38 4 · 2019 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Infrastruktur Eine zeitgemäße Glasfaserinfrastruktur (fiber to the home, kurz: FTTH) ist sicherlich weiterhin eine unverzichtbare Basisvoraussetzung für die Digitalisierung unserer Welt und die Generierung von echten Mehrwerten für private und gewerbliche Nutzergruppen. Die Nutzung von modernen Technologien ist in Zukunftsprojekten, wie der Vernetzung von allen nur denkbaren Dingen (IoT, Internet of Things), der Digitalisierung der industriellen Produktion, der sogenannten Industrie 4.0 oder dem 5G-Mobilfunkausbau, unerlässlich. Diese Zukunftsprojekte setzen ein weitestgehend flächendeckendes und lichtwellenleiterbasiertes Netz voraus. Telekommunikationsinfrastruktur jedoch auf Glasfaser und Mobilfunk zu beschränken, ist unzureichend. Konvergenz Die Zukunft der Telekommunikationsinfrastruktur ist konvergent (von lat. convergere, sich annähern). Doch was bedeutet „Konvergenz“ in diesem Zusammenhang? Kein 5G-Mobilfunknetz kann ohne eine glasfaserbasierte Zuführung leistungsfähige Dienste anbieten. Für zahlreiche kommunale Anwendungen (zum Beispiel: Sensorik-Anwendungen wie Parkraummanagement oder Füllstandsmessung in der Entsorgung) ist wiederum ein aufwändig und kostspielig hergestellter Glasfaseranschluss nicht wirtschaftlich. Auch die Anforderungen an das Netz selbst sind andere, beispielsweise werden im Parkraummanagement oder der Entsorgung weder Echtzeitkommunikation noch hohe Datenraten benötigt. Daher werden hier, den Anforderungen angepasste Schmalbandtechnologien, sogenannte Low Power Wide Area Networks (LPWAN), wie LoraWAN, Narrow- Sind kommunale Glasfasernetze noch zeitgemäß? Manuel Hommel, Lukas Glaser, Wolfgang Weiß Diese auf den ersten Blick klar zu bejahende Frage ist auf den zweiten Blick gar nicht so eindeutig zu beantworten. Klar ist, dass kommunale Netzinfrastruktur zukünftig deutlich vielschichtiger gedacht werden muss, als bislang. Die Zukunft unserer kommunalen Netze ist konvergent. Bild 1: Unterschiedliche Technologien wachsen zusammen, dadurch entstehen zahlreichen Wechselwirkungen und Abhängigkeiten. © ZDE 39 4 · 2019 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Infrastruktur Band-IOT oder LTE-M eingesetzt. Konvergenz beschreibt demnach das Zusammenwachsen unterschiedlicher Technologien und die zahlreichen Wechselwirkungen und Abhängigkeiten der Teilbereiche untereinander (siehe Bild 1). Unsere Telekommunikationsnetze sind also komplex. Und mit jeder Innovation, jeder neuen Anwendung werden sie komplexer. Durch den kommunalen Breitbandausbau wurden in den vergangenen 10 Jahren vorwiegend fiber to the curb-Netze (VDSL und VDSL-Vectoring) gebaut. Hierbei handelt es sich um Hybridnetze auf Basis von Kupfer- und Glasfasertechnologie. Dies ändert sich nun durch das aktuelle Breitband-Förderprogramm des Bundes, welches ausschließlich auf direkte Glasfaseranschlüsse (fiber to the home) setzt. Dadurch findet erstmals ein weitgehend flächendeckender Ausbau statt. Gerade für kleinere Gemeinden ist dieser Ausbau eines eigenen, kommunalen Glasfasernetzes zur Stärkung und Sicherung der Attraktivität als Wohn- und Gewerbestandort die größte Investition der letzten Jahrzehnte. Da der FTTH-Ausbau deutlich umfangreicher ist als der vorangegangene FTTC-Ausbau und demnach auch Tiefbaumaßnahmen in noch größerem Maßstab durchgeführt werden, sollte nun die Gelegenheit seitens der Städte und Gemeinden dafür genutzt werden rechtzeitig Synergien zu prüfen, um im Zuge des Glasfaserausbaus andere Netzinfrastrukturen - und insbesondere auch weitere zu digitalisierende Anschlussobjekte - mitzudenken. Die Digitalisierung der öffentlichen Infrastrukturen sollte jedoch nicht in Form der Trialand-Error-Methode angegangen werden, sondern vielmehr strukturiert und strategisch. Bestandsanalyse und Datenerfassung Zunächst ist es zwingend notwendig, dass sich jede Gemeinde bewusst macht, dass in Zukunft nicht nur Gebäude an die kommunale Netzinfrastruktur angeschlossen werden müssen, sondern auch zahlreiche neue Anschlussobjekte. Dies betrifft viele Aspekte der Stadtmöblierung oder auch der technischen Ausstattung in öffentlichen Bereichen und geht von Ampelanlagen über Straßenleuchten bis hin zu öffentlichen Mülleimern und zur Entwässerungsinfrastruktur. Die Anschlüsse erfolgen nicht überall auf Glasfaserbasis, sondern häufig werden oben beschriebene LPWANs eingesetzt. Demnach ist vor allem wichtig zu wissen, welche Objekte mit welcher Netztechnologie angeschlossen werden müssen. Hierfür ist zunächst die digitale Erfassung der gesamten städtischen Infrastruktur zu leisten - beispielweise durch eine entsprechende Aufnahmebefahrung des gesamten Stadtraums. Doch die reine Aufnahme ist nur der erste Schritt der digitalen Erfassung. Die Georeferenzierung der Objekte im städtischen Geoinformationssystem und die Anreicherung der Metadaten mit Objektdaten, wie etwa Typenbezeichnungen und Wartungsintervalle sind notwendige Weiterführungen. Für die meisten Kommunen kündigt sich hiermit die erstmalige Erstellung des Digital Twins, dem Digitalen Zwilling der realweltlichen Objekte an. Diese Digital Twins sind notwendige Grundlage der Digitalisierung und selbst als Datenbündel zu sehen, welches es erlaubt, Simulationen oder Planungen kosteneffizient zu gestalten. Produzierende Wirtschaftsunternehmen haben die Vorteile des Digital Twins schon lange erkannt und setzen diesen in eigenen Unternehmensprozessen ein. Ergänzt wird der Datenbestand um bereits vorhandene und nutzbare TK-Infrastruktur, etwa bereits verlegte LWL-Kabel und Leerrohre inklusive der technischen Bauwerke (Multifunktionsgehäuse, Schächte, Muffen) der Kommune. Das daraus entstehende Digitalkataster stellt die Basis für alle weiteren Schritte der Planung und Umsetzung dar. Zugang und Teilhabe Die eingangs erwähnten Zukunftsprojekte (IoT, Industrie 4.0 und 5G-Ausbau) sind der ideale Anlass für eine tiefgründige Beschäftigung mit der TK-Infrastruktur, denn die neuen Technologien sind gleichermaßen Zugangspunkte wie Befähiger zu Diensten und Wirtschaftlichkeit. War eine Stadt früher kein Marktstandort, so erschwerte dies den Zugang zu den Warenströmen und damit letztendlich das Wachstum der Stadt. Dieses Beispiel lässt sich auf die Telekommunikationsinfrastruktur übertragen. Wenn der Zugang zu den digitalen Dienstleistungen und Wirtschaftsmodellen fehlt, fehlt der Zugang zum größten und umsatzstärksten Marktsegment der Zukunft. Ohne Teilhabe an diesem Segment, kann es keine adäquate Wirtschaftlichkeit geben und auch der Konsum der Dienstleistungen und Services wird für die Bürger*innen, für Verwaltung und Unternehmen nicht möglich sein. Eine Nicht-Teilhabe ist keine Perspektive für die Zukunft und zeigt die Signifikanz der Telekommunikation sehr deutlich. Für den aktuellen 5G-Rollout werden in den nächsten Jahren zahlreiche weitere Funkstandorte benötigt. Nicht nur im Makrobereich werden neue Sendeeinrichtungen benötigt, sondern auch für die sogenannten small cells, oder microcells, mit Radien 40 4 · 2019 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Infrastruktur von 30 bis 250 Metern, werden innerstädtische Standorte benötigt. Ein kommunales FTTH-Netz ist hierfür die ideale Basisinfrastruktur. Der Kommune bieten sich durch die Verpachtung von Glasfaser an die Mobilfunkanbieter interessante Refinanzierungsmöglichkeiten. Ebenso kann die Kommune durch die Bereitstellung von Basisnetzen eine Steuerungsfunktion im 5G-Ausbau einnehmen und so womöglich auch bei der Priorisierung des Ausbaus mitwirken. Eine zentrale Rolle können hierbei die Straßenlaternen übernehmen. Diese werden nach dem FTTI (fibre to the infrastructure)-Konzept in die Glasfaserplanung mit einbezogen und stehen durchschnittlich alle 40 Meter im Stadtraum. Dies stellt ein ideales Netz an Trägerstrukturen für die 5G-Technologie dar. Die Leuchtmittel der Straßenlaternen werden ohnehin auf LED umgerüstet und es gibt heute smarte Lösungen, die nicht nur durch Energieeinsparung und damit verbundenen kurzen Amortisationszeitraum wirtschaftlich sind, sondern auch weitere Funktionen, wie beispielsweise Metering, öffentliches WLAN, LPWAN- Gateways, Umweltmessungen und Sicherheitsanwendungen, enthalten. Mit der Sanierung der Straßenbeleuchtung kann somit gleichzeitig die kommunale Netzinfrastruktur sinnvoll um zusätzliche Träger für verschiedene Technologien ergänzt werden. Grundvoraussetzung Netz Durch die wachsende Zahl von Anwendungsszenarien sowie die Steigerung von Effizienz und Bequemlichkeiten werden im Themenfeld des Internet of Things zahlreiche Dinge in naher Zukunft mit Sensorik ausgestattet. Die Städte werden smart. Sensorbasiertes Parkraummanagement, Sensorik in der Entsorgung, sensorbasiertes Gebäudemanagement und auch die konstante Überwachung von Umweltfaktoren sind hierbei nur exemplarisch zu nennen. Auch hier gilt der Aufbau der notwendigen Infrastruktur als wichtigstes Ziel, denn Grundvoraussetzung für alle Anwendungsszenarien ist die Verfügbarkeit des Netzes. Durch die exponentiell verlaufende technologische Entwicklung wird es in Zukunft Anwendungsszenarien geben, die heute nicht vorstellbar sind. Vergleichbar ist dies mit dem rasanten Anwachsen der verfügbaren Apps, also der mehrwertbietenden Anwendungen auf Smartphones. Die nächsten Schritte, wie die Fortschreibung des kommunalen Glasfaser-Masterplans, die Umplanung auf die neuen Fördervorgaben des Bundes, den Einbezug der FTTI- (fibre to the infrastructure) Anschlussobjekte, die synergetische Mobilfunkplanung einschließlich Evaluierung der passenden Standorte, um, neben dem Glasfasernetz, möglichst schnell 5G-Mobilfunk und LPWANs in jede noch so ländliche Kommune zu bringen, sind die nötigen Meilensteine zur Realisierung eines umfassenden und zukunftsgerichteten konvergenten Netzes. Nur durch diese strukturierte Vorgehensweise und die Vorbetrachtung der infrastrukturellen Basis in einer Kommune lassen sich dann sinnvolle und zielgerichtete Strategien im Hinblick auf die Digitalisierung entwickeln - die eben nicht nur „trial and error“ sind. Genau hier sollte eine kommunale Digitalisierungsstrategie ansetzen, um kommunale Prozesse neu zu denken, die Bürger*innen bei der Digitalisierung einzubinden und ausgehend von konkreten lokalen Ansätzen Lösungen zu erarbeiten und technisch umzusetzen. Da vor dem Hintergrund früherer Zyklen der Stadtentwicklung die Digitalisierung auf kommunaler Ebene, insbesondere der öffentlichen Räume, ein sehr junges Themenfeld ist, werden die Inhalte an den Hochschulen erst seit kurzer Zeit vermittelt. Es ist daher von elementarer Bedeutung, den Kommunen zügig Zugang zu Know-how und Umsetzungskompetenz zu gewähren, um die mit diesen Themen betrauten Personen zu befähigen, die digitale Zukunftskommune proaktiv zu gestalten. Ist ein Glasfasernetz noch zeitgemäß? Die Aufschlüsselung der Antwort ist, wie hier erörtert, vielschichtig und komplex. Doch durch die Kombination von Bewusstmachung und Wissen braucht diese Antwort nicht abschrecken, sondern kann zum Handeln animieren, um die eigene Zukunft zu bestimmen. Dies steht im Einklang mit Alan Kay - „Die Zukunft kann man am besten voraussagen, wenn man sie selbst gestaltet“. Manuel Hommel Geschäftsbereichsleiter Beratung & Planung GEO DATA GmbH Kontakt: m.hommel@geodata-gmbh.de Lukas Glaser Teamleiter Software & Innovation GEO DATA GmbH Kontakt: l.glaser@geodata-gmbh.de Wolfgang Weiß Geschäftsführer Zentr. f. Digitale Entwicklung GmbH Kontakt: w.weiss@digitaleentwicklung.de AUTOREN