Technologische Entwicklungen ermöglichen es, Bedürfnisse von Unternehmen und Verbrauchern zu befriedigen und die Lebensqualität jedes Einzelnen zu erhöhen. Der Trend im digitalen Zeitalter heißt Vernetzung. Damit ist der Informationsaustausch im engeren Sinne zwischen Personen und im weiteren Sinne zwischen Endgeräten, wie Maschinen, Fahrzeugen und Infrastrukturelementen gemeint (vergleiche hierzu auch Synthesebericht Digitalisierung und Vernetzung). Damit die richtigen Daten am richtigen Ort zur richtigen Zeit in Echtzeit beim richtigen Empfänger verfügbar sind, müssen eine Reihe technologischer Lösungen vorliegen, die in ihrer Gesamtheit den Wunsch nach digitaler Kommunikation erfüllen. Für einen funktionierenden Informationstransfer bedarf es der Zusammenarbeit unterschiedlicher Akteure, die im Rahmen ihrer Möglichkeiten politische, rechtliche, gesellschaftliche, technische und wirtschaftliche Konzepte für neue Technologien erarbeiten. Ziel ist dabei die Erhöhung der Leistungsfähigkeit digitaler Dienste und Infrastrukturen zur Vernetzung aller Elemente von Verkehrssystemen. Die Bedeutung von Technologieentwicklungen für die beteiligten Akteure geht immer mit Entscheidungen anderer Marktakteure einher und wird im Folgenden dargelegt.

Die Anforderungen der Nutzer an die mobile Kommunikation prägen die Technologieentwicklungen aller Akteure der Informations- und Kommunikationsbranche. Die Nutzer benötigen Hightech-Endgeräte, die ihnen hochauflösendes Fernsehen oder Videotelefonie sowie einen Zugriff auf Daten im Internet, in der Cloud und eine jederzeit und überall mögliche, sogenannte ubiquitäre, Interaktivität ermöglichen. Auf der anderen Seite ist auch für Unternehmen und Verbünde des öffentlichen Verkehrs die Vernetzung der Kunden untereinander sowie mit den Verkehrsunternehmen von großem Interesse. Der Datenaustausch zur aktuellen Verkehrslage oder zu Anschlussmöglichkeiten muss über verschiedene Kommunikationskanäle, wie beispielsweise soziale Netzwerke oder über eigene Applikationen, sichergestellt werden. Verkehrsverbünde können sich entscheiden, ob sie eigene Anwendungen entwickeln, bei denen nur Informationen zum eigenen Verbund abrufbar sind oder ob sie ihre Daten darüber hinaus in externe Diensteangebote, wie beispielsweise die Öffi- oder die SMART-WAY-App einfließen lassen möchten. Nur wenn Mobilfunkempfang und -zugang flächendeckend im Gebiet eines Verkehrsverbundes gewährleistet sind, können alle Mobilitätsnachfrager ihre Informationsbedürfnisse auch über diese Dienste befriedigen. Wird über eine externe Applikation kommuniziert, muss gewährleistet sein, dass einheitliche Schnittstellen zum Anwendungsbetreiber vorliegen.

Anwendungsentwickler setzen wiederum auf Technologieentwicklungen der Gerätehersteller auf. Die Inhalte der Dienste müssen für den Anwender praktikabel und hochauflösend auf dem Display darstellbar und möglichst geräteunabhängig abrufbar sein. Das heißt, die Kompatibilität der Endgeräte wird vorausgesetzt, vergleiche [Broy04]. Aufbauend auf den Innovations- und Technologieerweiterungen der Endgerätehersteller sind Entwickler bestrebt, Nutzeranforderungen umzusetzen und entsprechend erwartete Nutzungserlebnisse sicherzustellen.

Der Kampf um die Marktanteile von Herstellern mobiler Endgeräte wird bereits seit über zehn Jahren über Designwünsche der Kunden und über die Strategie, immer mehr Features in einem Gerät zu integrieren, ausgetragen, vergleiche [Broy04]. Dies wird besonders daran deutlich, dass sich in den vergangenen Jahren die Marktanteile der Hersteller von Mobiltelefonen drastisch verschoben haben. Hinzu kommt, dass die vielfältigen gerätegebundenen Zusatzfunktionen, wie integrierte Kamera, Organizer-Funktionen, Bluetooth-Verbindungen, integrierte MP3-Player zunehmend genutzt werden, vergleiche [Acta14]. Moderne Smartphones können neben der ursprünglichen Funktion von Mobiltelefonen, dem Telefonieren, heute zum Surfen im Internet, E-Mail-Senden und -Empfangen, Fotografieren, Videostreamen, Musikhören, Mobil-Fernsehen, Navigieren und anderem verwendet werden. Darüber hinaus sind sie mit einer sehr großen Anzahl von Sensoren ausgestattet, die weitere Diensteangebote ermöglichen. Endgerätehersteller müssen außerdem auf neue Technologien der Infrastruktur reagieren und stehen bei ihren Technologieentwicklungen damit in einem gewissen Abhängigkeitsverhältnis zu den Netzbetreibern. So benötigen Smartphonenutzer, die nach schnellem Internet streben und mit dem Mobilfunkstandard Long-Term-Evolution (LTE) surfen möchten, ein entsprechend LTE-fähiges mobiles Endgerät.

Aufgabe und Ziel von Netzbetreibern ist es, mobiles Internet ubiquitär mit möglichst hoher Bandbreite anzubieten, um den Informationsfluss zwischen den Endgeräten und dadurch den Akteuren untereinander zu gewährleisten. Im Juni 2015 wurden insgesamt Frequenzen im Umfang von 270 Megahertz aus den Bereichen 700, 900, 1500 sowie 1800 Megahertz versteigert. Der 900 und 1800 Megahertz-Bereich, der bereits für den Mobilfunk verwendet wird, musste aufgrund auslaufender Nutzungsrechte neu versteigert werden. Der 700-Megahertz-Bereich wird bisher für die Übertragung digitaler terrestrischer Fernsehprogramme (DVB-T) genutzt. Durch die anvisierte Umstellung auf die neue Generation der digitalen Videoübertragung (DVB-T2) werden diese frei und können dann für den Ausbau des schnellen mobilen Internets genutzt werden. Der 1500-Megahertz-Bereich war bisher für den Satellitenrundfunk reserviert und kann für den Ausbau von Mobilfunknetzen auf Basis des LTE-Standards verwendet werden, vergleiche [BnetzA15h]. Diese Frequenzen können nunmehr für mobile Funktechnologien genutzt werden, um bestehende Versorgungslücken, besonders im ländlichen Raum, zu schließen, vergleiche [Bitk08]. Ziel der Bundesregierung ist es, dadurch eine flächendeckende Versorgung mit Breitband-Internet zu erreichen. Die Frequenznutzungsrechte beinhalten deswegen Versorgungsverpflichtungen seitens der Mobilfunknetzbetreiber.

In Zeiten der Digitalisierung spielt der Staat für das Vorantreiben von Technologien eine bedeutende Rolle und sollte seine Gestaltungsmöglichkeiten bei der Weiterentwicklung der Vernetzung ausschöpfen. Deutschland liegt bei der Umsetzung der Digitalisierung derzeit hinter den USA, Japan und Korea, vergleiche [Welt15]. Stand 2022, liegt Deutschland auf Platz 19 in der digitalen Wettbewerbsfähigkeit [Stat22h]. Daher ist die öffentliche Hand bestrebt, dass neue Technologien durch Maßnahmen der zuständigen Akteure auf den Markt dringen, um die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft künftig sicherzustellen. Die flächendeckende Bereitstellung von schnellen Internetzugängen ist die Basis für die Entstehung technologischer Trends, die einerseits große Datenmengen erzeugen werden und andererseits deren Verarbeitung ermöglichen. Das Internet der Dinge, Big Data und Cloud-Computing sind derzeit intensiv diskutierte Ansätze, die leistungsfähige digitale Infrastrukturen und Dienste erfordern.

Das "Internet der Dinge" soll Geräte und Systeme so intelligent miteinander verbinden, dass sie selbstständig miteinander kommunizieren und die Basis für innovative Anwendungen bilden. Eine Voraussetzung ist die weitere Entwicklung der RFID-Funktechnologie, die Geräte eigenständig dazu bringt, bestimmte Vorgänge zu erfassen und notwendige Aktionen auszuführen. Für solch einen funktionierenden Datenaustausch von Geräten mit unterschiedlichen Schnittstellen müssen zudem einheitliche Normen und Standards besonders für Semantik und Syntax von Informationsinhalten eingeführt werden, vergleiche [VDE15a].

Unternehmen in Industrie und Handel stehen ständig vor der Herausforderung nach mehr Wirtschaftlichkeit, Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit. Diesen stehen heute vielfach große Datenmengen zur Verfügung, die verarbeitet werden müssen. Das weiterhin zu erwartende exponentiell steigende Volumen vielfältiger Informationen wie auch die Zahl der Datentypen erfordert neue Lösungen zur Datenverwertung, Kapazitätserweiterung und zur Entscheidungsvorbereitung komplexer, zeitkritischer Informationen. Gegenwärtig wird in diesem Zusammenhang Big Data als ein Ansatz zur Informationsverarbeitung diskutiert. Darunter wird "die Analyse großer Datenmengen aus vielfältigen Quellen in hoher Geschwindigkeit mit dem Ziel, wirtschaftlichen Nutzen zu erzeugen" [Bitk12b] verstanden. Big Data kommt unter anderem bei der Optimierung des Verkehrsmanagements in Ballungszentren zum Einsatz und soll als Streaming-Technologie Echtzeitinformationen über Verkehrszustände generieren, vergleiche [Bitk14].

Zunehmend werden zum Beispiel Softwareanwendungen nicht mehr auf Arbeitsplatzrechnern oder auf internen Betriebsservern installiert, sondern werden auf entfernten Rechnerstrukturen, der sogenannten Cloud, genutzt. Gleiches gilt für das Speichern von Daten. Dieser Trend des Cloud-Computings wird durch die steigende Nachfrage nach der jederzeitigen Verfügbarkeit von Anwendungen und Daten unabhängig vom genutzten Endgerät und Ort verstärkt.