automatisierst, funktioniert es auch in größerem Rahmen in der Smart City. Nur dass sich dort automatisch Schleusen für große Wassermengen bewegen, so wie sich deine Fenster automatisch schließen wenn es regnet.

IoT und KI im Big Data Alltag
5 aktuelle Beispiele für Künstliche Intelligenz im sozialen Alltagsleben

5G – Die essentielle Grundlage für die digitale Zukunft & Big Data

Die deutschen Netze sind noch nicht final bereit, die Anforderungen an eine konstante, volumenstarke Datenübertragung über große Internet-of-Things-Netze zu erfüllen, da in Deutschland viele Bereiche der Kabelinfrastruktur veraltet ist. Obwohl innovative Antennen-Technologien die 4G-Konnektivität für eine Übertragung mit hoher Bandbreite und geringer Latenz garantiert haben, wird es notwendig sein, eine größere Glasfaserabdeckung im ganzen Land zu implementieren, bevor IoT-Netze sinnvoll genutzt werden können. Eine kabelgebundene Glasfaserinfrastruktur ermöglicht die problemlose Übertragung großer Datenmengen in Sekundenschnelle.

Auch die Mobilfunktechnologie 5G ermöglicht eine weitaus höhere Datenrate als aktuelle Mobilfunkstandards und unterstützt dabei noch mehr Endgeräte. Die Latenz, die sogenannte Verzögerungszeit, wird sich zukünftig um das Zehnfache verkürzen und die wahrgenommene Netzverfügbarkeit wird auf 99 Prozent in ganz Deutschland ansteigen. Durch den zuverlässigen Datenfluss über drahtlose und drahtgebundene Netzwerke wird die vollständige Umsetzung eines 5G-Netzes dann eine Smart City ermöglichen.

5G – Die essentielle Grundlage für die digitale Zukunft & Big Data

Smart City – Internet der Dinge – IoT für die Stadtplanung

Weltmetropolen wie London oder Paris rechnen bis 2025 mit Einwohnerzahlen von knapp 10 Millionen Menschen. Besonders deren GPS-Daten liefern spannende Informationen und Einblicke für Städteplaner. Anhand der GPS-Daten lässt sich nachvollziehen wo Menschen sich aufhalten, wie ihre Anfahrtswege sind und wo daher Straßen verbreitert oder alternative Routen für eine verbesserte Mobilität angelegt werden müssen. Anhand dieser Daten lassen sich auch Rückschlüsse dahingehend herstellen, welche Gegenstände sinnvollerweise miteinander kommunizieren sollten um den Menschen ihren Lebensalltag in der Zukunft zu erleichtern.

Smart City – Internet der Dinge – IoT für die Stadtplanung

Smart City & Big Data – Die wesentlichen Voraussetzungen für den Erfolg zukünftiger Stadtmodelle

  • Die Modernisierung bestehender Infrastrukturen
  • Die Aufrüstung von Antennen & Nachrüstung von Sensoren an Straßen & Gebäuden
  • Leistungsstarke Rechenzentren
  • Ein solide ausgebautes 5G-Netz
  • Gut ausgestattete Bürger mit smarten Endgeräten und günstigen LTE-Datentarifen

Autofahrer zum Beispiel verbringen bei innerstädtischen Fahrten heute rund ein Drittel der Zeit damit einen Parkplatz zu suchen. Durch den Einsatz von Online Services und IoT-Technologien gibt es aber bereits Lösungsansätze im Bereich Mobilität, um individuell passende Parkmöglichkeiten für verschiedene Fahrzeuge zu ermitteln. In Zukunft können autonome Autos dich so einfach vor der Konzerthalle absetzen, sich dann selbstständig einen Parkplatz in der Nähe suchen und dir eine Nachricht auf dein neues iPhone 11 oder Samsung Galaxy S20 senden, wo sich das abgestimmte Fahrzeug befindet. Das ist nur ein Beispiel für Lösungen, die unser Leben in Zukunft vereinfachen, Zeit sparen und dabei auch noch die Umweltbelastung senken sollen. Dazu sind jedoch wesentliche Änderungen der bestehenden Infrastruktur in den Städten nötig. Hierzu zählt unter anderem die Installation von Milliarden von Sensoren an Straßen und Gebäuden.

Smart City & Big Data – Die wesentlichen Voraussetzungen für den Erfolg zukünftiger Stadtmodelle

Smarte Städte in der Zukunft – Bedenken von Datenschützern

Datenschützer haben bereits angemerkt, dass es nicht im Interesse des Einzelnen liegen kann, auf Schritt und Tritt für Analysen getrackt zu werden. Für eine optimale Nutzung der Möglichkeiten künftiger Stadtplanungen in Kombination mit autonomen Fahrzeugen und IoT wäre dies aber notwendig. Wir sind auf dem Weg in ein Jahrzehnt der Digitalisierung, in dem 5G, das Internet der Dinge, Kommunikation zwischen Fahrzeugen und künstliche Intelligenz in allen Lebensbereichen omnipräsent sein werden. Für dieses neue Zeitalter werden umfassende Gesetzesanpassungen und Schutzmechanismen für persönliche Daten nötig sein.

Vieles davon ist heute mehr eine Vision über die Zukunft, als Realität. Bis die Smart Cities tatsächlich großflächig aufgebaut sind und die gesammelte Data wirklich in der Praxis eingesetzt werden kann, werden noch einige Jahre vergehen. Zum einen sind finanzielle Fragen offen, ebenso aber viele andere Punkte wie beispielsweise die Inklusion von Minderheiten. Die Einwohner der Smart City müssen smarte Endgeräte nutzen, damit die gesammelte Big Data zu intelligenten Lösungen führen kann; beispielsweise beim Verkehrsleitsystem. Jene Menschen, die über die intelligenten Endgeräte nicht verfügen, würden bei der Sammlung von Big Data ausgeschlossen werden.

Generell ist die Resonanz auf Smart City Konzepte und IoT-Lösungen überwiegend positiv. Im Bereich Datenverwertung und Datenschutz gibt es jedoch eine gehörige Portion Misstrauen. Es gilt also nicht nur die nötige Reife der Systeme abzuwarten, sondern diese auch verständlich an die Bewohner der Städte und auch an die Unternehmen zu kommunizieren. Denn ansonsten werden die zukunftsträchtigen und nachhaltigen Lösungen, auf denen Smart Cities basieren, nicht angenommen.

Smarte Städte in der Zukunft – Bedenken von Datenschützern

Smart City – Staufrei durch die Stadt

Die gesammelten Daten und Informationen von Verkehrskameras und Zählstationen unterstützen schon heute Stadtplaner dabei, neuralgische Stellen im Verkehrsfluss der Stadt zu identifizieren und präventiv umzugestalten.

Beispielsweise würde es den Verkehrsfluss erheblich verbessern, wenn Schnellladestationen für Elektroautos anhand von Big Data Auswertungen an strategisch wichtigen Orten positioniert würden. Logistik-Unternehmen könnten die Hoch- und Niedrigphasen für Staus vorausberechnen und somit laut einer Data Erhebung bis zu 30 Minuten Fahrzeit pro Woche sparen. Auch PKW und LKW könnten unterschiedliche Ideal-Routen nehmen und sich so besser aus dem Weg gehen.

Ein aktuelles smartes Forschungsbeispiel ist Ford. Das Unternehmen beschäftigt sich schon lange nicht mehr nur mit der Theorie von Smart-City-Verkehrssystemen sondern setzt die Technik in der Praxis ein. Im vergangenen Jahr wurden rund eine Million Kilometer Fahrverhalten in und um die Stadt London in Form von Big Data aufgezeichnet. 160 Ford-Transit waren dafür bei diesem Projekt unterwegs und sammelten insgesamt rund 500 Millionen Datenpunkte, mit denen das Unternehmen Ford unter anderem Big Data Analysen erstellte, an welchen Orten die Unfallwahrscheinlichkeit am höchsten ist. Solche Daten helfen den Stadtplanern, den Rettungskräften und den Autofahrern gleichermaßen.

Smart City – Staufrei durch die Stadt

Fazit & Zukunftsausblick von Smart City

Auf 4G-Netzwerken basierende Test Smart Cities wie Dortmund oder Hamburg machen Lust auf mehr Technologie. Betreiber beginnen dort bereits mit dem Übergang zu einer fortschrittlichen Infrastruktur, um diese dann flächendeckend in ganz Deutschland zugänglich zu machen. Obwohl die Realisierung einer echten Smart City die Integration einer Reihe anderer innovativer Technologien voraussetzt, wird 5G eine zentrale Rolle bei der Sicherstellung einer zuverlässigen Konnektivität spielen.

Aktuell gilt jedoch: nur wer ein smartes Endgerät besitzt, kann am technologischen Fortschritt und an den Vorzügen einer Smart City teilhaben. Wie die Städte ihre neugewonnenen Daten und Analysen allen Bürgern jederzeit zur Verfügung stellen ist eine der vielen spannenden und offenen Fragen zum Thema Smart City.

Mit den topaktuellen Handys und den leistungsstarken LTE-Tarifen von yourfone, kannst du schon heute in Smart Cities wie London alle technologischen Möglichkeiten nutzen und genießen. Stell dir einfach deine perfekte Smartphone & Tarif Kombination im yourfone Handy-Konfigurator zusammen.

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