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Die Zukunft des Internets: Innovation, Integration und Nachhaltigkeit

Summary:
Dieser Beitrag bietet einen kurzen Überblick über die neuesten Ergebnisse zur Dynamik des zukünftigen Internets und einer Vielzahl aktueller und hochrelevanter Themen rund um das Internet of Things, 5G, Innovationen und Netzneutralität. Das Ökosystem Internet befindet sich in einem ständigen Wandel. Während die Rolle sogenannter „Hypergiants“ wie Google, Amazon, Netflix oder Facebook diesem Wandel Ausdruck verleiht und traditionelle Paradigmen, Geschäftsmodelle und Hierarchien in Frage stellt, verspricht das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) traditionelle Netzsektoren grundlegend zu verändern. Disruptive Innovationen sind nicht mehr nur auf Kommunikationsanwendungen beschränkt, sondern durchdringen vielmehr sämtliche Lebensbereiche. Hierfür gibt es eine Reihe von

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Günter Knieps, Volker Stocker considers the following as important:

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Dieser Beitrag bietet einen kurzen Überblick über die neuesten Ergebnisse zur Dynamik des zukünftigen Internets und einer Vielzahl aktueller und hochrelevanter Themen rund um das Internet of Things, 5G, Innovationen und Netzneutralität.

Das Ökosystem Internet befindet sich in einem ständigen Wandel. Während die Rolle sogenannter „Hypergiants“ wie Google, Amazon, Netflix oder Facebook diesem Wandel Ausdruck verleiht und traditionelle Paradigmen, Geschäftsmodelle und Hierarchien in Frage stellt, verspricht das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) traditionelle Netzsektoren grundlegend zu verändern. Disruptive Innovationen sind nicht mehr nur auf Kommunikationsanwendungen beschränkt, sondern durchdringen vielmehr sämtliche Lebensbereiche. Hierfür gibt es eine Reihe von Beispielen wie etwa nachhaltige Smart Cities, intelligente Stromnetze und Microgrids, vernetzte (fahrerlose) Fahrzeuge, intelligente Eisenbahnsysteme, kommerzielle Drohnen, Smart Factories, oder E-Health. Entsprechende Innovationen begründen und befördern einen Übergang zu intelligenten (oder smarten) Netzindustrien. Mit diesem Übergang verbunden sind eine Vielzahl von Herausforderungen. Neben Aspekten der Privatsphäre oder der Sicherheit und einem erhöhten Bedarf an Investitionen in Netzinfrastrukturen (im Speziellen in Glasfaser- und 5G-basierte Netze), ergeben sich aus einer zunehmenden Vielfalt an innovativen Anwendungsdiensten nicht nur komplexe Anforderungen an die (lokale) Cloud-basierte Datenverarbeitung, sondern auch hinsichtlich des Datentransports – insbesondere Qualitätsgarantien bei der Datenpaketübertragung gewinnen an Bedeutung.

Die integrierte Bereitstellung eines sich wandelnden Spektrums an Anwendungsdiensten und Use Cases auf der Basis gemeinsam genutzter Breitbandnetze stellt eine besondere Herausforderung dar. Für die Bedienung entsprechend heterogener Anforderungen gewinnen intelligente virtuelle Netze stark an Bedeutung. Sie können dynamisch aufgebaut, angepasst und von unterschiedlichen Betreibern verwaltet werden. Virtuelle Netze basieren auf dem orchestrierten Einsatz verschiedener komplementärer Netzressourcen. Inputs wie qualitätsdifferenzierte all-IP-Bandbreitenkapazitäten, Sensornetzwerke, Geo-Positionierungsdienste und Big Data-fähige (lokale) Cloud Infrastrukturen werden dabei so kombiniert, dass verschiedene virtuelle Netze flexibel und adaptiv für die Bereitstellung verschiedener Klassen von IoT-Anwendungen und Use Cases maßgeschneidert werden können.

Im Rahmen eines zur Feier des 50. Freiburger Verkehrsseminars kürzlich erschienenen Tagungsbandes mit dem Titel „The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability“ (Knieps und Stocker, Hrsg., 2019) haben führende internationale Experten ihre neuesten Ergebnisse zur Dynamik des zukünftigen Internets und einer Vielzahl aktueller und hochrelevanter Themen rund um das IoT, 5G, Zusammenschaltungsvereinbarungen, Innovationen und Netzneutralität vorgestellt. Im Folgenden soll ein kurzer Überblick über diese Beiträge und die gewonnenen Erkenntnisse gegeben werden. Darauf aufbauend werden Politikempfehlungen abgeleitet.

Evolution des Internet-Ökosystems, das Internet der Dinge und die Rolle virtueller Netze

Entwicklungen hin zur Industrie 4.0 bringen tiefgreifende Veränderungen und große Herausforderungen mit sich. Neben einem steigenden Bedarf an Investitionen in hochbitratige Breitbandtechnologien sind Telekommunikationsunternehmen gefordert ihre Rolle in einem IoT-getriebenen Ökosystem neu zu definieren. Mit diesen Aspekten setzt sich Iris Henseler-Unger (2019) in ihrem Beitrag auseinander. Sie bietet eine vorausschauende Diskussion und folgert, dass Telekommunikationsunternehmen neben der Tätigung von Investitionen um den notwendigen Ausbau glasfaserbasierter Netze sicherzustellen, qualitativ angemessene Dienste bereitstellen und Innovation vorantreiben sollten. Im Kontext des IoT ergeben sich große Herausforderungen hinsichtlich der effizienten Bedienung eines hochgradig diversen Anwendungsspektrums. Günter Knieps (2019) untersucht diese Herausforderungen aus netzökonomischer Perspektive. Er legt dar, wie die ökonomisch effiziente Bedienung eines hochgradig diversen Anwendungsspektrums den Einsatz virtueller Netze erfordert. Diese, so wird erklärt, sind durch den orchestrierten Einsatz verschiedener, zueinander technologisch komplementärer Inputs in der Lage die heterogenen Anforderungen hinsichtlich (i) des Verkehrsmanagements und der Datentransportqualität, (ii) der Datenverarbeitung und Cloud Computing, sowie (iii) der Geopositionierung zu erfüllen. Marlies Van der Wee und ihre Co-Autoren (Van der Wee et al., 2019) fokussieren auf die Untersuchung der Business Case Rentabilität im Rahmen innovativer IoT-Dienste. Dabei wird ein konzeptioneller Rahmen von Parametern vorgestellt, die für die Entscheidung über den Einsatz spezifischer Technologien bei der Bereitstellung von IoT-Diensten als Richtschnur dienen können. Bert Sadowski und seine Kollegen (Sadowski et al., 2019) beschäftigen sich mit technologischer Diversifizierung über sogenannte „Blue Oceans“ im Kontext des IoT. Im Rahmen einer empirischen patentbasierten Analyse von IoT-Technologien wird ein Sample von 90 Unternehmen untersucht, wobei der Schwerpunkt der Untersuchung auf dem Zusammenhang zwischen technologischer Diversifizierung und technischer Leistungsfähigkeit liegt.

Falk von Bornstaedt (2019) gibt einen Überblick über die Evolution und den aktuellen Stand von Zusammenschaltungsvereinbarungen im Internet-Ökosystem. Ein besonder Fokus liegt auf der Erörterung von Potenzialen für die Kooperation zwischen unterschiedlichen Marktakteuren. Zusammenschaltungsvereinbarungen nehmen auch im Beitrag von Volker Stocker (2019) eine zentrale Rolle ein. Er beschreibt den Stand der Evolution innerhalb des Internet-Ökosystems und untersucht wie die zunehmend komplexen Herausforderungen hinsichtlich der Übermittlung und Verarbeitung von Daten adressiert werden können. Dabei werden verschiedene (technologisch komplementäre) Mechanismen erklärt und deren Komplementaritäten erkundet. Es wird aufgezeigt, wie sich Hierarchien und Integrationsstrategien innerhalb des Ökosystems, aber auch die Art und Weise wie Inhalte und Anwendungsdienste verteilt und zugestellt werden, im Wandel befinden. Während die Rolle von Zusammenschaltungen im Internet kritisch diskutiert wird, wird dargelegt wie Innovationen hinsichtlich der Topologie die Relevanz von Zusammenschaltungsvereinbarungen reduzieren oder gar eliminieren können.

Die verschiedenen Dimensionen und die Rolle von (komplementären) Innovationen und deren Einfluss auf die Evolution des Internets werden im Beitrag von Johannes Bauer (2019) untersucht. Basierend auf einer ökonomischen Analyse beschreibt er die Relevanz institutioneller Vielfalt und plädiert für eine regelmäßige Überprüfung von Regulierungsvorschriften, sowie für die differenzierte Berücksichtigung regulatorischer Unterschiede und Pfadabhängigkeiten. Er hebt die Notwendigkeit neuer Methoden hervor um die stark komplementären, interaktiven und interdependenten Entwicklungen innerhalb komplexer Informations- und Kommunikationstechnologien analytisch und praktisch aussagekräftig untersuchen zu können. Eine umfassende Untersuchung der Zukunft von Breitbandnetzen mit einem Fokus auf 5G bietet William Lehr (2019). Er beschreibt die Rolle von Software Defined Networking (SDN) und Virtualisierung von Netzen zur Bewältigung der vielfältigen und komplexen Anforderungen, die in 5G-basierten mobilen Zugangsnetzen entstehen. Neben der Diskussion von Aspekten der Wirtschaftlichkeit, des Investitionsbedarfs und des Wettbewerbs, wird auf die Konvergenz leitungsgebundener und mobiler Zugangstechnologien hingewiesen.

Das Spannungsverhältnis zwischen Netzevolutorik und Regulierung untersuchen Christopher Yoo und Jesse Lambert (Yoo und Lambert, 2019); dabei kontrastieren sie die 5G Vision mit der aktuellen europäischen Netzneutralitätsregulierung. Die Autoren verdeutlichen die Relevanz netzseitiger Innovation und der dynamischen Nutzung (d.h. des sharings) von Netzressourcen und leiten daraus die Notwendigkeit für einen flexiblen Regulierungsrahmen ab. Einen ähnlichen Fokus setzt Thomas Fetzer (2019) in seinem Beitrag. Er bietet einen sehr aufschlussreichen Überblick über Zero Rating und Traffic Shaping und diskutiert wie diese Mechanismen aus der Perspektive der europäischen Netzneutralitätsregulierung zu beurteilen sind bzw. sein könnten. Ähnlich wie Yoo und Lambert, weist auch er auf einen Trade-Off zwischen der starren Vorgabe spezifischer Regeln und dem notwendigen unternehmerischen Freiraum für (wünschenswerte) Innovationen hin.

Politikempfehlungen

Aus den Beiträgen können wertvolle Erkenntnisse gewonnen und verschiedene Politikempfehlungen abgeleitet werden. Es wurde verdeutlicht, dass das Internet-Ökosystem sich in einem stetigen Wandel befindet und zunehmend diverser und komplexer wird. Während Investitionen in unterschiedliche Netzressourcen notwendig werden, verspricht 5G einen Paradigmenwechsel beim Sharing von Netzressourcen und eine Konvergenz zwischen leitungsgebundenen und mobilen Breitbandzugangstechnologien einzuläuten. Um die Anforderungen einer wachsenden Anzahl von Anwendungsdiensten und Use Cases ökonomisch effizient erfüllen zu können gewinnen komplementäre Innovationen und deren orchestrierter Einsatz (z.B. im Kontext virtueller Netze) zunehmend an Bedeutung.

Ein differenziertes Verständnis des Ökosystems, der zu Grunde liegenden Dynamik und sich ändernden Hierarchien, Markt- und Industriestrukturen, ist wesentlich für das Design eines angemessenen Regulierungsrahmens sowie zielführender Politikmaßnahmen, insbesondere im Bereich der Spektrumallokation, der Förderung von Breitbandnetzen in dünnbesiedelten Gebieten sowie auf dem Gebiet des Datenschutzes und der Cybersecurity. Um ein funktionsfähiges Innovationssystem zu ermöglichen, sowie anreizkompatible und ökonomisch effiziente Allokation verschiedener Netzressourcen zu ermöglichen, ist eine Flexibilisierung des vormals am traditionellen Telekommunikationssektor eher statisch ausgerichteten Regulierungsrahmen unausweichlich. Dies ist insbesondere evident im Kontext der Netzneutralitätsdebatte. Der Zustand der „Neutralität“ ist nicht nur schwer zu definieren, zu ermitteln und regulatorisch durchzusetzen, sondern stellt eine sich dynamisch ändernde Zielgröße dar. Damit Verzerrungen von Kapazitätsallokationen sowie Fehlanreize für Investitionen und Innovationen verhindert werden können, sollte Netzneutralität als dynamisches und adaptives marktbasiertes Konzept verstanden werden, das die vielfältigen Innovationspotentiale im zukünftigen Internet nicht behindert (siehe auch Stocker und Knieps, 2019).

Bauer, J.M. (2019). Regulation and Digital Innovation. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 77-107.

Fetzer, T. (2019). Net Neutrality in Europe after the Net Neutrality Regulation 2015/2120. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 59-76.

Henseler-Unger, I. (2019). Telecommunication 4.0 – Investment in Very High Capacity Broadband and the Internet of Things. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 151-170.

Knieps, G. (2019). Internet of Things (IoT), heterogeneous virtual networks and the future of the Internet. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 19-32.

Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.) (2019). The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden.

Lehr, W. (2019) . 5G and the Future of Broadband. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 109-150.

Sadowski, B., Nomaler, O. & Whalley, J. (2019). Technological diversification into ‘Blue Oceans’? A patent-based analysis of Internet of Things technologies. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 33-58.

Stocker, V. (2019). Ecosystem Evolution and End-to-End QoS on the Internet: The (Remaining) Role of Interconnections. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 171-193.

Stocker, V. & Knieps, G. (2019). Network Neutrality Through the Lens of Network Economics. Review of Network Economics, 17(3), 115-150.

Van der Wee, M., Vannieuwenborg, F. & Verbrugge, S. (2019). Multi-objective technology selection for IoT solutions: A methodological approach. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 209-220.

Von Bornstaedt, F. (2019). The evolution of interconnection in the Internet: New models of cooperation between Internet service providers and content. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 195-208.

Yoo, C.S. & Lambert, J. (2019). 5G and Net Neutrality. In: Knieps, G. & Stocker, V. (Hrsg.), The Future of the Internet: Innovation, Integration and Sustainability. Nomos: Baden-Baden, 221-245.

©KOF ETH Zürich, 24. Jan. 2020

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