Smart City

Eine Smart City (intelligente Stadt) ist ein Rahmenkonzept, das überwiegend aus Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) besteht, um nachhaltige Entwicklungspraktiken zu entwickeln, umzusetzen und zu fördern und so den wachsenden Herausforderungen der Urbanisierung zu begegnen.

Ein wesentlicher Teil dieses technologischen Rahmens ist im Kern ein intelligentes Netzwerk aus verbundenen Geräten und Sensoren, die Daten übertragen. Cloudbasierte Anwendungen des Internets der Dinge (IoT – Internet of Things) empfangen, analysieren und verwalten Daten in Echtzeit, um Städte, Unternehmen und Bürger dabei zu unterstützen, bessere Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig die Lebensqualität zu verbessern.

Bürger interagieren auf vielfältige Weise mit den Ökosystemen intelligenter Städte – über Smartphones und mobile Geräte ebenso wie über vernetzte Fahrzeuge und intelligente Wohnhäuser.

Die Verknüpfung von Geräten und Daten mit der physischen Infrastruktur und den Dienstleistungen einer Stadt kann Kosten senken und die Nachhaltigkeit verbessern. Mithilfe des IoT können Kommunen die Energieverteilung optimieren, die Abfallentsorgung effizienter gestalten, Verkehrsstaus reduzieren und sogar die Luftqualität verbessern.

Obwohl es keine einheitlich anerkannte Definition einer Smart City gibt, sind sich Unternehmen, Institutionen und Experten darin einig, dass es sich um Städte handelt, die sowohl die Lebensqualität ihrer Bewohner verbessern als auch Nachhaltigkeit fördern.

Das übergeordnete Ziel einer Smart City ist es, eine effiziente Verwaltung in allen Bereichen der Stadt zu erreichen: Stadtplanung, Infrastruktur, Verkehr, Dienstleistungen, Bildung, Gesundheitswesen, öffentliche Sicherheit, Energie und weitere Bereiche – und dabei gleichzeitig die Bedürfnisse der Bürger zu erfüllen. Letztlich geht es darum, ein Gleichgewicht zwischen dem Wohlbefinden der Menschen und dem Schutz der Umwelt zu finden.

Eine intelligente Stadt setzt auf effiziente Systeme, die auf ihre Infrastrukturen angewendet werden. Technologische Innovation ist der Schlüssel zur Entwicklung von Projekten, die beispielsweise die Energieverteilung optimieren, Abfälle sauberer verwalten, den Haushaltsverbrauch senken oder den Verkehrsfluss besser organisieren. Letztlich betreffen diese Initiativen jeden Aspekt, der die Organisation eines urbanen Raums beeinflusst.

Merkmale

Das ideale Modell einer Smart City basiert hauptsächlich auf folgenden Komponenten:

• Dezentrale Energieerzeugung: Intelligente Städte verfügen über eine über das Gebiet verteilte Stromerzeugung durch individuelle (Mikro-)Erzeugung anstelle einer zentralisierten Versorgung.
• Smart Grids: So werden intelligente, miteinander vernetzte Stromnetze bezeichnet, die einen bidirektionalen Datenfluss zwischen Kontrollzentrum (Service Center) und Nutzer ermöglichen.
• Smart Metering: Intelligente Messung des Energieverbrauchs jedes Nutzers durch Zähler, die Fernauslesungen in Echtzeit durchführen.
• Smart Buildings: Gebäude werden zu intelligenten Effizienzmodellen – automatisierte Bauwerke, die die Umwelt schonen und integrierte Energieerzeugungssysteme besitzen.
• Smart Sensors: Sensoren erfassen alle notwendigen Daten; sie sind ein zentraler Bestandteil, um die Stadt vernetzt und informiert zu halten und sicherzustellen, dass jedes Subsystem seine Funktion erfüllt.
• eMobility: Einführung von Elektrofahrzeugen sowie entsprechender öffentlicher und privater Ladestationen.
• Smart Citizen: Bürger sind zweifellos der wichtigste Bestandteil einer intelligenten Stadt, da ohne ihre aktive Beteiligung diese Initiativen nicht umgesetzt werden können.

Anwendungsbereiche

IoT, Big Data und Industrie 4.0 sowie weitere technologische Meilensteine tragen zur Effizienzsteigerung von Städten bei. In diesem Zusammenhang kann eine Stadt Technologie gezielt einsetzen, um das Leben der Menschen zu verbessern und insbesondere Vorteile zu erzielen in den Bereichen:

• Umwelt: Systeme zur Energieeinsparung, effizienter Wassernutzung, Förderung des Recyclings, Reduzierung schädlicher Emissionen sowie Förderung der Nutzung öffentlicher und privater Elektrofahrzeuge (eMobility).
• Gesundheitswesen: Telemedizin, Fernbetreuung, Verwaltung von Patientendaten und -akten, automatische Benachrichtigung von Notdiensten, wenn eine ältere oder behinderte Person stürzt oder ihre Route verlässt.
• Stadtplanung: Effizientes Verkehrsmanagement, Optimierung von Routen des öffentlichen Nahverkehrs, nachhaltige Infrastrukturen (Smart Buildings), neue LED-Straßenbeleuchtungssysteme mit angepasstem Energieverbrauch, automatische und intelligente Bewässerung von Grünanlagen u. a.
• Verwaltung und Regierung: E-Government-Systeme, Online-Zahlungsplattformen, iCloud-Umgebungen, Breitbandzugang für Mobiltelefone und kostenloses öffentliches WLAN.
• Sicherheit: Integrierte Notfallmanagementsysteme, etwa Koordinationszentren für Feuerwehr, Polizei und Rettungsdienste, wodurch Reaktionszeiten bei Vorfällen verkürzt werden.
• Tourismus und Freizeit: Anwendungen zur Erleichterung von Stadtbesichtigungen, zur Suche nach Einkaufsmöglichkeiten und Restaurants, deren Ergebnisse an individuelle Interessen angepasst werden können.

Die meisten Smart-City-Anwendungen basieren auf Sensorsystemen zur Datenerfassung, deren Ergebnisse miteinander verknüpft werden, um prädiktive Modelle zu erstellen, die sich an die Eigenschaften der Menschen anpassen.

Die Bürgerbeteiligung ist dabei ein entscheidender Faktor für das Funktionieren einer intelligenten Stadt. Wenn Menschen diese Alternativen nicht aktiv nutzen und fördern, können die vorgesehenen Ziele nicht erreicht werden. Daher ist es unerlässlich, dass öffentliche Verwaltungen die Bürger über neue Lebensmodelle in solchen Umgebungen informieren, schulen und sensibilisieren.

Datensicherheit

Historisch gesehen haben Regierungen, Unternehmen und Einzelpersonen ihre Daten geschützt und nur in geringem Maße geteilt. Datenschutzbedenken und die Angst vor Sicherheitsverletzungen überwogen deutlich den wahrgenommenen Nutzen des Informationsaustauschs.

Im Umfeld einer Smart City ist ein zentraler Faktor jedoch, dass alle Teilnehmer des Ökosystems Informationen austauschen und mit Kontextdaten kombinieren, die in Echtzeit analysiert werden.

Intelligente Städte können nur funktionieren, wenn die verwendeten Daten vertrauenswürdig sind. Daher müssen alle Beteiligten im Ökosystem (Regierungen, Unternehmen, Softwareanbieter, Gerätehersteller, Konnektivitätsdienstleister u. a.) Lösungen integrieren, die vier grundlegende Sicherheitsziele erfüllen:

• Verfügbarkeit: Ohne zuverlässigen Echtzeitzugriff auf Daten kann eine Smart City nicht funktionieren. Die Art und Weise, wie Daten erfasst, kombiniert und geteilt werden, ist entscheidend, und Sicherheitslösungen dürfen die Verfügbarkeit nicht beeinträchtigen.
• Integrität: Smart Cities sind auf genaue Daten angewiesen. Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um Manipulationen zu verhindern.
• Vertraulichkeit: Einige der gesammelten, gespeicherten und analysierten Daten enthalten sensible Verbraucherinformationen. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, um eine unbefugte Offenlegung zu verhindern.
• Verantwortlichkeit: Nutzer eines Systems müssen für ihre Handlungen verantwortlich sein. Interaktionen mit sensiblen Systemen sollten protokolliert und einem bestimmten Benutzer zugeordnet werden. Diese Protokolle sollten schwer zu fälschen und besonders gut gegen Manipulation geschützt sein.

Um diese Ziele zu erreichen, müssen robuste Authentifizierungs- und Infrastrukturmanagementlösungen integriert werden, damit Daten ausschließlich mit autorisierten Parteien geteilt werden. Ebenso müssen Systeme gegen Eindringversuche und Denial-of-Service-Angriffe geschützt werden.

Der Einsatz einer sicheren Kommunikationsplattform, bei der authentifizierte und autorisierte Geräte die ausgetauschten Informationen verschlüsseln, um die Datenintegrität zu gewährleisten, trägt wesentlich zum Schutz des Ökosystems bei.

Darüber hinaus können vernetzte Kameras, intelligente Systeme und öffentliche Sicherheitsüberwachungssysteme bei Bedarf eine zusätzliche Schutz- und Unterstützungsebene bieten.

Insgesamt erfordert der Aufbau intelligenter Städte eine sorgfältige Planung und hohe technologische Leistungsfähigkeit, wobei Sicherheit eine tragende Säule darstellt, um nachhaltige Entwicklung effizient zu fördern und die Lebensqualität der dort lebenden Menschen zu verbessern.

Protelion erfüllt mit seiner Protelion-VPN-Technologie die notwendigen Anforderungen zum Schutz der in einer Smart City übertragenen Daten. Dazu gehören: Protelion Network Security zum Schutz der über Netzwerke übertragenen Daten, Protelion Secure Communication zum Schutz von Gesprächen und Informationsaustausch zwischen Personen, Protelion Industrial Security zum Schutz kritischer Infrastruktursysteme der Stadt sowie Protelion Threat Detection & Response für Threat Intelligence.