Der Trend zur Urbanisierung ist ungebrochen: Laut einer Prognose der UN werden bis zum Jahr 2050 circa 80 Prozent der globalen Bevölkerung in Städten leben. Damit der Straßenverkehr in der Folge nicht vollends zum Erliegen kommt, sind innovative Lösungen gefragt. Das Internet der Dinge macht die Stadt zur Smart City, in der selbstlernende IT-Systeme die Verkehrsströme überwachen und regulieren.
Das schnelle Wachstum und die demographische Entwicklung stellen gerade aufstrebende Industrienationen wie China vor große Herausforderungen: In den letzten Jahren sind im Reich der Mitte viele neue Großstädte entstanden, die jeweils weit über eine Million Einwohner zählen. Zugleich sorgt die sprunghaft steigende Zahl von Kraftfahrzeugen für tägliche Mega-Staus und trägt damit zur Luftverschmutzung bei – in der Volksrepublik waren 2014 über 150 Millionen Personenkraftwagen zugelassen, die sich mit zahlreichen LKWs und motorisierten Zweirädern auf den Straßen drängeln. In der Provinz Fujian im Südosten von China kommt deshalb eine neues Konzept zum Einsatz, das den Verkehrskollaps verhindern soll: die Smart City.
Das Internet der Dinge bringt neue Lösungen
Auch hierzulande ist die Smart City ein Thema. Hauptsächlich in großen Städten, doch auch kleinere Gemeinden haben begonnen, die Vorzüge einer vernetzten technischen Infrastruktur zu erkennen und zu nutzen. Die Erfassung und Steuerung des Straßenverkehrs oder der Energieversorgung ist in der „intelligenten“ Stadt durch das Internet der Dinge möglich. In Deutschland kennt heutzutage jeder Autofahrer die auf vielen Autobahnen installierten Verkehrsleitsysteme, doch weitere Anwendungen werden sich in naher Zukunft durchsetzen, wie etwa durch die geplante Einführung der Smart Meter. Das sind intelligente Stromzähler, mit denen sich die Zählerablesung automatisieren oder die Lastverteilung im Stromnetz regeln lässt; durch gezielte Einzelmaßnahmen sollen sie auch helfen, Energie zu sparen. Eine Smart City ist technisch flexibel erweiterbar und kann in Zukunft noch zahlreiche weitere Anwendungen und Funktionen rund um die Infrastruktur, Versorgung oder Verwaltung umfassen.
Cloud-Plattform zur Datenverarbeitung
Im Mittelpunkt des Smart City Konzepts der chinesischen Provinz Fujian stand der Straßenverkehr. Allen Beteiligten war bewusst, dass die komplexe Technik nur mit entsprechender Unterstützung umzusetzen ist. Hier kamen die Technische Universität und das Verkehrsinformations- und Kommunikationszentrum von Fujian ins Spiel: Die Hochschule erklärte sich bereit, eine Big-Data-Plattform als Cloud-Anwendung zu realisieren, die dazu dient, in Echtzeit alle Daten zum Verkehrsaufkommen zu speichern und auszuwerten.
Als geeignete Lösung fiel die Wahl auf eine Cloud-Plattform mit Big-Data-Infrastruktur. Grundlage der Entscheidung war, dass eine Cloud-Plattform eine relativ einfache Administration erlaubt und sich flexibel erweitern sowie skalieren lässt. Änderungen der Cloud-Struktur, die etwa Speicher oder Prozessoren betreffen, können sehr schnell umgesetzt werden ohne dass dabei hohe Kosten entstehen.
Die an der Hochschule für das Projekt verantwortlichen Mitarbeiter holten Angebote verschiedener Unternehmen ein, unter anderem auch von Dell. Am Ende des Auswahlprozesses waren sie von den Vorschlägen und der Unterstützung überzeugt, die Dell anbot. Der Vizedekan für Informationswissenschaft an der Universität Fujian, Professor Zou Fumin, erläutert die Gründe, die für die Zusammenarbeit mit Dell ausschlaggebend waren: „Dell beindruckte uns mit großem Engagement für das Projekt und die Lösung von Dell überzeugte mit dem richtigen Preis-Leistungs-Verhältnis“. Nach einer kurzen Testphase bestätigte sich, dass die Dell-Lösung auch die VMware vCloud Suite unterstützt. Professor Zou meint dazu: „Wir hatten keine Zweifel, dass wir mit der Kombination von VMware und Dell Hardware eine stabile Cloud-Lösung mit hoher Performance erhalten.“
Die Universität entschied sich für eine Speicherlösung aus Dell Compellent SC8000 Arrays mit Intel Xeon Prozessoren sowie 600 und 700 GByte Festplatten mit SAS-Schnittstelle. Die Cloud-Infrastruktur ergänzen mit Intel Xeon Prozessoren ausgestattete Server Dell PowerEdge R730 und R720. So war es möglich, auch eine separate Cloud-Plattform für eine Webseite und für Universitäts-Informationen einzurichten.
Intelligente Software analysiert die Daten der Smart City in Echtzeit
Das Smart-City-Projekt von Fujian liefert nach seiner Umsetzung Daten zur aktuellen Verkehrssituation in Echtzeit, deren Analyse und Auswertung über zwei Cluster der Cloud-Plattform erfolgt. Ein Cluster arbeitet mit der Open Source Software Apache Spark, die zur Big-Data-Analyse dient, und das andere mit Pivotal GemFire zur komprimierten Datenspeicherung, wodurch sich Zeitverzögerungen bei der Datenverarbeitung verringern lassen. Beide Anwendungen laufen in einer Cloud-basierten virtuellen Umgebung. Die Datenbank des Servers speichert jeweils die Datenaufzeichnung der zurückliegenden 10 Minuten, die anschließend zum Dell Compellent Array übertragen wird.
Zur Datenanalyse nutzt die Cloud-Lösung unter anderem die GPS-Daten von rund 120.000 öffentlichen Verkehrsmitteln, die sich auf den Straßen der chinesischen Provinz bewegen und automatisch dem Rechenzentrum ihre Position und Geschwindigkeit übermitteln. Ergänzt wird der Datenstrom durch Echtzeit-Videodaten des aktuellen Verkehrsaufkommens. Über Nacht identifiziert das System Bewegungsmuster, die zur Prognose für die Verkehrssteuerung dienen, und ab dem Morgen des folgenden Tages den Kraftfahrzeugverkehr auf den Straßen von Fujian regeln.
Fazit
Die in Fujian eingesetzte Cloud-Lösung zur Verkehrssteuerung in der Smart City funktioniert seit ihrer Inbetriebnahme effizient und fehlerfrei. Zudem erfüllt sie alle Erwartungen, die von Seiten der Projektverantwortlichen bezüglich einer einfachen Administration und Skalierbarkeit definiert worden waren. Für die weitere Optimierung der Prozesse nutzt die Universität zusätzlich den Dell ProSupport für Unternehmen, der auch die unterbrechungsfreie Verfügbarkeit der Cloud-Lösung sicherstellt.
