Drahtloses Breitband-Maschennetz
Die drahtlose Breitband-Maschennetz-Konnektivität ist zu einem der wichtigsten Aspekte der Smart-City-Infrastruktur geworden. Trotz der reichlichen Verfügbarkeit von Glasfaserkabeln im städtischen Umfeld ist die Bereitstellung einer kabelgebundenen Infrastruktur für jeden digitalen Dienst ein kostspieliges Unterfangen, das eine sorgfältige Planung erfordert und oft zu statischen, unflexiblen Strukturen führt. Die schnelle und flexible Bereitstellung von Lösungen verursacht erhebliche Beeinträchtigungen des öffentlichen Lebens und hohe Kosten. Breitbandige drahtlose Maschennetze (Broadband Wireless Mesh Networks, B-WMNs) sollen diese Probleme überwinden, indem sie den Bedarf an kabelgebundener Infrastruktur minimieren bzw. eliminieren und bestehende städtische Infrastrukturen als Plattformen für ihren Einsatz nutzen (Egners et al., 2013). B-WMNs haben niedrige Installations- und Wartungskosten und erleichtern die Verbindung zu jedem möglichen Standort in städtischer oder ländlicher Umgebung, unabhängig von der Komplexität der Reichweite. Es gibt mehrere Anwendungen für B-WMNs, wie z. B. Digital Home, Breitband-Internetzugang, Gebäudeautomatisierung, Gesundheits- und medizinische Systeme, Notfall- und Katastrophenvernetzung (Salah & Salleh, 2013). Beamte der öffentlichen Hand können B-WMNs zur Überwachung ihrer Wasser- und Stromversorgung nutzen, indem sie ein drahtloses Mesh-Netzwerk in Abwasserkanälen, Wasseraufbereitungsanlagen oder Generatoren installieren. Mitarbeiter der öffentlichen Sicherheit können sichere virtuelle Netzwerke nutzen, um in Kontakt zu bleiben. Mesh-Knoten können auch an Straßenlaternen, Ampeln und anderen beweglichen Objekten angebracht werden, so dass im Notfall mehrere Geräte mit dem Mesh-Netzwerk verbunden werden können (BasuMallick, 2022). B-WMN ist eine Infrastruktur, die aus einem Netz von Routern besteht, die drahtlos mit Gigabit-Geschwindigkeiten (glasfaserähnlich) miteinander kommunizieren. Es besteht aus Funkknoten, die nicht wie herkömmliche drahtlose Zugangspunkte an einen kabelgebundenen Anschluss angeschlossen werden müssen (Parvin, 2019). B-WMNs haben als attraktives Mittel zur Bereitstellung einer weit verbreiteten Konnektivität in Ergänzung zum Zugang, der von regulären Internetdienstanbietern (ISPs) angeboten wird, zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. Die Mesh-Topologie von B-WMNs bietet eine hohe Flexibilität, eine Zuverlässigkeit von bis zu 99,999 % und eine Latenzzeit von weniger als 2 ms, was ideal für Echtzeitanwendungen mit hoher Bandbreite ist und somit zu einer physischen Infrastruktur führt, die flexible Routing- und Transportverbindungen ermöglicht (Matos et al., 2011). B-WMN-Infrastruktur in städtischen Gebieten (Cilfone et al., 2019) Zu lösende Probleme Hohe Kosten für den Aufbau Treibhausgasemissionen durch Einrichtung und Wartung Hoher Energiebedarf Bedarf an nahtloser und schneller 5G-Konnektivität Mangelnder Zugang zu dichten städtischen Gebieten
