Projektinterview: IT-Infrastruktur- und Smart-Building-Planung für die Sanierung, Erweiterung und den Neubau eines historischen städtischen Gebäudes

Sven Tekaat verfügt über 15 Jahre Erfahrung in der Projektleitung, Fachberatung und -planung mit dem Schwerpunkt Netze. Seit zwei Jahren ist er bei ComConsult im Competence Center Netze beschäftigt. Durch seine Kenntnisse als ausgebildeter Energieelektroniker Fachrichtung Betriebstechnik und staatlich geprüfter Techniker Fachrichtung Elektrotechnik Schwerpunkt Datenverarbeitungstechnik ist er darüber hinaus abteilungsübergreifend tätig und unterstützt bei der Konzeption und Planung von Smart-Building-Projekten. In diesem Interview erzählt er von seinen vielschichtigen Aufgaben aus einem aktuellen Digitalisierungsprojekt, das für die ComConsult vor zwei Jahren startete.

Eine Stadtverwaltung plant in einem historischen Gebäude im Stadtzentrum ein zukunftsweisendes Haus als offenen Begegnungsort. Was ist grob das Vorhaben?

Für die städtische Zentralbibliothek und Volkshochschule war Ende der 70er Jahre ein Gebäude in der Innenstadt gebaut worden. Dieses Gebäude hätte nun nach vielen Jahrzehnten der Nutzung saniert werden müssen, um es sowohl baulich als auch ausstattungsseitig an moderne und zukunftsfähige Ansprüche der betreibenden und nutzenden, städtischen Institutionen anzupassen.

Anstelle der Sanierung entschied die Stadt jedoch, etwas Neues zu probieren und übernahm ein historisches Gebäude in der Innenstadt. Ziel dieser Übernahme war und ist es bis heute, einen „digital-analogen Begegnungsraum“ zu schaffen. Dieser sogenannte „Dritte Ort“ wird Raum für Kultur, Bildung und Begegnung bieten. Dafür sind die neue Zentralbibliothek und die Volkshochschule als städtische Bildungseinrichtungen zentrale Eckpfeiler. Darüber hinaus ist jeder Besucher zum freien Verweilen im Haus eingeladen und es wird die Möglichkeit geboten, unterschiedliche Veranstaltungen durchzuführen.

Die entstehenden Angebote sollen auf der Grundlage der heutigen, digitalen Gesellschaft konzipiert werden. Hierfür ist eine spezielle IT-Infrastruktur erforderlich, um sowohl die Anforderungen an die medientechnische Ausstattung als auch an die Informationssicherheit in einem mehr oder weniger öffentlichen Raum mit stadtinternen Infrastrukturkomponenten zu erfüllen.

Welche Nutzfläche gilt es neu zu planen?

Die Nutzfläche von rund 13.000 Quadratmetern erstreckt sich über insgesamt sechs Etagen. Die Etagen vom Erdgeschoss bis in das dritte Obergeschoss sollen öffentlich zugänglich sein und als freier Raum verwendet werden, in dem sowohl die Ausstellungsfläche der Bibliothek als auch Flächen für Veranstaltungen vorgesehen sind. Parallel zum freien Raum werden Bereiche eingerichtet, die eine separierte Umgebung für die Bildungsangebote der Volkshochschule bereitstellen. In der vierten Etage entstehen Verwaltungsarbeitsplätze, die in einer zukunftsfähigen „Modern Workplace“- Umgebung eingerichtet werden. Darüber hinaus wird es Pächterflächen für Gastronomie und eine Markthalle geben, die das zentrale Angebot der Stadt ergänzen sowie Dachgärten im fünften und sechsten Obergeschoss mit städtischer Begrünung, Aufenthaltsmöglichkeiten wie Parkbänke und einer Sky-Bar, die das Angebot abrunden.

Die geplante Gebäudenutzung setzte moderne und zukunftsweisende Digitalisierungs- und Medienkonzepte voraus. Deshalb bestehen besondere Anforderungen an die zu errichtende IT-Infrastruktur innerhalb des Gebäudes und in Freiflächen.

Wir sind vor zwei Jahren in das Projekt einbezogen worden, um das Netzwerk für LAN und WLAN zu planen. Mittlerweile haben wir ungefähr 2.000 aktive Datenports im Gebäude für ganz unterschiedliche Gewerke und Anwendungen wie beispielsweise die Medientechnik, die Gebäudetechnik, die Verwaltungsarbeitsplätze und für die recht umfangreiche WLAN-Infrastruktur vorgesehen. Damit endete der Auftrag nicht, denn innerhalb der ursprünglich vereinbarten Leistungen wurden viele weitere Digitalisierungsaspekte erkannt, die für das Gelingen des Gesamtprojekts notwendig sind. Da ist die nun vorhandene Planung einer Mobilfunk-Inhouse-Versorgung des Gebäudes an sich schon eine Herausforderung, jedoch endet es damit nicht.

Wir haben viele andere Gewerke dabei unterstützt, ihre Digitalisierung sinnvoll und betriebsoptimiert voranzutreiben. Beispielsweise haben wir eine einheitliche Virtualisierungsumgebung mit enthaltenem Storage- und Backup-System, eine automatisierte IPv4- und IPv6-Adressverwaltung und ein durchgängiges und sicheres Fernwartungssystem innerhalb unserer IT-Planung implementiert.

Außerdem haben wir in Zusammenarbeit mit dem Nachrichtentechnikplaner modernste Verkabelungssysteme in Glas und Kupfer mit zugehörigen Datenverteilerschranksystemen erarbeitet.

Unsere Mitwirkung bei der raumklimatischen Auslegung der EDV-Verteilerräume z. B. mit entstehenden Wärmelasten von Power over Ethernet (PoE) und die Auslegung von elektrischen Anschlüssen für EDV-Verteilerschränke ist da eher obligatorisch.

Eine besondere Herausforderung ist die Beratung der Gebäudenutzer, die ein ganz spezielles und herausforderndes Nutzerkonzept entwickelt haben. Dieses Nutzerkonzept verlangt einen hohen Digitalisierungsgrad des Gebäudes beginnend bei der IT-Infrastruktur über die digitalisierungsrelevanten Gewerke und Funktionen der Bibliothek und der Volkshochschule bis hin zur gebäudeeigenen APP, die sowohl institutionelle als auch kulturelle Funktionen des Gebäudes vereinen soll. In allen Aspekten sind wir seither mit unserem IT-Wissen gern gesehene und gehörte Teilnehmer von Arbeits- und Lenkungskreisen.

Weshalb war die WLAN-Planung eine besondere Herausforderung?

Die herausforderndste Anforderung ist die Auslegung für eine großflächige Augmented- und Virtual-Reality-Nutzung im Rahmen von Seminarangeboten der Volkshochschule oder während Veranstaltungen und Events. Es ist geplant, über das gesamte Gebäude verteilt in allen öffentlichen Bereichen sehr viele VR-Brillen parallel einzusetzen. So sollen zum Beispiel in mehreren gleichzeitig stattfindenden Volkshochschulkursen die Teilnehmer mit VR/AR-Brillen arbeiten können. Die hieraus entstehenden Herausforderungen an die kabelgebundene und kabellose Netzwerkinfrastruktur sind immens und liegen vor allem in den Bereichen verfügbare Bitrate (oder Bandbreite) und der üblichen Qualitätsparameter des Netzwerks Jitter, Packet Loss und Round Trip Delay (Latenz).

Warum ist das so? Insbesondere VR/AR-Brillen stellen die Inhalte in unmittelbarer Nähe des Sichtfelds dar und das genau auf der Nase des Nutzers. So fallen sämtliche Pixelfehler oder Bildruckler direkt auf und schmälern das immersive Digitalisierungserlebnis. Da Inhalte durchaus auch im Internet als Streaming-Angebot – nicht zuletzt in 4K-Qualität – verfügbar sind, muss eine sehr gute Netzwerkverbindung „Ende-zu-Ende“ bereitgestellt werden. Das umfasst neben der WLAN-Infrastruktur auch die verkabelte Infrastruktur über Accessports, Uplink Ports und nicht zu vergessen die Firewall-Umgebung bis hin zum leistungsfähigen Internetanschluss.

WLAN-seitig stellt der vorgesehene, hohe Anteil an „Bring Your Own Device“ und Gebäudefunktionen auf Basis von Bluetooth Low Energie (BLE) für die Einbindung von digitalen Inhalten im Gebäude eine besondere Anforderung dar. Viele dieser – sagen wir – Dienste basieren auf dem 2,4-GHz-Band und sorgen dort für eine vergleichbar hohe Auslastung. Bei der für die VR/AR-Umgebung notwendigen Qualität des WLANs ist diese hohe Auslastung jedoch sehr hinderlich. Die Lösung ist die Verwendung des ab dem WiFi6e-Standard zur Verfügung stehenden 6-GHz-Bandes, was ein Frequenzkataster unter Ausschluss des 2,4-GHz-Bandes ermöglicht und so die geplante WLAN-Infrastruktur mit ungefähr 190 Accesspoints hinreichend leistungsfähig macht.

Welche Anforderungen bestanden bei der IT-Infrastrukturplanung hinsichtlich der Informationssicherheit?

Gerade bei einem öffentlichen Auftraggeber gelten konkrete Anforderungen an die Informationssicherheit des stadtinternen Verwaltungsnetzes, die sich am IT-Grundschutz des BSI orientieren. Es ist immer wieder eine spannende Herausforderung, eine sichere Infrastruktur zu konzipieren, die auf der einen Seite den öffentlichen Charakter des Gebäudes mit viel Internetverkehr über die Institutionen und Besucher und auf der einen Seite das Verwaltungsnetz mit seinen speziellen Regularien berücksichtigt. Das haben wir gelöst, indem unter anderem eine umfassende Netzwerkzugangskontrolle (NAC) und eine recht umfangreiche Netzsegmentierung sowie eine leistungsfähige P-A-P-Struktur mit enthaltenden Proxy-Diensten und Unified-Threat-Management-Funktionen der Firewalls vorgesehen wurde. Natürlich werden die technischen Maßnahmen gemäß der Schutzbedarfsanalyse aus der BSI-IT-Grundschutzmethodik abgeleitet.

ComConsult wurde ebenfalls damit beauftragt, eine Grundlagenermittlung für den Digitalisierungsbetrieb durchzuführen.

Genau. Die Planung einer ganzheitlichen Digitalisierung eines Gebäudes muss auch immer mit dem Blick auf den späteren Betrieb erfolgen. Es nützt dem späteren Gebäudebetreiber ja recht wenig, die bestmögliche Technik zur Umsetzung des total modernen Nutzungskonzepts verbaut zu haben und keiner kann die Systempflege erbringen oder damit umgehen, beispielsweise bei Support-Anfragen.

Deshalb ist es immer sinnvoll und wichtig, während des Planungsprozesses den Betrieb der gesamten Infrastruktur im Auge zu behalten. Wir verwenden den ITIL-Standard als Leitfaden, um relevante Teile zu identifizieren und nutzen sie als Grundlage für die weitere Entwicklung eines passenden Betriebskonzepts. Dieses Konzept orientiert sich weitgehend an den Möglichkeiten und Bedürfnissen der Organisation, die später den Betrieb übernimmt. Auch da ist es sinnvoll, diese Organisation nach dem Grundsatz „so wenig wie möglich, aber so viel wie nötig“ nicht zu überfordern.

Was waren die wichtigsten Anforderungen an ein Smart Building?

Zunächst gab es einen Beratungsprozess und wir stellten fest, dass die Stadt keine besonderen Anforderungen an ein Smart Building im Allgemeinen hatte, sondern dass es Anforderungen an Teilgewerke gab, wie zum Beispiel die Zutrittskontrolle, Smart Locker und People Counting. Unsere Aufgabe ist nun, diese Insellösungen nutzbar zu machen und sie in einer App abzubilden. Zusammen mit den Digitalisierungsplanern, dem Projektsteuerer und den Nutzern konkretisieren wir momentan die vielen einzelnen Komponenten.

Derzeit diskutieren wir das Thema Zutrittskontrolle. Hier wird es eine mehrteilige Lösung zum einen für die Mitarbeiter und zum anderen für die Open Library geben, denn die Bibliothek soll über die Öffnungszeiten des Gebäudes hinaus Tag und Nacht für deren Nutzer zugänglich sein. Dabei gilt es zu berücksichtigen, dass die Mitarbeiter eine höhere Sicherheitsstufe als die Besucher haben. Auch beim Thema Smart Locker ist zwischen der Nutzung von Besuchern, Mitarbeitern und Bibliotheksnutzern zu unterscheiden. Letztere bekommen die Möglichkeit, sich Büchertitel digital zu reservieren, die dann in das Schließfach gelegt werden und rund um die Uhr aus dem Smart Locker abgeholt werden können.

Um die maximal zugelassene Personenanzahl im Gebäude und in einzelnen Gebäudebereichen zu kontrollieren, ist People Counting, also ein Personenzählsystem, geplant. Zum Thema Videoüberwachung läuft zurzeit eine Machbarkeitsstudie. Weiterhin planen wir eine Lösung für die Diebstahlsicherung. Es gibt zwar heute schon ein Warensicherungssystem, ähnlich wie in Kaufhäusern für die Bibliothek zur Vermeidung von Diebstählen, doch sind wir mit dem Open-Library-Ansatz in einer völlig anderen Dimension, denn das Entsichern der geliehenen Waren kann dann nicht mehr klassisch an der Ausgabe erfolgen, sondern muss vollelektronisch ablaufen.

Wie ist die Vorgehensweise bei der Entwicklung der Anforderungsdefinitionen an die Gebäude-App?

Im ersten Schritt erstellen wir ein Lastenheft für die „Kultur- und Bildungs-App“. Das hat zunächst einmal gar nicht so viel mit Technik im Sinne von Infrastruktur zu tun. Hier geht es darum, verschiedene mediale Inhalte zusammenzutragen, zum Beispiel indem man Informationen über ausgestellte Kunstwerke in einem Museum über einen QR-Code abruft. Das Sammeln und Zusammenstellen von Wünschen, Vorstellungen und Ansprüchen der Nutzer erarbeiten wir in einem Planungsteam.

In diesem Team sitzt der Digitalisierungskoordinator der Stadt und jede Menge Fachgremien sind vertreten. Es gibt einen Digitalisierungsberater, der den Nutzern die vielfältigen Digitalisierungsmöglichkeiten vorstellt. Zur Arbeitsgruppe gehört auch ein User-Experience- und ein Content-Management-Berater. Hier geht es um die Fragen, welcher Content sinnvoll ist und wie er in einem Content-Management-System abgebildet und später in der App dargestellt wird. Das sind Dinge, mit denen wir uns von ComConsult nicht beschäftigen. Wir sind zuständig für die Planung der ganzheitlichen IT-Infrastruktur des Gebäudes, die auch die Einbindung der benötigten App-Funktionen aus geeigneten Cloud-Services ermöglichen muss. Darüber hinaus sind wir mit unserem technischen Verständnis und Wissen daran beteiligt, geeignete App-Umgebungen zur technischen Realisierung des Vorhabens im ersten Schritt der Lastenhefterstellung mit zu begleiten.

Warum ist der Austausch mit den Nutzern für einen IT-Planer wichtig?

Wir haben viele Gesprächskreise mit Vertretern von der Bibliothek und der Volkshochschule begleitet. Es werden viele Wünsche geäußert und es heißt dann oft: „Es müssen alle Anforderungen erfüllt werden, damit wir uns zukunftssicher aufstellen.“

Wir besprechen dann konkret, ob und wann es einen Bedarf gibt und wie die Vorstellungen im Sinne der technischen Anforderungsdefinition umzusetzen sind. Die Nutzer möchten auch weiterhin die bewährten Funktionen ihrer Bestandssysteme nutzen und es bestehen viele Angebote, die nach dem Umzug genauso weiterlaufen sollen. Jetzt stehen wir vor der Herausforderung, den Spagat so hinzubekommen, dass neue zukunftsfähige Angebote dazukommen müssen wie zum Beispiel der Bereich Augmented-Reality, damit das Haus für die Besucher und Nutzer interessant wird.

Was folgt nach Vorlage des App-Lastenheftes?

Das allseits vereinbarte Vorgehensmodell enthält Folgendes: Nach Vorlage des Lastenhefts wird für uns der Durchlauf der technischen und planungsrelevanten Ableitungen folgen, die dann mit den Nutzern diskutiert werden. Insbesondere die Diskussion ist ein wichtiger Bestandteil, denn viele der Beteiligten haben zwar eine sehr gute Idee von den zukünftigen Angeboten des Hauses und wie diese – sagen wir – vermarktet werden sollen, jedoch sind diese Menschen in den seltensten Fällen so technikaffin wie wir. Das ist nicht schlimm, denn insgesamt macht ein gutes Ergebnis die Mischung der Kompetenzen des gesamten Teams aus. Dieses Vorgehen ist übrigens dasselbe, wie es bereits mit dem Nutzungskonzept durchlaufen wurde.

Danach schauen wir uns mit den an der Beschaffung beteiligten Stellen an, welche Bestandsdienstleister und Bestandsverträge es gibt. Zum Beispiel betrachten wir den Bestandsdienstleister für das Library-Management-System und analysieren und dokumentieren, welche neuen zusätzlichen Funktionen für das Open-Library-Konzept dazukommen müssen, die es dann auf geeignetem Weg zu beschaffen gilt.

Was sind eure nächsten Schritte?

Es ist vorgesehen, 2024 alle Planungsarbeiten abzuschließen, 2025 in die Beschaffungsphase zu gehen und im Jahr 2026 die Umsetzung durchzuführen. Ob das alles so sportlich funktioniert, werden wir sehen. Bei einem so umfangreichen Vorhaben in einer Organisation mit vielen handelnden Protagonisten ist die Zielerreichung nicht immer leicht, aber wir bleiben optimistisch, denn bis dahin wird noch eine Menge Wasser den Rhein hinunterfließen.

Was ist für dich das Besondere an diesem Projekt?

Es gibt zwei Punkte, warum dieses Projekt außergewöhnlich ist. Zum einen ist es sehr interessant und spannend, dass wir in diesem Projekt nicht nur ein Teilthema bearbeiten, sondern dass wir einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen. Wir werden überall da, wo es Digitalisierungsthemen gibt, hinzugezogen und nach unserer Meinung gefragt. ComConsult ist bekannt dafür, dass die Ergebnisse immer sehr konkret, strukturiert und technisch gut aufbereitet sind, was gerade bei einer Stadtverwaltung gerne gesehen wird. Dass wir als leistungsfähiger und kompetenter Partner wahrgenommen werden, ist eine Wertschätzung, die sehr motivierend ist und es macht mir jeden Tag aufs Neue Spaß, an diesem großen Projekt mitzuwirken. Nicht zuletzt – und das ist der zweite Punkt – trägt auch der sehr gute kollegiale Umgang aller Beteiligten untereinander zu dieser positiven Stimmung bei. Das heißt jedoch nicht, dass zwischendrin nicht auch mal handfest diskutiert wird, jedoch immer mit dem Ziel im Blick und dass alle Beteiligten zur Zielerreichung benötigt werden.