Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen

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Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
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                                                                                       Ausgabe 4/2020
Entwicklungstreiber für Mobilität, Smart Living & Co:

Wie leistungsfähige Datennetze
uns neue Chancen eröffnen

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THz-Kommunikation:          Einleuchtende Idee:           SuJ Braunschweig:

Wie wir mit steigenden      Mit Licht im Internet         Starkes Team mit neuer
Datenraten Schritt halten   surfen                        Leitung
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
2   iQ-Journal 4/2020

    ZUR SACHE

                                                                                    Prof. i. R. Dr.-Ing. Ulrich H. Reimers,
                                                                                        Institut für Nachrichtentechnik,
                                                                                   Technische Universität Braunschweig

     2    editorial                             Liebe Leserinnen und Leser,
          Zur Sache
                                                vermutlich gehören auch Sie zu den Menschen, die als Folge der Pande-
                                                mie im beruflichen Alltag in vorher ungeahnter Weise von leistungsfä-
                                                higen Datennetzen abhängig wurden. Vor wenigen Tagen publizierte das
                                                Statistische Bundesamt aktuelle Nutzungszahlen unter der Überschrift:
                                                „1. Quartal 2020: Starker Anstieg bei der Nutzung von Videochats und
                                                Online-Telefonie“.
     3    ingenieurregion.de
                                                Wer im Home-Office arbeitet, kommt ohne den Anschluss an Datennetze
          Das geht ins Ohr!
                                                nicht aus. Aber auch in den Privathaushalten hat deren Nutzung drama-
                                                tisch zugenommen. Der Online-Audio-Monitor 2020 verzeichnet beispiels-
                                                weise bei Audio auf Abruf und Podcasts einen Zuwachs gegenüber 2019
                                                um sagenhafte 45 Prozent. Man darf wohl behaupten, dass die Infrastruk-
                                                tur für die Datennutzung zunehmend denselben Stellenwert erhält, wie
     4    titel                                 die Infrastruktur zur Versorgung mit elektrischem Strom oder mit Wasser.

          Das Rückgrat intelligenter Lösungen   Die fünf Beiträge dieser Ausgabe des iQ-Journals sind daher dem Thema
          Pioniere für die Zukunft              Datennetze gewidmet und decken ein breites Spektrum der Thematik ab
          Mit Licht im Internet surfen          – stets mit Bezug auf die Region Braunschweig/Wolfsburg. Zwei Aufsätze
          Auf dem Weg zur Smart City            berichten über konkrete Planungen zur Entwicklung der Infrastruktur in
          Auf drei Säulen aufgebaut             den beiden Städten. Drei weitere geben einen Ausblick auf Forschungs-
                                                felder, mit denen ganz neue Aspekte der Dateninfrastruktur erschlossen
                                                werden sollen – in Forschungseinrichtungen der Region.

    14    suj                                   Es geht um das im Jahr 2019 besiegelte europäische Großprojekt für eine
                                                sichere Dateninfrastruktur mit dem Namen GAIA-X, es geht um die Nut-
          Netzwerken im Netz                    zung des bisher für die Datenkommunikation noch kaum erschlossenen
          Neue Leitung für ein starkes Team     THz-Frequenzbereichs und schließlich um das international immer po-
                                                pulärer werdende Forschungsfeld der Datenübertragung über sichtbares
                                                Licht.

                                                Freuen Sie sich auf die Lektüre.
                                                                                                                              Foto: Stantien Fotostudio

    16    termine & gratulationen               Ihr
          Unsere neuen Mitglieder
          Herzlichen Glückwunsch!
          Veranstaltungen: Hier geht’s hin
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iQ-Journal 4/2020        3

                                                       INGENIEURREGION.DE

                  Das geht ins Ohr!
                  Neu auf ingenieurregion.de: Podcast, FAQ und Profile

                  Welche Fähigkeiten müssen Ingenieur-
                  innen und Ingenieure mitbringen?
                  Wie zeitaufwendig ist das Studium?
                  Auf welche praktischen Erfahrungen
                  sollte ich Wert legen? Diese Fragen und
                  viele mehr beantworten die Studenten
                  und Jungingenieure (SuJ) des VDI
                  Braunschweiger Bezirksvereins auf
                  ingenieurregion.de.
                  Die FAQ (Frequently Asked Questions)
                  sind Fragen, die sich die Studierenden
                  häufig stellen, bevor sie sich für das
                  Ingenieurwesen entscheiden. Die Ant-
                  worten können sie heute auf Grundlage
                  ihrer eigenen Erfahrungen geben. Spielt
                  jemand in Ihrem Umfeld mit dem Ge-
                  danken, Ingenieur oder Ingenieurin zu
                  werden? Dann sind die Tipps der SuJ be-         In der neuen Podcast-Folge                     …und seinen Erfahrungen
                  stimmt hilfreich: www.ingenieurregion.de/       „Ingwertee mit…“ erzählte uns                  als Krankenpfleger während
                  faq-frequently-asked-questions/. Wenn           Tobias Stelzer von seinem Studium              der Corona-Pandemie.
                  Fragen offenbleiben, vermitteln wir aus         der Luft- und Raumfahrttechnik…
                  dem Redaktionsteam an (angehende)
                  Ingenieurinnen und Ingenieure weiter.           Format: Sie können unser Interview ganz        Folgen Sie uns auf unseren Social-Media-
                  Zum Beispiel an unsere Gurus, die sich          entspannt nebenbei anhören – im Auto           Kanälen Instagram, Facebook, Twitter
                  hier vorstellen: www.ingenieurregion.           oder im Zug, im Park oder zu Hause.            und YouTube! Die Links finden Sie ganz
                  de/profile-gurus-2/. Melden Sie sich ein-                                                      unten auf ingenieurregion.de.
                  fach über eines der auf der Website in-         Benefits, Balance & Co.                        Übrigens: ingenieurregion.de ist ein
                  tegrierten Kontaktformulare!                    Fachkräfte für die Region sichern – das        gemeinsames Projekt der Ostfalia
                                                                  ist neben der Nachwuchsgewinnung               Hochschule für angewandte Wissen-
                  Stories aus der Branche                         das zweite Ziel, das wir mit unserer           schaften und der VDI-Bezirksvereine
                  Das war nur das erste Beispiel der neuen re-    Plattform verfolgen. In den kommenden          Braunschweig und Hannover. Es wird
                  daktionellen Beiträge auf ingenieurregion.      Monaten erscheinen in der Rubrik               gefördert vom Amt für regionale
                  de. Kennen Sie schon unsere Podcast-Reihe       „Ingenieur*in sein“ neue Formate, die          Landesentwicklung Leine-Weser und
                  „Ingwertee mit…“? In der neuesten Folge         sich an Ingenieurinnen und Ingenieure          unterstützt durch die Metropolregion
                  trafen wir uns online mit Tobias Stelzer, Ma-   richten, die bereits im Arbeitsleben oder      Hannover-Braunschweig-Göttingen
                  sterabsolvent der Luft- und Raumfahrttech-      kurz vor dem Berufseinstieg stehen.            Wolfsburg sowie über 20 regionale
                  nik – und ausgebildetem Krankenpfleger.         Unternehmen der Region stellen sich in         Institutionen aus Bildung, Wissenschaft,
                  Er erzählt, wie es ist, nach einer Ausbildung   Profilen mit den Benefits vor, die sie ihren   Wirtschaft und Politik.
                  einen kompletten Themenwechsel zum              Beschäftigten bieten – von Angeboten zur
                  Ingenieurwesen hinzulegen, welche Vor-          Förderung der Work-Life-Balance über den                        Angelina Capelle M.A.,
                  teile es bringen kann, vor dem Studium          Betriebskindergarten bis zur Nachhaltigkeit    Projektkoordinatorin ingenieurregion.de,
                  auch fachfremde Erfahrungen zu machen           am Arbeitsplatz. Außerdem entsteht ein                          Ostfalia Hochschule für
Fotos: Ostfalia

                  und wie es sich für ihn anfühlt, nach dem       Bereich, in dem innovative technische                     angewandte Wissenschaften
                  Studium wieder als Krankenpfleger in der        Ideen vorgestellt und Partnerinnen und
                  Corona-Krise auszuhelfen. Hören Sie rein        Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft
                  unter www.ingenieurregion.de/ingwertee-         gewonnen werden können. Sie wollen
                  mit-der-podcast-2/. Der Vorteil am Audio-       keine neuen Beiträge mehr verpassen?
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
4   iQ-Journal 4/2020

    TITEL

    Das Rückgrat intelligenter Lösungen
    Wie Europa eine vernetzte Dateninfrastruktur aufbaut

    Der heute in der Breite wirksame Trend       gigkeiten und Regelkreise stimulieren         genden Plattformen sinnvolle Bausteine
    zur Digitalisierung wird zwei-felsohne       zudem die Anwendung ntelligenter Al-          einer zukunftssicheren und insbesondere
    in einer weitreichenden Durchdringung,       gorithmen. Hierüber wird u.a. die Grund-      robusten Gesamtkommunikationsinfra-
    Vernetzung und Transformation nahezu         lage für adaptive Einzelkomponenten           struktur.
    aller unserer Lebensbereiche durch Infor-    und Wertschöpfungsketten geschaffen.          Eine weitere sehr gut sichtbare Initiative
    mations- und Kommunikationstechno-           Die aktuelle KI-Strategie der Bundesre-       im Bereich der Dateninfrastrukturen hat
    logien (IKT) münden. Auf dieser Grund-       gierung greift diesen Aspekt auf. Euro-       sich unter dem Label GAIA-X formiert:
    lage ergeben sich neue Möglichkeiten         pa soll zum führenden Standort für die        Mit GAIA-X, so steht es im Wortlaut
    zur Sammlung von Daten bzw. Informa-         Entwicklung und Anwendung von KI-             auf der Webseite des Bundesministe-
    tionen, ihrer Analyse und Verknüpfung        Technologien werden – mit Deutschland         riums für Wirtschaft und Energie, ent-
    sowie praktischen Nutzung. Leistungs-        in einer entscheidenden Rolle. Dies ist ein   wickeln Vertreter aus Politik, Wirtschaft
    fähige Dateninfrastrukturen und -netze       wichtiger Antritt, um die wirtschaftliche     und Wissenschaft aus Frankreich und
    sind in diesem Zusammenhang notwen-          und wissenschaftliche Wettbewerbs- und        Deutschland gemeinsam mit weiteren
    dig, um die Daten- bzw. Informationsver-     Innovationsfähigkeit Deutschlands sowie       europäischen Partnern einen Vorschlag
    arbeitung mit stets geringen Latenzzeiten    Europas zu sichern.                           zur Gestaltung der nächsten Generation
    bzw. in weicher Echtzeit durchführen zu                                                    einer Dateninfrastruktur für Europa. Ziel
    können. Somit ließen sich auch komplexe      Sorgen um Datenschutz                         ist eine sichere und vernetzte Dateninfra-
    Sachverhalte schnell und umfassend er-       Neben diesen äußerst positiven und wün-       struktur, die den höchsten Ansprüchen
    fassen, verstehen und zielgerichtet be-      schenswerten Entwicklungen bringt die         an digitale Souveränität genügt und In-
    einflussen.                                  Digitalisierung auch neue Unsicherheiten      novationen fördert. In einem offenen
    Basierend hierauf sind digitale Dien-        mit sich: Menschen sorgen sich um den         und transparenten digitalen Ökosystem
    ste und Lösungen umsetzbar, die eine         Verlust der Souveränität über private         sollen Daten und Dienste verfügbar ge-
    verbesserte Ablaufsteuerung in der           Daten sowie die Transparenz zum Wahr-         macht, zusammengeführt und vertrau-
    Produktion ermöglichen sowie einen           heitsgehalt von Informationen. Ebenfalls      ensvoll geteilt werden können. GAIA-X
    Beitrag zur Erhöhung der Betriebssi-         sind verschiedene Fragestellungen in den      ist ein wichtiger Baustein für den Wis-
    cherheit von Anlagen durch voraus-           Bereichen der Cyber-Kriminalität und Se-      senschafts- und Wirtschaftsstandort
    schauende Betriebs- und Maintenance-         curity rund um IKT-basierte Dienste und       Deutschland bzw. Europa. Unter ande-
    Konzepte leisten. Ebenfalls können           Lösungen zu thematisieren. Hieraus er-        rem ist es ein Rahmen, in dem Rechen-
    neuartige Dienste und Lösungen um-           geben sich wichtige zusätzliche Anfor-        zentren bzw. Rechenzentrumsbetreiber,
    gesetzt werden, die bisher isolierte         derungen, die beim Aufbau zukunftssi-         Anbieter von Cloud-Umgebungen sowie
    Datenräume über ihre Daten/Informa-          cherer Dateninfrastrukturen und -netze        Anbieter sektorenspezifischer Cloud-/
    tionen in einen vollkommen neuen Zu-         adressiert werden müssen.                     Edge-basierter Lösungen ihre Anforde-
    sammenhang bringen und damit einen           Unabhängig davon, wie man den aktu-           rungen wechselseitig austauschen und
    Mehrwert für eine Vielzahl von Bran-         ellen Umsetzungsstand von Dateninfra-         fachliche Abstimmungen durchführen.
    chen bringen.                                strukturen und -netzen in Deutschland         Im Besonderen sollen Services entwi-
                                                 bewerten möchte, wird der Ausbau von          ckelt werden, die es ermöglichen, Daten
    Entwicklungstreiber für                      Datennetzen hier seit einigen Jahren mit      und Dienste-Angebote zu identifizieren
    Mobilität und vieles mehr                    Engagement vorangetrieben – lichtwel-         sowie diese miteinander und mit eige-
    Durch diese generellen Möglichkeiten         lenleiter- bzw. kabelgebunden und auch        nen Diensten zu kombinieren. Nachtei-
    entstehen Impulse für Innovation in ver-     kabellos. Gerade der Mobilfunkstandard        lige Lock-In-Effekte (Kundenbindung an
    schiedenen Anwendungsdomänen – ne-           5G genießt momentan neben dem all-            Produkte/Dienstleistungen oder an einen
    ben Produktion/Industrie 4.0 sind dies       gemeinen Thema des Breitbandausbaus           Anbieter mit prohibitiv wirkenden, hohen
    beispielsweise auch Mobilität, Finanzwe-     eine hohe Sichtbarkeit. Darüber hinaus        Wechselkosten) sollen dabei vermieden
    sen, Gesundheit, Smart Living, öffentliche   sind auch bereits etablierte Technolo-        werden können. GAIA-X definiert zudem
    Hand, Energie und Land-/Forstwirtschaft.     gien bzw. Mobilfunkstandards sowie            die technischen Voraussetzungen, die nö-
    Die Verfügbarkeit von Daten sowie die        Optionen aus den Bereichen der Satelli-       tig sind, um den reibungslosen Betrieb des
    sich in Daten widerspiegelnden Abhän-        tenkommunikation sowie der hochflie-          GAIA-X-Ökosystems zu gewährleisten. Die
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                                                                                                                         TITEL

               GAIA-X treibt die Gestaltung der digitalen Zukunft Europas voran. Die Initiative ermöglicht das In-
               einandergreifen von Infrastruktur, Anwendungen und Daten auf sicherer Basis.

               Konzeption folgt dabei den Prinzipien von     Niedersachsen goes GAIA-X                     bungen oder in auf einen operativen
               Security- und Privacy-by-Design (Sicherheit   Im Testfeld Niedersachsen greifen wir         Betrieb ausgelegte Bereiche von GAIA-
               und Privatsphäre wird von Beginn an in        diese Möglichkeiten aktiv auf und arbei-      X migriert werden.
               den Entwicklungsablauf eingebunden), um       ten daran, unsere Testfeldinfrastrukturen
               auch höchste Sicherheitsanforderungen         über entsprechend ausgerichtete Hinter-     Leistungsfähige Dateninfrastrukturen
               und den Schutz privater Daten bieten zu       grundsysteme mit GAIA-X zu integrie-        und -netze sind bereits heute in Wissen-
               können.                                       ren. Hierdurch entstehen verschiedene       schaft und Wirtschaft von hoher Bedeu-
               Der weitere Ausbau von Datennetzen            Vorteile:                                   tung. Dies wird durch aktuelle Trends
               und Dateninfrastrukturen ist entschei-         GAIA-X bietet die Möglichkeit, das        weiter akzentuiert – insbesondere da-
               dend für den Wissenschafts- und Wirt-           Testfeld Niedersachsen mit Systembau-     durch, dass IKT-Technologien mehr und
               schaftsstandort Deutschland. Nationale          steinen von Partnern aus Wissenschaft     mehr zum inhärenten Bestandteil von
               Alleingänge sind hierbei nicht zielfüh-         und Wirtschaft zu vernetzen. Dies er-     Produkten und Dienstleistungen wer-
               rend, sodass insbesondere der europä-           möglicht eine bruchlose und auf die       den. In diesem Zusammenhang bieten
               isch gedachten GAIA-X-Initiative eine           jeweiligen Bedarfe fokussierte Einbin-    Ansätze der KI neue Möglichkeiten, die
               entscheidende Rolle zukommt. Hier               dung der Möglichkeiten des Testfeldes     verfügbaren Daten und Informationen
               werden Grundlagen für den Aufbau ei-            Niedersachsen in unternehmenseige-        in sinnstiftende Anwendungszusam-
               ner vernetzten und offenen Dateninfra-          ne (Vor-)Entwicklungs- und Testaktivi-    menhänge zu bringen und hierdurch
               struktur auf Basis europäischer Werte-          täten.                                    das Entstehen von Innovationen in ver-
               gerüste erarbeitet. Über die Vernetzung        Die Schnittstellen des Testfeldes Nie-    schiedenen Wissenschafts- und Wirt-
               dezentraler Dateninfrastrukturdienste           dersachsen können weiter vereinheit-      schaftsbereichen zu stimulieren.
               soll eine Gesamtdateninfrastruktur ent-         licht werden.
               stehen, die sich homogen darstellt und         Hohe Sicherheitsstandards und ein
               auf deren Grundlage komplexe IKT-ge-            hohes Datenschutzniveau können ge-
               prägte Komponenten und Wertschöp-               währleistet werden.                                           Prof. Dr. Frank Köster,
Grafik: BMWi

               fungsketten leicht aufgebaut werden            Dienste bzw. Software-Artefakte, die          Leiter der Geschäftsfeldentwicklung,
               können. Daten können hierin sicher und          im Testfeld Niedersachsen entwickelt            Institut für Verkehrssystemtechnik,
               vertrauensvoll verfügbar gemacht und            oder erprobt wurden, können bruchlos                         Deutsches Zentrum für
               geteilt werden.                                 in firmeneigene Cloud-/Edge-Umge-                              Luft- und Raumfahrt
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
6   iQ-Journal 1/2017
               4/2020

    TITEL

    Pioniere für die Zukunft
    Forscher entwickeln Messsysteme zur THz-Kommunikation
    Derzeit konzentriert sich die Forschung
    und Entwicklung im Bereich der
    mobilen drahtlosen Kommunikation
    auf die 5. Generation (5G). Die
    Forschungsaktivitäten für Systeme
    jenseits von 5G haben aber bereits
    begonnen. Aufgrund des hohen
    Bedarfs an Bandbreite werden diese
    Systeme u.a. mit Trägerfrequenzen im
    THz-Bereich des elektromagnetischen
    Spektrums (100 bis 3000 GHz) arbeiten.
    Auf dem Gebiet der sogenannten THz-
    Kommunikation sind Forscher der TU
    Braunschweig und der Physikalisch-
    Technischen Bundesanstalt (PTB) seit
    dem Jahr 2004 tätig und gehören zu den
    Pionieren dieser Zukunftstechnologie.
    Um drahtlose Kommunikationssysteme
    jenseits der heute üblichen wenigen GHz
    zu ermöglichen, widmet sich seit dem       Messaufbau zur Charakterisierung von THz-Systemen bei der THz-Photonics
    vergangenen Jahr eine von der Deutschen    Group der Technischen Universität Braunschweig. Das eingeschobene
    Forschungsgemeinschaft finanzierte und     Bild unten rechts zeigt einen Aufbau zur Ansteuerung und Messung
    durch die TU Braunschweig koordinierte     von integrierten elektronischen und photonischen Chips an der TU.
    Forschungsgruppe der Metrologie von
    THz-Kommunikationssystemen.
    Laut dem jährlichen Internet-Bericht von   ist der durchschnittliche Datenverkehr     tragungsschemata, wie räumliches
    Cisco werden im Jahr 2023 66 Prozent       am Internetknoten DE-CIX durch die         Multiplexing und spektral effizienten
    der dann acht Milliarden Menschen das      Corona-Pandemie beispielsweise um          Modulationsformaten, können so
    Internet nutzen und die Anzahl der mit     zehn Prozent gestiegen und allein der      hohe Datenraten nur erreicht werden,
    dem Internet verbundenen Geräte wird       Datenverkehr für Videokonferenzen hat      wenn eine Bandbreite pro Kanal und
    mehr als dreimal so groß sein. In der      durch Covid-19 eine Steigerung von 100     Verbindung in der Größenordnung von
    drahtlosen Kommunikation verdoppeln        Prozent erfahren. Gleichzeitig wurde der   einigen 10 GHz zur Verfügung steht.
    sich die Datenraten derzeit etwa alle      Hauptteil des Datenverkehrs durch die      Derart hohe Bandbreiten sind nur bei
    18 Monate. Schon heute ist absehbar,       Pandemie aus den Geschäftszentren der      Trägerfrequenzen jenseits von 100 GHz
    dass für spezifische Anwendungen wie       Städte in die Wohngebiete verdrängt.       möglich. Dementsprechend hat die IEEE
    beispielsweise dem Kiosk-Download          Während die Daten im Backbone des          (Institute of Electrical and Electronics
    (das Herunterladen von Filmen und          Netzes über optische Fasern übertragen     Engineers) im Jahr 2017 den ersten
    Serien während der Vorbeifahrt an einer    werden, ist der Zugang zum Netz            Standard für drahtlose Kommunikation
    Autobahnbrücke oder Straßenlaterne)        allerdings meist drahtlos.                 im Frequenzbereich von 252 GHz
                                                                                                                                     Fotos: TU Braunschweig

    oder die drahtlose Chip-zu-Chip-                                                      bis 325 GHz veröffentlicht (IEEE Std.
    Kommunikation Datenraten um 100            Stark steigende Datenraten                 802.15.3d-2017).
    Gbps in der drahtlosen Übertragung         Extrapoliert man den oben be-
    erforderlich sind.                         schriebenen Anstieg (ohne Pandemie)        Dringend benötigt:
    Eine unvorhersehbare weltweite Krise       auf das Jahr 2030 und darüber hinaus,      Antennen mit hohem Gewinn
    wie die Corona-Pandemie kann diese         führt dies zu Datenraten von mehr als      Die Übertragung bei THz-Träger-
    Wachstumsraten noch weiter und viel        1 Tbit/s pro drahtlose Datenverbindung.    frequenzen bringt allerdings auch
    schneller vorantreiben. In Deutschland     Selbst bei anspruchsvollen Über-           neue Herausforderungen mit sich.
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
iQ-Journal 4/2020          7

                                                                                                      TITEL

Die bemerkenswerteste ist dabei            um Verbindungen zuverlässiger zu          chen der angestrebten Datenraten erfor-
der Pfadverlust (Verlust an elektro-       machen und die Übertragungskapazität      derlich sind. Elektronische Messsysteme,
magnetischer Leistung zwischen Sender      zu erhöhen. Bei niedrigen Frequenzen      welche bei kleineren Trägerfrequenzen
und Empfänger), der proportional zum       digitalisiert der Empfänger das           und Datenraten zum Einsatz kommen,
Quadrat der Trägerfrequenz ansteigt.       Signal nach dem Empfang von jeder         haben zu wenig Bandbreite, um im THz-
Ein drahtloses System bei 240 GHz hat      Antenne, die im Wesentlichen eine         Bereich verwendet zu werden. In der
dementsprechend einen 10.000-fach          Rundstrahlcharakteristik aufweist. Bei    von der TU Braunschweig initiierten For-
höheren Pfadverlust als ein WLAN-          sehr hohen Frequenzen wird das Signal     schungsgruppe Meteracom (Metrology
Signal bei 2,4 GHz. Daher kann ein THz-    hingegen am Ausgang des Strahlformers     for Terahertz Communications), der ins-
Kommunikationssystem nicht einfach als     der Empfangsantennengruppe digi-          gesamt zehn Arbeitsgruppen der PTB,
skalierte Version eines niederfrequenten   talisiert. Daher sieht der Empfänger      der TU Ilmenau, den Universitäten Stutt-
Systems entworfen und charakterisiert      den Ausbreitungskanal wie durch ein       gart, Paderborn, Marburg und Lübeck
werden. Um den quadratischen Pfad-         Teleskop. Dies bedeutet, dass beim        sowie dem britischen National Physical
verlust auszugleichen, sind Antennen       Systementwurf eines THz-Systems der       Laboratory (NPL) angehören, werden
mit hohem Gewinn unverzichtbar.            Kanal nicht mehr unabhängig vom           daher alle relevanten Aspekte der Me-
Allerdings haben Antennen mit hohem        System betrachtet werden kann.            trologie von THz-Kommunikationssyste-
Gewinn auch eine hohe Richtwirkung.                                                  men untersucht.
Daher sind in mobilen THz-Szenarien        Hohe Trägerfrequenzen,                    Meteracom widmet sich systematisch
eine adaptive Strahlformung mit            ultrahohe Bandbreiten                     und in vier verschiedenen Bereichen
mehreren Antennen und eine eventuelle      Ein wesentlicher Aspekt für den gesam-    den großen Herausforderungen der
Strahlverfolgung unerlässlich.             ten Bereich der THz-Kommunikation         Metrologie von THz-Kommunika-
                                           ist derzeit der Mangel an geeigneten      tionssystemen:
Multiple Input, Multiple Output            metrologischen Methoden und die            Rückführbarkeit auf das Internationale
Ein weiteres Problem im Vergleich zu       fehlende Verfügbarkeit von Referenz-         Einheitensystem (SI)
niederfrequenten Systemen basiert          messnormalen, die eine genaue und          Charakterisierung der eingesetzten
auf der umgekehrten Reihenfolge der        vergleichbare metrologische Auswer-          Messsysteme selbst
räumlichen Filterung und Digitalisierung   tung, rückführbar auf SI-Einheiten, er-    Metrologische Charakterisierung
bei Mehrantennensystemen. Mehr-            möglicht. Der Grund dafür sind sowohl        der HF-Komponenten und des
antennensysteme (Multiple Input,           die hohen Trägerfrequenzen als auch die      Ausbreitungskanals
Multiple Output; MIMO) werden genutzt,     ultrahohen Bandbreiten, die zum Errei-     Messungen für die Funktionalität der
                                                                                        THz-Kommunikationssysteme, die
                                                                                        zum Teil auf künstlicher Intelligenz (KI)
                                                                                        basieren.

                                                                                     Die Forschungsergebnisse von Me-
                                                                                     teracom werden dazu beitragen,
                                                                                     auch in Zukunft mit den steigenden
                                                                                     Datenraten in den weltweiten Kom-
                                                                                     munikationssystemen Schritt zu halten
                                                                                     und in Krisenzeiten wie Pandemien
                                                                                     die Weiterfunktion der Gesellschaft zu
                                                                                     gewährleisten.

                                                                                           Prof. Dr. Admela Jukan, Institut für
                                                                                     Datentechnik und Kommunikationsnetze,
                                                                                             TU Braunschweig, PD Dr. Thomas
                                                                                     Kleine-Ostmann, Physikalisch-Technische
                                                                                        Bundesanstalt, Prof. Dr. Thomas Kürner,
                                                                                               Institut für Nachrichtentechnik,
                                                                                                          TU Braunschweig und
Ausbreitungsmessungen in einem Rechenzentrum bei 300 GHz mit dem                       Prof. Dr. Thomas Schneider, Institut für
Channel Sounder des Instituts für Nachrichtentechnik der TU Braunschweig.            Hochfrequenztechnik, TU Braunschweig
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
8   iQ-Journal 4/2020

    TITEL

    Mit Licht im Internet surfen
    Warum unsere LEDs viel mehr können als leuchten
    In modernen Beleuchtungssystemen wer-        das derzeit für Funkdienste genutzt wird.   lassen sich räumlich auf einen kleinen Be-
    den bevorzugt Leuchtdioden (LEDs) zur        Für eine Datenübertragung per VLC sind      reich beschränkte Informationen über Pro-
    Lichterzeugung eingesetzt. LEDs sind en-     keine regulatorischen Hürden vorhanden.     dukte oder Exponate per VLC übermitteln.
    ergiesparend und in diversen Bauformen,                                                                     Da immer mehr LEDs die
    Farben und Leistungsstufen erhältlich. Bei                                                                  klassischen Glühlampen
    den meisten LEDs lässt sich der erzeugte         „Die Untersuchungen im IfN haben gezeigt,                  in den Scheinwerfern
    Lichtstrom mit hoher Geschwindigkeit            dass es sich bei VLC um ein konkurrenzfähiges               der Fahrzeuge verdrän-
    variieren und somit auch modulieren –           Datenübertragungssystem handelt, das sogar                  gen, ist auch Car-to-
    ein Vorteil gegenüber klassischen Glüh-                   neue Einsatzbereiche abdeckt.“                    Car-Kommunikation per
    lampen. Auch bei der Übertragung per                                                                        VLC möglich. Dies sind
    Glasfaser können neben Laserdioden sol-                                                                     nur ein paar ausgewähl-
    che LEDs zum Einsatz kommen. Es bietet       VLC bietet ein hohes Maß an Abhörsi-        te Beispiele aus den Anwendungsmög-
    sich nun an, auch Beleuchtungssysteme        cherheit, da Lichtstrahlen im Gegensatz     lichkeiten für VLC.
    gleichzeitig zur Illumination und zur Da-    zu den meisten Funkwellen keine Wände
    tenübertragung zu nutzen. Theoretisch        durchdringen und eine Datenübertragung      Trick bahnt den Weg
    könnte so jede zur Beleuchtung einge-        nur im vom Licht ausgeleuchteten Bereich    In den heutigen Beleuchtungssyste-
    setzte LED gleichzeitig auch als Daten-      möglich ist. So können sogar mehrere        men kommen hauptsächlich weißfar-
    quelle dienen. Die Datenübertragung ist      VLC-Übertragungssysteme im gleichen         bige Lumineszenz-LEDs zum Einsatz.
    quasi die Nebenaufgabe zur eigentlichen      Raum betrieben werden.                      Da typische LEDs nahezu monochro-
    Beleuchtung und für das menschliche                                                      matisches Licht, also Licht eines schma-
    Auge nicht sichtbar. Datenübertragung        Jede Menge Möglichkeiten                    len Wellenlängen-Bereichs, erzeugen,
    über sichtbares Licht wird Visible Light     VLC erschließt auch ganz neue Einsatzge-    wird in den weißfarbigen LEDs ein Trick
    Communication (VLC) bezeichnet.              biete, für die klassischer Funk weniger ge- angewendet. Damit das menschliche
    Da sich heutzutage immer mehr Funk-          eignet ist. Da sich das Licht unter Wasser  Auge weißes Licht wahrnimmt, ist ein
    dienste die knappen Frequenzressourcen       besser ausbreitet als Funkwellen, bietet    Gemisch aus Spektralfarben erforder-
    teilen müssen, erlangen Alternativen zur     sich VLC für die Unterwasser-Kommuni-       lich. In vielen Fällen wird dazu eine blau
    Funkdatenübertragung, wie VLC, immer         kation an. In sensiblen Bereichen wie in    oder ultraviolett leuchtende LED einge-
    mehr an Bedeutung. Das Spektrum des          Krankenhäusern oder auch in explosions-     setzt, auf die ein zusätzlicher Leucht-
    sichtbaren Lichts ist etwa um den Faktor     gefährdeten Anwendungen ist VLC eine        stoff aufgebracht wurde, der durch das
    1000 breiter als das gesamte Spektrum,       Alternative. In Geschäften oder Museen      LED-Licht zum Leuchten angeregt wird.

    Sender und Empfänger: die LED-Deckenleuchte (links) als VLC-Quelle und der VLC-Messempfänger.
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
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                                                                                                                                            TITEL

                                                               DC

                                                                                       VLC-
                                      TX                                               Kanal                                                      RX
                                                         C                                                       C
                                            Verstärker Gewünschte        Weiße LEDs                  Fotodiode       TIA            Verstärker
                      Ethernet   Modif.                                                                                                           Modif. Ethernet
                                           LED-Treiber  Helligkeit
                                  PLC-                                      IR-                                   Einstellung                      PLC-
                                 Modem      Verstärker       TIA         Fotodiode                    IR-LED     Arbeitspunkt       Verstärker    Modem

                                      RX                                                    IR-                                                   TX
                                                                                           Kanal                                                           Note-
                      Router/
                                                                     C                                                          C                          book/
                      Switch
                                                                                                                                                            PC
                                                                                                                        DC

                      Internet              VLC-Access-Point                  TIA: Transimpedanzverstärker
                                                                                                                     VLC-Modem

                   Blockschaltbild VLC-Demonstrator.

                   Dieser Vorgang wird als Lumineszenz              Signalen mit jeweils einer Datenrate von          die Übertragung. Die komplette digitale
                   bezeichnet.                                      über 50 Mbit/s pro Signal realisiert werden.      Signalverarbeitung sowie die Modulation
                   Beide Lichtquellen zusammen bieten so            Die Übertragung der komplexen DVB-T2-             und Demodulation im VLC-Access-Point
                   ein Gemisch aus Farben, das als weißes           Signale per VLC findet im Frequenzbereich         und VLC-Modem übernehmen in diesem
                   Licht wahrgenommen wird. Durch die               von 10 MHz bis 50 MHz statt. In diesem            Aufbau elektronische Baugruppen, die
                   Wahl unterschiedlicher Leuchtstoffe              Frequenzbereich variiert also die Intensität      auch in Power-Line-Communication-Ad-
                   können unterschiedliche Farbtempera-             der Lichtquelle. Der derzeit aktuelle De-         aptern (PLC) verwendet werden. Eigent-
                   turen realisiert werden. Da Leuchtstoffe         monstrator ermöglicht eine bidirektionale         lich dient die PLC-Technologie zur Reali-
                   jedoch nachleuchten und daher schnelle           Datenübertragung zwischen einem VLC-              sierung eines Datennetzwerkes über das
                   Helligkeits-Variationen unterdrücken, be-        Access-Point und einem VLC-Modem über             hausinterne Stromnetz, ohne das weitere
                   grenzen sie maßgeblich die erreichbare           sichtbares LED-Licht im Downlink, also von        Leitungen erforderlich sind, aber die dort
                   Datenrate. Auch die Bauform, speziell            der Zimmerdecke zum Endgerät, und in-             eingesetzten elektronischen Baugruppen
                   die Flächengröße, von LED-Chips kann             frarotes Licht im Uplink – denn das VLC-          eignen sich ebenfalls für VLCs. Beide Sys-
                   die mögliche Datenrate einschränken,             Modem, also das Endgerät, soll natürlich          teme lassen sich ideal kombinieren, da
                   sodass Untersuchungen zur Eignung un-            kein sichtbares Licht ausstrahlen. Mit dieser     sie nahezu im gleichen Frequenzbereich
                   terschiedlicher LEDs für die Datenübertra-       Erweiterung kann nun eine Internetanbin-          arbeiten. Diese Baugruppen beinhalten
                   gung einer der Forschungsgegenstände             dung beispielsweise zu einem Laptop mit-          bereits den erforderlichen Netzwerkan-
                   am Institut für Nachrichtentechnik (IfN)         tels VLC realisiert werden.                       schluss zur Anbindung an das Internet.
                   der Technischen Universität Braunschweig                                                           Um ein realistisches Anwendungsszenario
                   sind.                                            Jede Menge Möglichkeiten                          zu präsentieren, wurde der VLC-Access-
                   Um die Möglichkeiten und Grenzen der             Im Downlink kommen handelsübliche                 Point in die Decke eines Büros integriert,
                   VLC-Technik zu erproben, entstand am IfN         LED-Einbaulampen zum Einsatz, die mit             sodass nur noch die LED-Einbaulampen
                   ein VLC-Demonstrator, der auf handelsüb-         einem Gleichspannungsanteil für die Ein-          und der Infrarotempfänger zu sehen sind.
                   lichen LEDs basiert, wie sie in Baumärkten       stellung der Helligkeit der Raumbeleuch-          Der Demonstrator erlaubt derzeit eine Da-
                   zu kaufen sind. Als Quelle für eine erste        tung und dem überlagerten Datensignal             tenübertragung von über 50 Mbit/s im
                   VLC-Übertragung diente ein digitales Au-         betrieben werden. Die Modulation ist für          Up- und Downlink. Die Untersuchungen
                   diosignal (S/PDIF), das erfolgreich mit einer    das menschliche Auge nicht sichtbar, so-          im IfN haben gezeigt, dass es sich bei VLC
                   Datenrate von über 3 Mbit/s übertragen           dass nur eine konstant leuchtende Licht-          um ein konkurrenzfähiges Datenübertra-
                   werden konnte.                                   quelle wahrgenommen wird. Im Endgerät             gungssystem handelt, das sogar neue Ein-
                   Im nächsten Schritt kamen exemplarisch           detektiert eine Fotodiode die auf das Licht       satzbereiche abdeckt.
Foto/Grafik: IfN

                   Signale des digitalen Fernsehens (DVB-T2)        aufmodulierten Datensignale, die an-
                   zur Demonstration der Leistungsfähigkeit         schließend über einen Verstärker zur wei-                          Dipl.-Ing. Peter Schlegel und
                   von VLC zum Einsatz. Über eine einfache          teren Verarbeitung aufbereitet werden.                    Prof. i. R. Dr.-Ing. Ulrich H. Reimers,
                   LED-Deckenleuchte kann eine Übertra-             Der Rückkanal basiert auf dem gleichen                        Institut für Nachrichtentechnik,
                   gung von mehreren parallelen DVB-T2-             Konzept, nutzt aber infrarotes Licht für                 Technische Universität Braunschweig
Wie leistungsfähige Datennetze uns neue Chancen eröffnen
10   iQ-Journal 4/2020

     TITEL

     Auf dem Weg zur Smart City
     Daten als Basis der intelligent vernetzten Stadt
     Von der Smart City ist inzwischen fast       Bürger, Händler und Gastronomen, Tou-       Markterkundungsverfahren zu den Aus-
     allerorts die Rede, von den Metropolen       risten, Geschäftsreisende und viele ande-   bauplänen der Unternehmen viele Ge-
     bis in die Kleinstädte. Aber woher           re miteinander vernetzt – teils bewusst     spräche mit Telekommunikations- und
     nimmt eine Stadt in Zeiten der digitalen     und aktiv, teils unbewusst und passiv.      Infrastrukturdienstleistern geführt.
     Transformation eigentlich ihre häufig        Unerlässliche Basis für beide Vernetz-      Die Breitbandabdeckung im Stadtge-
     bemühte Intelligenz? Die Antwort             ungsformen ist eine zukunftsfähige          biet ist bereits sehr gut. Aktuell laufen,
     lautet im Grunde so wie das Titelthema       Netzinfrastruktur. Daran arbeiten in        unter anderem durch BS|Energy, Aus-
     dieser Ausgabe des iQ-Journals: Die          Braunschweig verschiedene Akteure in-       bauarbeiten in vielen Gewerbegebie-
     intelligente Stadt ist auf Datennetzen       tensiv. Als Stadt verfolgen wir dabei ei-   ten, damit auch die Wirtschaft überall
     gebaut.                                      nen kooperativen Ansatz, der auf starke     in Braunschweig zukunftsfähige Stand-
                                                  Partnerschaften setzt. Die Stadtver-        ortbedingungen vorfindet. Parallel hat
     Unsichtbarer Rohstoff                        waltung koordiniert die verschiedenen       die Stadt Anträge auf Fördermittel des
     Natürlich nicht ausschließlich, denn ge-     öffentlichen und privaten Aktivitäten,      Bundes gestellt, um auch die sogenann-
     baut im wörtlichen Sinne werden unse-        stößt Projekte an und nimmt häufig die      ten weißen Flecken, an denen kein pri-
     re Städte auch in Zukunft aus Roh- und       Rolle der Vermittlerin und natürlich auch   vatwirtschaftlicher Ausbau geplant ist,
     Werkstoffen, ob sie nun aus dem Beton-       Ermöglicherin ein – sei es durch erfor-     zu versorgen.
     mischer oder aus dem 3D-Drucker kom-         derliche Genehmigungen, Bereitstellung
     men. Aber in einer echt smarten City ge-     bereits vorhandener Infrastruktur oder      Türöffner für Anwendungen

                                                                                                                                            Fotos: Braunschweig Stadtmarketing GmbH und Stadt Braunschweig/Michaela Heyse
     sellt sich eben noch ein weiterer Rohstoff   im Rahmen der Möglichkeiten auch            Mit dem Thema 5G wird in unserer Mo-
     hinzu, den wir im Stadtbild selbst meist     durch finanzielle Förderung.                dellregion in den kommenden Jahren
     gar nicht sehen: Daten, so unsichtbar sie    Der flächendeckende Breitbandausbau         eine neue Dimension der Netzinfrastruk-
     auch sein mögen, sind ein essenzieller       kommt in Braunschweig gut voran – eine      tur erprobt, die die Tür zu neuen An-
     Baustein, ja gar das verbindende Ele-        Grundvoraussetzung dafür, dass Unter-       wendungsmöglichkeiten öffnet. Mit der
     ment, das unsere Gebäude aus Beton           nehmen überhaupt digitale Geschäfts-        von BS|Energy gegründeten Digitalisie-
     und Glas, unsere Straßen aus Asphalt,        modelle entwickeln können, die Mehr-        rungsagentur KOM|DIA steht vor Ort ein
     unsere Fahrzeuge und nicht zuletzt na-       werte im Sinne einer Smart City bieten.     kompetenter Partner für den Ausbau der
     türlich auch uns, die Bürgerinnen und        Die Stadt hat nach einem sogenannten        digitalen Infrastruktur und die Entwick-
                                                                                              lung darauf aufbauender Geschäftsmo-
                                                                                              delle bereit. Dazu zählt auch der Auf-
                                                                                              bau eines stadtweiten LoRaWAN-Netzes
                                                                                              (Long Range Wide Area Network), das
                                                                                              IoT-Anwendungen (Internet of Things)
                                                                                              ermöglicht, die zur Vernetzung inner-
                                                                                              halb der Smart City beitragen können.
                                                                                              Die gute Zusammenarbeit zwischen
                                                                                              BS|Energy und der Stadt Braunschweig
                                                                                              zeigt sich zudem beim bereits seit ei-
                                                                                              nigen Jahren etablierten WLAN-Netz
                                                                                              BS|Hotspot, das während des Innen-
                                                                                              stadtaufenthalts für einen kostenfreien
                                                                                              Internetzugang sorgt. Schritt für Schritt
                                                                                              wird das WLAN-Netz unter Mitwirkung
                                                                                              der Initiative Freifunk auch auf die Stadt-
                                                                                              bezirke ausgeweitet. Hinzu kommen in
                                                                                              Braunschweig wegweisende Reallabore,
     Wie in der Innenstadt auf dem Kohlmarkt soll freies WLAN Schritt für Schritt             wie die Anwendungsplattform Intelli-
     auch in den weiteren Stadtbezirken zur Verfügung stehen.                                 gente Mobilität (AIM) des DLR oder auch
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                                                                                                                             TITEL

                                                                                                           die Verknüpfung zwischen stationärem
                                                                                                           Handel und Onlinediensten wird vielen
                                                                                                           Fachleuten zufolge für die Zukunftsfä-
                                                                                                           higkeit unserer Innenstädte mitentschei-
                                                                                                           dend sein.

                                                                                                           Neue Impulse für die Stadt
                                                                                                           Diese Beispiele veranschaulichen den
                                                                                                           Grundgedanken, den wir mit dem koope-
                                                                                                           rativen Ansatz verbinden: Digitalisierung
                                                                                                           und Smart City sind kein Selbstzweck,
                                                                                                           auch kein nice to have, wie man so schön
                                                                                                           sagt. Vielmehr geht es darum, aus den
                                                                                                           sich bietenden digitalen, datenbasierten
                                                                                                           Möglichkeiten Mehrwerte für die Öffent-
                                                                                                           lichkeit und tragfähige Geschäftsmodel-
                                                                                                           le für Unternehmen abzuleiten. Unter-
                                                                                                           nehmen und Dienstleister können neue
                                                                                                           Geschäftsfelder erschließen, innovative
Im Forschungsprojekt SIRENE arbeitet die Stadt Braunschweig zusammen mit                                   Start-ups können ganz neue Impulse für
dem DLR und weiteren Partnern an digitalen Lösungen, die durch die                                         die Stadtgesellschaft setzen.
Kommunikation zwischen Fahrzeug und Straßeninfrastruktur Rettungskräfte                                    Der Stadt fällt dabei die Rolle zu, die
schneller ans Ziel bringen.                                                                                Erschließung neuer Datenquellen im
                                                                                                           Rahmen der rechtlichen Vorgaben zu er-
                                                                                                           möglichen und deren Zusammenführung
                                                                                                           und möglichst allgemeine Zugänglich-
die mit digitalen Assistenzsystemen aus-         bedarfsgerechter steuern lassen. Park-                    keit zu fördern, damit sie selbst, Unter-
gestatteten Forschungswohnungen im               tickets können in Braunschweig bereits                    nehmen und Forschungseinrichtungen
Projekt Ambient Assisted Living von TU           seit 2016 digital gelöst und bezahlt wer-                 darauf aufbauend Lösungen entwickeln
Braunschweig und lokalen Wohnbau-                den – dank der App PayByPhone vom                         können, die unsere Stadt Stück für Stück
unternehmen.                                     Sunhill Technologies, einem Tochterun-                    smarter machen. Auf diesem Weg hat
Die Nutzung dieser Netze und damit ver-          ternehmen der Braunschweiger Volks-                       Braunschweig kürzlich den nächsten
bundener Anwendungen erzeugt nütz-               wagen Financial Services AG.                              Schritt unternommen, indem sich die
liche Daten – ebenso wie die laserbasier-        Auch für den Einzelhandel sind Daten                      Stadtverwaltung mit einem Rahmenkon-
te Messung der Passantenfrequenzen               über Kundenströme, Auslastung der                         zept Leitplanken und eine Zielstruktur für
in der Braunschweiger Innenstadt. Auf            verschiedenen Verkehrsmittel und Lauf-                    die weitere Entwicklung zur Smart City
dieser Basis könnten sich perspektivisch         wege innerhalb der Innenstadt wertvoll                    gegeben hat.
zum Beispiel anhand der Verkehrs- und            – für die Stadtentwicklung sind sie es
Passantenströme die Angebote des                 allemal. Zudem können Händler und                                                     Gerold Leppa,
öffentlichen Nahverkehrs und andere              Gastronomen die Netzinfrastruktur für                                         Wirtschaftsdezernent
Mobilitätsdienstleistungen flexibler und         eigene digitale Angebote nutzen, denn                                       der Stadt Braunschweig

  IMPRESSUM
  HERAUSGEBER & REDAKTION                               FACH- UND REDAKTIONSBEIRAT                                              Eine Haftung für die Richtigkeit der
  Verein Deutscher Ingenieure                           Bernd-Christian Hölscher M.Sc. (Schriftleiter)                          Veröffentlichungen kann trotz Prüfung
  Braunschweiger Bezirksverein e.V.                     Prof. Dr. techn. Reinhard Leithner                                      durch die Redaktion nicht übernommen
  Vertretungsberechtigter Vorstand:                     Markus Mejauschek M.Sc.                                                 werden. Mit Übergabe von Manuskrip-
  Dipl.-Ing. Rüdiger Wendt,                             Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtschaftsing. Peter Peckedrath (Schriftleiter)      ten und Abbildungen an die Redaktion
  Markus Mejauschek M.Sc.,                              Dipl.-Ing. Mario Schlömann                                              oder den Verlag erteilt der Verfasser
  Dr.-Ing. Martin Bartuschat                            Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Hans Sonnenberg                                     dem Verlag das Recht zur Veröffentli-
  v.i.S.d.P.: Stefan Boysen (boy)                       Dipl.-Ing. Josef Thomas
                                                                                                                                chung. Namentlich gekennzeichnete
  E-Mail: redaktion@vdi-bs.de                           Tjark Tiesler
                                                                                                                                Artikel geben nicht unbedingt die
                                                        Dipl.-Ing. Rüdiger Wendt
  Anschrift: Brabandtstraße 11,                                                                                                 Meinung des Herausgebers wieder. Für
  38100 Braunschweig                                                                                                            unverlangt eingesandte Manuskripte,
                                                        LAYOUT
  E-Mail: kontakt@vdi-bs.de                             Ilka Isensee, isidesign                                                 Fotos oder Grafiken keine Gewähr. Alle
  Tel: 0531 - 473 76 76, Fax: 0531 - 473 75 67                                                                                  Rechte vorbehalten. Nachdruck – auch
                                                        DRUCK                                                                   auszugsweise – nur mit schriftlicher
  TITELFOTO                                             Maul-Druck GmbH & Co. KG                                                Genehmigung des Herausgebers.
  Volkswagen
12   iQ-Journal
     iQ-Journal 4/2020
                2/2019

     TITEL

     Auf drei Säulen aufgebaut
     Smart City Wolfsburg: Daten im Dienste des Menschen

     Mit der Initiative #WolfsburgDigital       kus auf die drei Säulen Daten, Mobilität      Hemmen: Als Stadt ziehen wir den
     zielt Wolfsburg darauf ab, Modellstadt     und Partizipation.                            Nutzen, dass wir die Daten ermitteln,
     für Digitalisierung und Elektromobili-                                                   wann sich wo wie viele Fahrzeuge be-
     tät zu werden. Im Gespräch erzählen        Warum sind Daten für die                      finden. Damit sind wir in der Lage, ein
     Dennis Weilmann (Erster Stadtrat der       Smart City wichtig?                           dynamisches Verkehrsmodell zu entwi-
     Stadt Wolfsburg und Dezernent für          Sascha Hemmen: Smarte Städte pro-             ckeln, dass es erlaubt, kurzfristig auf
     Wirtschaft, Digitales und Kultur) und      fitieren durch intelligente Vernetzung.       Änderungen der Verkehrsdichte zu re-
     Dr. Sascha Hemmen (Leiter des Referats     Sie lernen die Daten zu nutzen, die in        agieren, aber auch langfristige Aussa-
     Digitalisierung und Wirtschaft), welche    ihnen liegen und erzeugt werden. Kon-         gen zu treffen und die Verkehrsführung
     Projekte sie umgesetzt haben und wel-      kret arbeiten wir daran, den urbanen          zu optimieren. Die Verkehrsteilnehmer
     che in Planung sind. Und sie sprechen      Datenraum nutzbar zu machen. Unsere           werden das schnell spüren.
     darüber, warum Daten, Mobilität und        Rolle ist das Sammeln, Zusammenstel-
     Partizipation im Mittelpunkt stehen.       len und das datenschutzkonforme Auf-          Sie setzen auf WLANp für die
                                                bereiten von Daten. Nutzer sollte hier        Kommunikation der Infrastruktur?
     Was zeichnet die Modellstadt               die Stadtverwaltung für eigene Zwecke         Hemmen: WLANp ist nur ein Baustein
     Wolfsburg aus?                             sein, aber die Daten müssen auch Drit-        von vielen. Genauer gesagt sprechen
     Dennis Weilmann: Im Dezember               ten zur Verfügung gestellt werden. Es         wir bei WLANp vom ITS-G5-Funkstan-
     2016 haben die Stadt Wolfsburg und         ist ein Ziel, dass die Menschen direkt        dard, den Volkswagen als bevorzugten
     die Volkswagen AG das Memoran-             von diesen Daten profitieren können,          Funkstandard einsetzt. Zusätzlich wird
     dum of Understanding unterzeichnet,        aber auch die Wirtschaft, die neue Ge-        sicherlich auch der 5G-Funkstandard in
     welches die Grundlage der Initiative       schäftsmodelle hervorbringt.                  Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Die
     #WolfsburgDigital darstellt. Die Initia-                                                 Region Braunschweig und Wolfsburg
     tive umfasst zehn Themenfelder und         Können Sie ein konkretes                      wurde vom Bundesministerium für Ver-
     deckt dabei nicht nur Mobilität und        Beispiel nennen?                              kehr und digitale Infrastruktur als eine
     Daten ab, sondern beispielsweise auch      Weilmann: Im Rahmen von #Wolfsburg-           der 5G-Modellregionen gefördert. Das
     Wohnen, Arbeit und Bildung. #Wolfs-        Digital haben die Stadtwerke die Open-        Förderprogramm dient der Erforschung
     burgDigital vereint nicht nur die Kräfte   Data-Plattform, kurz: ODP aufgebaut.          von 5G-Anwendungsfällen. Inhaltlich
     der Stadtverwaltung und der Volkswa-       Mit Fiware, einem kuratierten System          wird es vom DLR in Braunschweig ge-
     gen AG, es gehören noch viele weitere      von Open-Source-Komponenten, steht            führt. Somit werden schon sehr früh
     Partner zu diesem Netzwerk, darunter       die Technik bereit. Nun gilt es, die ODP      erste 5G-Use-Cases in Wolfsburg er-
     die Stadtwerke Wolfsburg, IHK, Woh-        mit Daten zu füttern und diese zur Verfü-     probt. Als weiteren Standard haben
     nungsbaugesellschaften und Bildungs-       gung zu stellen. Eine konkrete Idee hier-     wir durch die Stadtwerke noch ein
     einrichtungen.                             zu kommt aus #WolfsburgDigital heraus.        LoRaWAN-Netz aufbauen lassen. Mit
                                                Volkswagen hat entlang der Heinrich-          diesem können wir die Sensordaten
     Im vergangenen Jahr hat das Bundes-        Nordhoff-Straße eine WLANp-Teststrecke        der unterschiedlichen IoT-Devices an
     innenministerium Wolfsburg als             aufgebaut und nutzt diese zur Entwick-        die Open Data Plattform übermitteln,
     eine von drei Großstädten für das          lung neuer Kundenservices, die auf einer      auf der wir alle Daten zusammenführen
     Förderprogramm „Modellprojekte             Car2x-Kommunikation – Fahrzeuge kom-          wollen.
     Smart Cities“ ausgewählt. Welche           munizieren mit der Infrastruktur – basiert.
     Vorhaben sollen umgesetzt werden?          Ab dem Golf 8 sollen alle Fahrzeuge von       Auch Mobilität und Partizipation
     Weilmann: Unsere Aufmerksamkeit            Volkswagen die WLANp-Hardware serien-         sind Schwerpunkte. Was können
     gilt einem übergreifenden Ansatz, um       mäßig verbaut bekommen, sodass bald           wir hier erwarten?
     die Stadtentwicklung ganzheitlich zu       viele Fahrzeuge von dieser Kommunika-         Weilmann: Wolfsburg ist ohne Frage
     berücksichtigen. Im Mittelpunkt steht      tion profitieren werden. Unter anderem        eine Mobilitätsstadt, und es existiert na-
     immer der Mensch, der in unserer           wird den Fahrenden mitgeteilt, wie sich       türlich der Wunsch nach größerer Viel-
     Smart City spüren muss, dass das Leben     das Schaltverhalten der Ampel in den          falt bei der Wahl der Mobilitätsform.
     angenehmer wird. Wir legen den Fo-         nächsten Sekunden ändern wird.                Wenn ich von A nach B kommen will,
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                                                                                                                                       TITEL

                              Wolfsburg ist Testfeld für Car2x-Kommunikation. Der Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Infrastruktur zur
                              Verkehrssteuerung soll für mehr Komfort und Sicherheit sorgen.

                              ist es von immer größerer Bedeutung,       sie aus Großstädten bekannt sind, zu          ihr Fahrzeug oder vielleicht nur einen An-
                              welche Mobilitätsform meine aktuellen      bieten. Dennoch besteht ein Bedarf da-        hänger zur Verfügung stellen können.
                              individuellen Bedürfnisse am besten be-    nach. Unsere Idee ist, dass eine Stadt dies
                              dient. Dabei kann es unterschiedliche      ermöglichen kann, wenn sie Anbieterin         Und was verstehen Sie unter
                              Präferenzen geben, zum Beispiel Nach-      einer Mobilitätsplattform wird. Zum ei-       Partizipation?
                              haltigkeit, Schnelligkeit oder Kosten.     nen wird diese Plattform ein Bedarfs-         Weilmann: Wir werden uns nicht alles
                              Idealerweise bekomme ich in der Stadt      Kapazitätsmanagement zur Ermittlung           alleine ausdenken können, es braucht
                              immer das Angebot, das gerade zu die-      der Mobilitätsbedarfe anbieten müssen.        Kontakte mit Feedback. Mit der Wolfs-
                              sem Zeitpunkt für meine Bedürfnisse        Dazu braucht es langfristige Daten für        burg-App wollen wir den Menschen
                              das richtige ist. Auch das Thema Elek-     Prognosen sowie kurzfristige Daten zu         das Bindeglied zwischen ihnen und der
                              trifizierung wird eine spannende He-       deren Verfeinerung. Sobald die Bedarfe        Smart City mit in die Hosentasche ge-
                              rausforderung. Bis 2025 gehen wir von      ermittelt sind, müssen diese den Kapazi-      ben.
                              einem 50-Prozent-Anteil elektrischer       täten gegenübergestellt werden. Ein Be-       Hemmen: Die Wolfsburg-App ist eines
                              Fahrzeuge aus. Daher haben wir schon       darfs-Kapazitätsabgleich führt zu einem       unserer Leuchtturmprojekte. Diese App
                              heute eine Vielzahl an Lademöglich-        optimierten Angebot. Um das machen            wird es ermöglichen, alle Angebote
                              keiten in der Stadt, etwa den Schnellla-   zu können, braucht es auch ein Kapa-          der Stadt zu nutzen. Dabei fokussie-
                              depark an der Braunschweiger Straße.       zitätsmanagement. Hier kann die Platt-        ren wir uns auf Funktionen, die für
                              Drei weitere sind in Planung und sollen    form das Angebot für Dritte sein, ihre        die Menschen von Nutzen sein müs-
Illustration: Volkswagen AG

                              noch in diesem Jahr realisiert werden.     Kapazitäten zur Verfügung zu stellen und      sen. Wir fragen uns immer: Wie viel
                                                                         diese bei Bedarf aber auch wieder dem         Zeit und Aufwand spart diese Funktion
                              Wie wollen Sie ein Angebot für             System zu entziehen. Dazu gehört der          dem Menschen? Nach der Anzahl der
                              die individuelle und multimodale           ÖPNV, der so flexibel seine Kapazitäten       Menschen, die die Funktion betrifft,
                              Mobilität schaffen?                        managen kann. Das können aber auch            und nach der Häufigkeit, wie oft die
                              Hemmen: Hier sind wir noch am              Sharing-Anbieter sein, denen die Platt-       Funktion verwendet wird, werden wir
                              Anfang. Städte wie Wolfsburg ha-           form die Fixkosten senkt und somit eine       priorisieren, was als Nächstes entwi-
                              ben nicht die notwendige Dichte, um        Wirtschaftlichkeit ermöglichen kann.          ckelt wird.
                              wirtschaftlich Sharing-Angebote, wie       Denkbar sind auch private Anbieter, die                                         boy
14   iQ-Journal 4/2020

     SUJ

     Netzwerken im Netz
     SuJ bat zum besseren Kennenlernen zum Online-Treff
     In diesem Jahr fielen uns bei der Mitglie-   User Interface als Skype, Zoom & Co. Also    bildet, in denen die Teilnehmer wenige
     derversammlung unseres Bezirksvereins        bildeten wir eine Taskforce, die sowohl      Minuten Zeit hatten, sich selbst kurz vor-
     zwei Dinge besonders auf: Zum einen          während des Abends den technischen           zustellen und andere VDI-Mitglieder direkt
     kannten wir, abgesehen von unseren           Support als auch vorab die Einführung zu     kennenzulernen.
     Teammitgliedern aus Reihen der SuJ,          Webex Training gewährleistete.               Im Anschluss daran gab es Themenrun-
     kaum ein anderes Gesicht. Zum anderen        Als dann alle, die wollten, am Einfüh-       den. Auch bei diesen wurden wieder
     war uns nicht bewusst, was die anderen       rungsprogramm teilgenommen und sich          Gruppen ausgelost, diesmal wurde je-
     Arbeitskreise ausmacht, was ihre Pro-        auch die übrigen Gäste versammelt hat-       doch ein Thema vorgegeben. Die Themen
     jekte sind und wie aktiv die Gruppen         ten, startete der Netzwerkabend mit einer    (etwa welches herausragende Erlebnis
     agieren.                                     kurzen, aber herzlichen Begrüßung.           man bereits innerhalb des VDI hatte) wur-
     Um diesen Umstand zu ändern, ent-            Um die einzelnen Arbeitskreise besser        den in den kleinen Gruppen diskutiert und
     stand die Idee eines Netzwerkabends. Ein     kennenzulernen, hatte anschließend jeder     Erfahrungen ausgetauscht. Schön zu se-
     Abend, bei dem sich die SuJ und die Ar-      AK die Möglichkeit, sich in einer kurzen     hen war, wie der Redefluss immer mehr
     beitskreise untereinander kennenlernen       Präsentation vorzustellen. Dabei war je-     zunahm und unsere Gäste viele eigene
     können – organisiert von uns, einer klei-    doch manch einer so in die eigenen Aus-      Themen fanden, die sie gemeinsam er-
     nen Gruppe innerhalb der SuJ.                führungen vertieft, dass das Zeitsignal      örterten.
     Wegen der Pandemie stand fest, dass          überhört wurde. Dies sorgte leider nach      Zum Abschluss gab es, neben einer Feed-
     der Netzwerkabend in der schönen neu-        den Vorträgen und einer kurzen Ver-          back-Runde und einem Gruppenfoto,
     en digitalen Welt stattfinden muss. Die      schnaufpause für eine leichte Verspätung     noch die Möglichkeit zu Einzelgesprächen
     Alternative wäre eine ungewiss lange         des zweiten Abschnitts: den Netzwerken-      in „Privaträumen“. Uns allen haben so-
     Verschiebung des Projekts gewesen und        Teil des Netzwerkabends.                     wohl die Vorbereitung als auch der Abend
     eine vergebene Chance, das jährlich auf-                                                  selbst große Freude bereitet und wir arbei-
     tretende Sommerloch zu füllen.               Mitglieder-Speed-Dating                      ten schon – mit dem Feedback aus dem
     Entsprechend wurde die Versammlung mit       Hierbei ging es uns vor allem darum, nicht   Pilotprojekt – an einem Netzwerkabend
     dem Tool Webex Training geplant, um uns      nur die anderen AKs kennenzulernen,          2.0, an dem wir euch hoffentlich wieder-
     online treffen zu können. Schnell stellten   sondern auch die Menschen, die dahin-        sehen werden.
     wir fest: Unser Weg wird gepflastert sein    terstehen. Zuerst hatten wir deshalb kurze
     mit technischen Schwierigkeiten, gepaart     Speed-Dating-Runden organisiert. Dabei                   Solveigh Foisel-Tidau VDI und
     mit einem, nennen wir es rustikaleren        wurden zufällig ausgeloste Gruppen ge-             Tjark Tiesler VDI, SuJ Braunschweig
                                                                                                                                             Screenshot: SuJ

     Lasst uns mehr voneinander wissen: Die Braunschweiger Studenten und Jungingenieure luden zum Netzwerkabend.
IQ-Journal 4/2020
                                                                                                                          iQ-Journal 4/2012   15

                                                                                                                                SUJ

             Neue Leitung für ein starkes Team
             Tjark Tiesler und Finn Ringel folgen auf Marco Diedrich
             Wir sind Tjark und Finn, das neu gewähl-     anderem als Redaktionsmitglied des iQ-
             te Leitungs-Team des SuJ-Netzwerks in        Journals und Mitstreiter beim Projekt
             Braunschweig. Als die Neuen möchten          ingenieurregion.de. Als Marco das Team-
             wir uns gerne der Region vorstellen und      leiter-Amt übernommen hatte, wurde
             nutzen dafür die angebotene Möglich-         Tjark sein Stellvertreter. Nun, da Marco
             keit im IQ Journal. Da ein Text, der nur     den Staffelstab weiterreicht, ist Tjark zum
             uns vorstellt, für den einen oder anderen    neuen Teamleiter gewählt worden.
             Leser etwas zu langweilig sein könnte,
             nutzen wir bei der Gelegenheit die Chan-     Frische Vereinsluft
             ce, nicht nur uns, sondern unser ganzes      Finn ist seit vier Jahren im VDI. Auch er
             Netz an aktiven SuJ-Mitgliedern zu prä-      studiert an der TU Braunschweig und
             sentieren.                                   steht kurz vor dem Abschluss des Ba-
             Wir sind eine sehr bunt gemischte Grup-      chelors in Bauingenieurwesen. Durch
             pe aus ca. 20 Aktiven. Unsere Mitglieder     die Vereinsluft der letzten Mitgliederver-
             kommen aus verschiedensten Kulturen,         sammlung hat er Lust bekommen, sich
             vom Saarland über die Schweiz bis nach       mehr innerhalb des Vereins zu engagie-
             Indonesien, sowie aus unterschiedlichs-      ren und wurde prompt ins Amt des neu-
             ten Fakultäten und Arbeitsfeldern der        en Stellvertreters gewählt.
             Wirtschaft. Wir sind sehr engagiert und      Wir sind beide Mitte zwanzig und somit
             nehmen nicht nur zusammen an Exkur-          jung und voller Tatendrang. Wir hoffen,
             sionen und Fachvorträgen teil, sondern       dass zukünftige Veranstaltungen mit uns
             organisieren diese auch. Damit wollen        als Teamleiter genauso erfolgreich sein       Die neuen Teamleiter:
             wir insbesondere anderen Studierenden        werden, wie die durch unseren geschätz-       Tjark Tiesler und…
             die Möglichkeit geben, über den Rand         ten Vorgänger organisierten. Marco hat
             ihrer Vorlesungen hinauszuschauen.           uns viele Jahre hervorragend geleitet und
                                                          wir wünschen ihm für seine Zukunft alles
             Regelmäßige Teamtreffen                      Gute.
             Da ein Verein von seinen Mitgliedern lebt,
             ist uns ein lockerer Umgang miteinan-        Auf gute Zusammenarbeit
             der, bei dem sich alle zugehörig fühlen,     Als Team sind wir insbesondere daran in-
             besonders wichtig. Deshalb schließen         teressiert, die Kommunikation innerhalb
             wir unsere zweiwöchigen Teamtreffen          des Bezirksvereins zu verbessern, und ha-
             meistens mit einem Gang in die Kneipe        ben daher bereits den Netzwerkabend
             oder einer Spielerunde ab. Das letzte Se-    organisiert, zu welchem auf der linken
             mester der pandemiebedingten Isolation       Magazinseite ein Bericht zu finden ist.
             hat dem auch keinen Abbruch bereitet,        Unsere Hoffnung ist, dass wir euch einen
             und wir haben viel nette Online-Abende       kleinen Einblick in unseren SuJ geben
             veranstaltet. Da wir in regelmäßigen Ab-     konnten und dass es auch in der Zukunft
             ständen unsere Teamleitung wählen und        eine herzliche Zusammenarbeit geben
             sich die Studienzeit unseres bisherigen      wird. Bei Interesse an unseren Projekten
             Teamleiters Marco dem Ende zuneigt,          oder einfach an uns vom SuJ schreibt uns
             war es wieder so weit.                       gerne an oder kommt zu unseren (digi-
             Tjark studiert an der TU Braunschweig        talen) Teamtreffen.
             Wirtschaftsingenieurwesen Maschinen-
Fotos: SuJ

             bau. Er ist seit Beginn seines Studiums               Tjark Tiesler VDI, Teamleiter SuJ,
             im Verein und hat schon an einigen                        und Finn Ringel VDI, stellver-
             Projekten des VDI mitgewirkt, unter                            tretender Teamleiter SuJ    ...Finn Ringel.
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