Edge-as-a-Service Sorgenfrei zur passgenauen Edge-Infrastruktur

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Der Bedarf an Rechen- und Speicherkapazitäten am Edge wächst, weil viele Anwendungen in kritischen Branchen von schnellen Datenauswertungen abhängen. Doch der Aufbau und Betrieb der Infrastrukturen ist komplex – sie als Service zu beziehen, reduziert Aufwand und Risiken.

Das IoT ist gerade dabei, zahlreiche Branchen zu revolutionieren. In der Produktion beispielsweise stimmen sich Roboter und andere Maschinen immer häufiger selbstständig über einzelne Fertigungsschritte ab, während Kameras und Sensoren über die Abläufe und Fertigungsbedingungen wachen. In der Logistik wiederum sorgen smarte Lagersysteme und selbstfahrende Fahrzeuge dafür, dass Materialien, Teile oder Produkte zur richtigen Zeit am richtigen Ort sind. Darüber hinaus helfen Roboter und Drohnen beim Schutz weitläufiger Firmengelände, indem sie rund um die Uhr an deren Grenzen entlang patrouillieren, und unterstützen bei der Inspektion und Reparatur von Brücken oder Industrieanlagen. Und im Gesundheitswesen lässt sich die Versorgung von Patienten unter anderem durch die zunehmende Vernetzung von medizinischen Geräten und neue Datenlieferanten wie Wearables oder Kameras deutlich verbessern.

Letztlich sind der Fantasie kaum Grenzen gesetzt, da das IoT schier endlose Möglichkeiten bietet. Umsetzen lassen sich viele Anwendungsfälle allerdings nur, wenn am Edge – also dort, wo die Daten anfallen – schnelle Netzwerke existieren und ausreichend Speicher- sowie Rechenkapazitäten bereitstehen. Schließlich fehlt für eine Übertragung in die Cloud oder in ein zentrales Rechenzentrum und das Warten auf eine Rückmeldung meist die Zeit. Ein Fertigungsroboter zum Beispiel muss sofort stoppen, wenn ein Mitarbeiter in seinen Arbeitsbereich tritt, und auch wenn Fertigungsparameter abweichen, ein Transportfahrzeug Ladung verliert oder sich die Vitalwerte von Patienten verändern, sind umgehende Reaktionen gefragt.

Nicht immer geht es beim Edge Computing jedoch um Echtzeit: Manchmal wollen Unternehmen lediglich die Übertragung riesiger Datenmengen in die Cloud vermeiden oder benötigen eine Datenverarbeitung, die auch dann noch zuverlässig funktioniert, wenn Internet-Verbindungen oder Cloud-Services gestört sind.

experte Datenfilter am Netzwerkrand

Edge Computing auf dem Vormarsch: KI und IoT beschleunigen den Trend

Es fehlt an Wissen, Erfahrung und Personal

Der Aufbau und Betrieb von Edge-Infrastrukturen ist komplex und kann Unternehmen schnell überfordern. Zumeist fehlt es an Wissen, Erfahrung und Fachkräften aus ganz unterschiedlichen Bereichen. Da wären etwa moderne Drahtlos-Technologien wie 5G, Wi-Fi 6 oder Lorawan, ohne die sich bewegliche Systeme nicht vernetzten lassen und die oft auch kostengünstiger als kabelgebundene Netzwerke sind. Mit ihnen hatten Unternehmen aus der Industrie, Logistik oder dem Gesundheitswesen in der Vergangenheit kaum zu tun – insbesondere privater Mobilfunk ist völliges Neuland, da das Thema bislang ausschließlich öffentliche Mobilfunkanbieter betraf. Erst mit der jüngsten Mobilfunkgeneration 5G ist der Aufbau privater Netze möglich, doch die entsprechenden Experten sind noch äußerst rar.

Dazu kommen viele neuartige IT-Komponenten wie Sensoren und Roboter sowie fortschrittliche Technologien zur Virtualisierung und Orchestrierung der Infrastruktur, die nach spezialisiertem Personal verlangen. Personal, das sich nicht nur in den verschiedensten IT-Bereichen auskennen muss, um passende Architekturen zu konzeptionieren, zu schützen und zu pflegen, sondern auch Verständnis für die besonderen Anforderungen der OT an die Verfügbarkeit, Sicherheit und Integrität der Systeme benötigt. Immerhin wachsen am Edge die bislang getrennten Welten IT und OT zusammen.

Die lokalen Teams an Produktionsstandorten, Logistikzentren oder Krankenhäusern können die notwendige IT-Expertise in der Regel nicht einfach aufbauen – sie sind vor allem fachliche Experten. Die zentralen IT-Teams auf der anderen Seite haben meist nicht die Ressourcen, sich auch noch um eine heterogene Infrastruktur an mehreren Edge-Standorten sowie die darauf laufenden neuen Anwendungen zu kümmern. Daher wächst in vielen Firmen der Wunsch, zumindest die Edge-Infrastruktur an einen IT-Dienstleister auszulagern. Erste Edge-as-a-Service-Angebote sind seit Kurzem verfügbar und erlauben es Unternehmen, sich auf ihre Prozesse und Anwendungen zu konzentrieren. Der Dienstleister übernimmt den Aufbau und Betrieb der Infrastruktur und deren Integration in die bestehende Umgebung. Er stellt sicher, dass sie zu den jeweiligen Anforderungen passt und die vereinbarten Service-Level einhält. Ebenso sorgt der Dienstleister für den Schutz der Infrastruktur, denn falsch konfigurierte, mit alter Firmware ausgestattete oder nicht ausreichend vor physikalischen Zugriffen geschützte Geräte und Systeme am Edge stellen ein hohes Sicherheitsrisiko dar.

Eine enge Abstimmung ist notwendig

Mit Edge-as-a-Service reduzieren Unternehmen das Risiko, das komplexe Edge-Projekte nicht den gewünschten Nutzen bringen, erheblich. Zudem sparen sie sich die hohen Anfangsinvestitionen in den Aufbau der Infrastruktur, die bei fehlender Erfahrung leicht aus dem Ruder laufen können. Stattdessen zahlen sie monatlich gut planbare Beträge für die Nutzung der Infrastruktur und deren Verwaltung durch den Dienstleister. Dieser achtet darauf, die Hardware nicht überzuprovisionieren und effizient auszulasten, um alles wirtschaftlich zu betreiben. Dabei wählt er gut skalierbare Systeme aus, sodass er die Infrastruktur bei Bedarf einfach erweitern und damit steigende Anforderungen bedienen kann. Schließlich tun sich Unternehmen, die neu in die Welt von IoT, Edge Computing und Datenauswertungen mit KI einsteigen, üblicherweise schwer abzuschätzen, wie viel Speicherplatz und Rechenleistung sie in der Zukunft benötigen.

Datenverarbeitung am Netzwerkrand

Warum Edge Computing nur mit der richtigen Datenbank funktioniert

Gerade in der Anfangsphase der Projekte müssen Unternehmen und IT-Dienstleister sehr intensiv zusammenarbeiten, denn nur mit ausreichenden Informationen zu den Betriebsabläufen, den geplanten IoT-Anwendungen und den Anforderungen hinsichtlich Leistung, Verfügbarkeit, Nachhaltigkeit sowie Kosten, kann der Dienstleister geeignete Technologien und Architekturen auswählen. Geht es etwa um schnelle Reaktionen im Millisekundenbereich oder autonome Fahrzeuge, die beim Wechsel der Funkzelle nicht die Verbindung verlieren dürfen, führt kein Weg an 5G vorbei. Für das Tracking von Geräten, Hilfsmitteln und Ausrüstungsgegenständen reicht hingegen meist Wi-Fi 6, während Lorawan oft prädestiniert für das Zusammentragen von relativ datensparsamen Sensordaten ist.

Abhängig von den am Edge zu verarbeitenden Datenmengen und zu erwartenden Arbeitslasten fällt dann auch die Entscheidung für Lösungen mit Industrie-PCs (kurz: IPCs), hyperkonvergenten Appliances (kurz: HCI) oder klassischen Servern mit angebundenem Storage. HCI punktet mit einer tiefgehenden Integration von Hardware und Software, sodass sich die kompakten Systeme einfach verwalten lassen und gut skalieren. Allerdings lassen sich Storage und Compute nur parallel durch das Hinzustecken weiterer Appliances erweitern, sodass bei asymmetrischem Bedarf an Speicher und Rechenleistung eher Server und angepasste Storage-Lösungen zum Einsatz kommen. Sind KI-Anwendungen geplant, müssen die Server zudem oft mit leistungsstarken Grafikprozessoren (kurz: GPUs) und speziellen Software-Stacks ausgestattet sein.

Zu unflexibel, zu teuer, zu kompliziert zu bedienen

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Blaupausen erleichtern die Einführung

In der Regel besitzen Dienstleister verschiedene Blaupausen, die gut zusammenspielende und bewährte Komponenten und Systeme vereinen, deren Hersteller professionellen Support liefern und eine schnelle Versorgung mit Ersatzteilen garantieren. Aus diesen Blaupausen können sie dann relativ zügig eine Infrastruktur zusammenstellen, die exakt zu den Bedürfnissen des Unternehmens passt und sich optimal remote verwalten lässt. Das ist für beide Parteien wichtig, denn müssen immer wieder Techniker persönlich vor Ort tätig werden, ist das für den Dienstleister nicht effizient und für das Unternehmen störend.

Die Blaupausen umfassen neben den eigentlichen IT-Systemen auch die Virtualisierungsplattform und die Management-Tools, mit denen der Dienstleister die IT und das Unternehmen seine Workloads verwaltet. Ebenso gehören eine redundante Stromversorgung, die Netzwerkanbindung und Netzwerksegmentierung sowie IT-Sicherheit und physische Sicherheit dazu. Physische Sicherheit spielt bei Edge-Infrastrukturen eine große Rolle, da IoT-Geräte oft frei zugänglich sind und auch die IT-Systeme nicht in einem gut bewachten Rechenzentrum stehen. Hier helfen beispielsweise abschließbare Server-Racks oder Zutrittskontrollen zu den Server-Räumen.

Zudem wird der Dienstleister moderne Zero-Trust-Konzepte umsetzen, die sich beim Schutz verteilter Infrastrukturen ohne klassischen Netzwerkperimeter bewährt haben. Solche Konzepte setzen auf eine minimale Rechtevergabe und strenge Zugriffskontrollen, um sicherzustellen, dass sowohl menschliche Benutzer als auch Anwendungen und IoT-Geräte tatsächlich nur Zugang zu benötigten Ressourcen erhalten. Das schränkt den Missbrauch von Accounts durch Cyberkriminelle ein und verhindert die Ausbreitung von Malware. Darüber hinaus vermag auch ein privates 5G-Netz das Sicherheitsniveau zu erhöhen, weil individuelle Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt werden können und Daten nicht das Firmengelände verlassen.

Intelligent Edge Layer

Die kluge und kreative Art der Integration von Edge, IT und Cloud

Der Wunsch nach mehr kommt schnell

Steht die Infrastruktur, sorgt der IT-Dienstleister für einen reibungslosen Betrieb. Er kümmert sich um alle Aspekte vom Monitoring der gesamten Edge-Umgebung über das Traffic-Routing bis hin zur Aktualisierung und Erweiterung der Systeme. Letzteres ist bisweilen überraschend schnell notwendig, wenn Unternehmen die ersten Anwendungsfälle erfolgreich umgesetzt haben und darauf brennen, weitere IoT-Anwendungen einzuführen. Die Infrastruktur braucht ihnen in diesem Fall kein Kopfzerbrechen zu bereiten – sie funktioniert einfach, quasi als Rundum-sorglos-Paket des IT-Dienstleisters. Die Unternehmen können ihren Fokus daher dank Edge as a Service ganz auf die Verbesserung von Produkten und Prozessen oder den Aufbau neuer Geschäftsmodelle richten.

* Marcus Giehrl ist Practice Director Innovations and Smart Technologies bei NTT.

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