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Smart Cities, autonome Fahrzeuge sowie neue Mobilitätsdienste verändern die Art und Weise, wie sich Menschen von einem Punkt zum anderen bewegen. Darüber hinaus ermöglichen automatisierte Transportfahrzeuge effiziente Abläufe in Lagerhallen und an Logistik-Hubs. Erst mit leistungsfähigen Edge-Rechenzentren sind Unternehmen in der Lage, die dabei entstehenden Datenströme in Echtzeit zu verarbeiten.
Mit Edge-Rechenzentren entsteht eine dezentral verteilte IT-Infrastruktur, die Unternehmen benötigen, um Datenströme am Ort der Entstehung verzögerungsfrei zu verarbeiten. Somit lassen sich vernetzte Transportwagen in Lagerhallen steuern, Maschinen in einem Internet der Dinge überwachen und der Verkehrsfluss in einer Smart City gezielt optimieren. Edge-Systeme sind außerdem mit Cloud-Rechenzentren verbunden, da dort eine nachgelagerte Verarbeitung stattfindet. Software-Anwendungen in angeschlossenen Rechenzentren nutzen diese hochaktuellen Daten, um Analysen durchzuführen, beispielsweise für Predictive Maintenance oder für Vorhersagen zum Verkehrsaufkommen.
Marktanalysten von IDC gehen davon aus, dass im Jahr 2019 bereits 40 Prozent der Daten aus dem Internet der Dinge von Edge-IT-Systemen verarbeitet und analysiert werden könnten. Einer der wichtigsten Treiber hierfür ist der neue 5G-Mobilfunkstandard, auf dessen Basis in Netzen das Datenvolumen im Vergleich zu 4G/LTE nochmals drastisch erhöht werden kann. Künftig sind Datenraten von bis zu 10 GBit/sec möglich. Industrie-Applikationen nutzen die 5G-Eigenschaften wie hohe Zuverlässigkeit und Echtzeitfähigkeit, mehr Datendurchsatz, geringe Latenz, wesentlich engere Vernetzung, größere Mobilität und IT-Security. So eignet sich der neue Standard gerade für alle mobilen Bereiche, sei es für mobile Roboter oder autonome Transportsysteme. Ebenso denkbar ist der Einsatz in Augmented-Reality-Anwendungen, die für Industrie 4.0 eine wachsende Bedeutung haben werden. Je mehr solcher Applikationen es gibt, desto mehr Bandbreite und kürzere Antwortzeiten sind erforderlich.
Ein Edge-Rechenzentrum ist so konzipiert, dass der Kunde dies über vorkonfigurierte, standardisierte Module an die benötigte Leistungsfähigkeit anpassen kann. Module für Klimatisierung und Stromversorgung sowie stabile IT-Racks und Sicherheitskomponenten sind bereits aufeinander abgestimmt. Dies ist gerade in rauen (Produktions-) Umgebungen essentiell. Wichtig ist dabei, dass IT-Schränke über eine hohe Schutzklasse wie zum Beispiel IP 55 verfügen, die die empfindlichen IT-Systeme gegen äußere Einflüsse wie Feuchte, Staub oder Schmutz und unbefugten Zugriff schützen.
Welche Arten von Edge-Datacentern gibt es?
Je nach Anforderung und Einsatzgebiet gibt es ganz unterschiedliche Leistungsklassen von Edge-Systemen. Diese übernehmen beispielsweise als Edge-Gateway Aufgaben zur Datenkonsolidierung direkt vor Ort und initiieren anschließend den Transfer in nachgelagerte Cloud-Rechenzentren. Aber auch erste Auswertungen nahe an der Datenquelle sind damit möglich. Kleinere Systeme übernehmen zum Beispiel die erste Aggregation von Sensordaten in einer Fertigungsstraße. Es sind aber auch Edge-Datacenter verfügbar, die als leistungsstarkes Rechenzentrum die Compute-Leistung an dem jeweiligen Standort erheblich steigern.
Die technologische Ausführung dieser Varianten kann ganz unterschiedlich ausfallen. Beispielsweise als einfacher Technikschrank oder auf Basis eines speziell gesicherten IT-Racks, das mit einer zusätzlichen Schutzhülle umgeben ist. Wer mehr Leistung benötigt, realisiert ein leistungsstarkes Edge-Datacenter auf Basis eines modularen Rechenzentrums-Container mit wetterfester- und feuerfester Ummantelung. Eine solche Lösung wird in direkter Nähe der Datenerzeugung innerhalb oder außerhalb von Gebäuden aufgestellt und unterstützt bei entsprechender Kühltechnologie eine Leistung von bis zu 35 kW pro IT-Rack.
Zu den generellen Vorteilen von IT-Containern zählen die Stabilität und Sicherheit durch die Verwendung von Stahlwänden sowie die hohe Mobilität der Lösung, die es erlaubt, leistungsfähige Rechenzentren sehr flexibel auf dem Firmengelände oder innerhalb von Fabrikhallen aufzustellen.
Anforderungen bestimmen die Konfiguration
Wer mehr Rechenleistung über Edge-Systeme vor Ort installieren möchte, sollte zunächst festlegen, welche Geschäftsziele damit verfolgt werden. Davon abgeleitet definieren Fach- und IT-Experten die benötigten Software-Anwendungen. Basierend auf diesem Anforderungskatalog ist es möglich, die Konfiguration eines Edge-Datacenters zu bestimmen. Eine Reihe von Kriterien sind hierbei zu beachten: So müssen Edge-Systeme schnell und unkompliziert einsetzbar sein, damit sich die Anforderungen aus den Fachbereichen zeitnah umsetzen lassen. Ideal ist ein Komplettsystem, das der Hersteller fertig montiert übergibt, das im Plug-&Play-Verfahren an Energieversorgung und Netzwerktechnik angeschlossen wird und bei dem die Kälteversorgung bereits implementiert ist.
Weiterhin sollte der Betrieb von Edge-Systemen automatisiert und weitgehend wartungsfrei erfolgen, um die laufenden Kosten zu verringern. Dafür ist ein umfassendes Monitoring notwendig, das die Stromversorgung, die Kühlung sowie eine Branderkennung und -löschung umfasst. Welche Schutzklasse für den physikalischen Schutz letztlich notwendig ist, entscheiden Faktoren wie der Standort oder die benötigte Ausfallsicherheit. Darüber hinaus ist es wichtig, ein Monitoring zu verwenden, das die Überwachung von Gehäuse- bzw. Rack-Türen ebenso umfasst wie von Seitenwänden. Elektronische Türschlösser erleichtern zudem die Auswertung, wann welche Mitarbeiter Zugriff auf die IT hatten. Bei einer Fernwartung oder Notfällen kann es notwendig sein, das System komplett herunterzufahren und dafür auch die Stromversorgung zu unterbrechen. Hierfür werden schaltbare PDUs (Power Distribution Unit) benötigt.
Für höchste Sicherheitsansprüche sollte sich ein Edge-Datacenter in einer Raum-in-Raum-Umgebung errichten lassen: Eine solche Sicherheitszelle bietet höchsten Schutz bei Bränden und bei starker Verschmutzung der Umgebung. Außerdem ist im Outdoor-Bereich darauf zu achten, dass die Schutzklasse einen sicheren IT-Betrieb in einem breiten Temperaturfenster unterstützt, beispielsweise von -20 °C bis +45 °C.
Edge-Systeme müssen schnell implementierbar und sicher sein
Für die vielfältigen Anforderungen wie Hochverfügbarkeit, Sicherheit und Skalierbarkeit haben Anbieter wie Rittal ein modulares Konzept entwickelt. Ähnlich wie in einem Baukastensystem, können Unternehmen die für ihre Anforderung geeignete Lösung zusammenstellen. Ein Beispiel für ein modular aufgebautes und flexibel skalierbares Edge-Rechenzentrum ist die Lösung Scalable Modular Data Center (SMDC), die von Rittal und IBM gemeinsam entwickelt wurde. Das Rechenzentrum ist in Varianten von zwei bis sechs Racks erhältlich und unterstützt Leistungen von bis zu 5 kW Pro IT-Rack. Die Edge-Lösung enthält das IT-Rack mit Schutzklasse IP20 oder IP55 sowie Kühlung, Stromverteilung und -absicherung, Brandfrüherkennung und -löschung sowie das Monitoring. Das Ergebnis ist eine vordefinierte Edge-Komplettlösung, die optional mit aktiven IT-Komponenten und as-a-Service-Leistungen ergänzt und schlüsselfertig geliefert wird. Damit gelingen der dezentrale Aufbau neuer IT-Infrastrukturen und der Einstieg in das Edge-Computing schnell und ohne Risiko.
Ausblick: Mobility as a Service
Es zeichnet sich ab, dass zukünftige Mobilitätskonzepte (MaaS – Mobility as a Service) den Menschen in den Mittelpunkt stellen und nicht mehr das Transportmedium. Dadurch wird es notwendig, Benutzerprofile und Bewegungsmuster der Kunden ständig zu aktualisieren, um dem Anwender jederzeit ein individualisiertes Transportangebot bereitstellen zu können. Für die individuelle Routen- und Reiseplanung verarbeitet die MaaS-Plattform eine sehr große Zahl an Parametern immer wieder neu und in Echtzeit, denn in einer chaotisch-dynamischen Umgebung wie in einer Großstadt gleicht kein Tag dem anderen. Wichtige Faktoren bei der Routenauswahl sind neben dem jeweils aktuellen Verkehrsaufkommen beispielsweise wechselnde Wetterbedingungen, ungeplante Tagesbaustellen, große Sport- oder Musikveranstaltungen, der Berufsverkehr inklusive Ferienzeiten und Feiertagen sowie plötzlich auftretende Straßensperrungen durch Unfälle. Diese und weitere persönliche Nutzerdaten, beispielsweise aus Smartphones, fließen in Echtzeit in das System ein, sodass für ein MaaS-Angebot in einer Smart City eine solide und verteilte IT-Infrastruktur benötigt wird, die sich über Edge-Systeme realisieren lässt.
Andreas Keiger, Executive Vice President Global Business Unit IT, Rittal, Herborn
