Städte mit ihren komplexen und anpassungsfähigen Strukturen brauchen Technologie und inspirieren die Entwicklung von Technologie. Mit ihren unvorstellbaren technologischen Entwicklungen bewegen sich die heutigen Städte rasch auf eine Struktur zu, die stärker mit der Technologie verflochten ist – sie werden immer intelligenter. Im Rahmen des Stadtkonzepts der Zukunft, das als Smart City definiert ist, werden alle Arten von Infrastrukturen, Suprastrukturen und Dienstleistungen verwaltet, indem sie als Ganzes integriert werden und auf Lebensqualität, Kontinuität, Umwelt und Effizienz ausgerichtet sind. Während die Bevölkerung in den Städten rapide zunimmt, macht der rapide Rückgang der natürlichen Ressourcen intelligente Städte erforderlich.

Wie können wir also die Städte intelligenter machen? Die Antwort auf diese Frage, die eigentlich sehr schwer zu beantworten ist, ist kurz: Daten. Daten sind die Grundlage der Technologien, die heute eingesetzt werden, um ein System intelligent zu machen. Smart Cities werden von oben bis unten mit Sensorsystemen ausgestattet sein. Hier kommt das IoT ins Spiel. Mit IoT-Sensoren werden Daten über drahtlose Technologien wie NB-IoT, LORA, SigFox, 4G-5G gesammelt. Aber letztendlich müssen diese riesigen Daten an ein Cloud-System übertragen werden. Es scheint unausweichlich, dass ein Glasfasernetz für die schnelle Datenübertragung genutzt wird. Das Glasfasernetz wird exponentiell wachsen, je intelligenter die Stadt wird und je mehr die Einwohner die Technologie nutzen.

Neben der Verwendung von Glasfasern für die Datenkommunikation in Smart Cities wird ihre Nutzung als Sensor allmählich zunehmen. Heute können faseroptische Sensoren viele physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Dehnung, Vibration, Schall, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Rotation oder chemische Größen wie die Konzentration einer Substanz in einer Flüssigkeit erfassen. Faseroptische Sensoren, die im Wesentlichen auf der Messung der Wechselwirkung zwischen der zu erfassenden Größe und dem Licht, das die Faser durchläuft, beruhen, bieten gegenüber anderen Arten von Sensoren für die Fernerkundung Vorteile, da sie klein sind, am Erfassungspunkt keine Energie benötigen und von Bedingungen wie hohen Temperaturen, starken Vibrationen und Feuchtigkeit unbeeinflusst sind.

Während faseroptische Sensoren an einem einzigen Punkt detektieren können, kann ein langer Sensor von jedem Punkt der Glasfaserleitung aus detektieren. Solche Anwendungen von faseroptischen Sensoren werden als verteilte faseroptische Sensorsysteme bezeichnet. Auf diese Weise fungiert jeder Punkt der kilometerlangen optischen Fasern als Sensor. Man kann sich das so vorstellen, dass Tausende von Thermometern, Tausende von Mikrofonen, Tausende von Dehnungsmessstreifen zusammen auf einer Glasfaserstrecke gemessen werden. Dank dieser Eigenschaft stellt die verteilte faseroptische Sensorik eine Alternative dar, die Tausende von IoT-Sensoren ersetzen kann.

Erkan Ozkan

Absolvent der Koç-Universität für Elektrotechnik und Elektronik

Er arbeitete an Telekommunikations- und Fernerkundungstechnologien bei TÜBİTAK BİLGEM.

Derzeit ist er FuE-Leiter bei SAMM Teknoloji und arbeitet an faseroptischen Sensortechnologien.