Edge Computing in der Telekommunikation

Viele Telekommunikationsanbieter modernisieren ihre Netzwerke, um neue Einnahmequellen zu erschließen. Edge Computing spielt dabei eine wichtige Rolle. Insbesondere verschieben viele Serviceanbieter Workloads und Services vom Netzwerkkern (dem Rechenzentrum) zum Edge, und zwar in die Nähe von Points of Presence (POPs) und Central Offices.

Einer der größten Vorteile des Edge Computings besteht darin, dass die Auswirkungen der Latenz auf Anwendungen erheblich reduziert werden. So können mehr Anwendungen und Services im Netzwerk von einer reduzierten Latenz profitieren. Darüber hinaus wird auch die Nutzererfahrung vorhandener Anwendungen verbessert, insbesondere wenn Fortschritte in der 5G-Technologie gemacht wurden.

Für Telekommunikationsanbieter sind die Anwendungen und Services, die ihre Kunden in Edge-Netzwerken nutzen wollen, der Schlüssel zur Umsatzgenerierung. Doch der Erfolg hängt vom Aufbau des richtigen IT-Ökosystems sowie der Koordination zwischen Stakeholdern und Technologiepartnern ab.

Speziell die Telekommunikationsanbieter verfügen über die Glaubwürdigkeit, Kompetenz und Beziehungen, um diese Umsatzchancen auf dem Edge-Markt zu nutzen. Sie entwickeln die Plattformen und Services, die in der Lage sind, die große Konnektivität des Edge Computings mit hohen Bandbreiten zu nutzen. Davon profitieren auch ihre Kunden, die so die Anforderungen in den Bereichen der Gesundheitsversorgung, Notfallhilfe, Fertigungseffizienz, Verkehrsüberlastung und der industriellen Sicherheit erfüllen können.

Telekommunikationsanbieter stehen vor komplizierten Herausforderungen, die sie nur meistern können, wenn sie ihre Netzwerke modernisieren. Die Verbesserungsmöglichkeiten sind groß und reichen von der Vereinfachung des Netzwerkbetriebs bis zur Verbesserung der Flexibilität, Verfügbarkeit, Effizienz, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit. Gleichzeitig müssen die Latenzzeiten reduziert und die Reaktionszeiten von Anwendungen verbessert werden. Hierfür ist es erforderlich, dass Daten in der Nähe von Nutzern und Geräten verarbeitet und gespeichert werden.

Um die Flexibilität zu erhöhen, können Telekommunikationsanbieter Workloads optimieren und integrieren, die aus virtuellen Maschinen, Containern und Bare Metal-Knoten bestehen, auf denen Netzwerkfunktionen, Video-Streaming, Gaming, künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) sowie geschäftskritische Anwendungen ausgeführt werden.

Da beim Edge Computing die Ressourcen naturgemäß verteilt sind, können sowohl die Verfügbarkeit als auch die Resilienz von Telekommunikationsanbietern verbessert werden. Wird eine viel genutzte Funktion oder Anwendung lokal am Netzwerkrand ausgeführt, wirkt sich ein Fehler nicht auf die Verfügbarkeit an anderen Standorten aus. Bei einer zentralisierten Lösung wäre dies anders. Hier hätte ein Ausfall stärkere Auswirkungen auf alle Standorte. Telekommunikationsanbieter können auch ihre Resilienz verbessern. Wenn bei einer Funktion oder Anwendung an einem Standort ein Fehler auftritt, kann er durch die Ressourcen an einem oder mehreren Edge-Cloud-Standorten in der Nähe unterstützt werden, während eine Wiederherstellung durchgeführt wird. So werden Ausfallzeiten reduziert oder sogar vollständig eliminiert.

Telekommunikationsanbieter müssen darüber hinaus komplexe Compliance-Anforderungen für die Datenhoheit beachten, die die Migration und Speicherung lokal verarbeiteter Daten beim Edge Computing einschränken, wenn dabei Landes- oder nationale Grenzen überschritten werden. Da die produzierte Datenmenge schnell zunimmt, müssen Unternehmen ihre Skalierbarkeit dadurch verbessern, dass sie Rechenleistung an den Rand des Netzwerks verlagern. So lassen sich Kosten für die Bandbreite und Belastung von Netzwerken, Verbindungen und zentralen Rechenzentren reduzieren.  

Die Virtualisierung von Netzfunktionen ermöglicht es Telekommunikationsanbietern, Funktionen aus der Hardware zu abstrahieren. So können Standardserver für Funktionen verwendet werden, für die zuvor teure proprietäre Hardware erforderlich war. Durch Linux-Container und cloudnative Entwicklungsprozesse haben Telekommunikationsanbieter mittlerweile weitere Möglichkeiten, Funktionen zu abstrahieren und ihre Netzwerke zu modernisieren.

Einfach gesagt: Bei der Network Functions Virtualization (NFV) werden die Grundsätze der Unternehmens-IT-Virtualisierung auf die Use Cases von Netzwerkfunktionen übertragen. So wie es die Virtualisierung ermöglicht, verschiedene Aufgaben auf einem bestimmten Server auszuführen, ermöglicht die NFV die Ausführung von Netzwerkfunktionen auf Standardservern dadurch, dass diese Funktionen in Software extrahiert werden.

Container extrahieren auf ähnliche Weise Funktionen aus der Hardware, doch sind hierbei erheblich weniger Rechen- und Speicherressourcen erforderlich als bei virtuellen Maschinen. Außerdem lässt sich die Zuweisung von Containern einfacher ändern, und Container können schneller von einer Umgebung zur anderen verschoben werden. Dies liegt daran, dass lediglich die Anwendung und die Dateien paketiert werden, die für die Ausführung in einem Container erforderlich sind. Die zusätzliche Paketierung eines separaten Betriebssystems wie bei einer virtuellen Maschine ist in diesem Fall nicht erforderlich.

Zusammenfassend gilt also, dass Netzwerkbetreiber bei Anwendungen für Netzwerkfunktionen (egal ob virtuelle Maschinen oder Container) keine spezielle, in vielen Fällen proprietäre Hardware für jede Netzwerkfunktion benötigen. Die NFV verbessert die Skalierbarkeit und Agilität, da Service-Anbieter neue Netzwerk-Services und -Anwendungen nach Bedarf bereitstellen, indem sie bereits verfügbare Hardwareressourcen nutzen.

RANs (Radio Access Networks) sind wichtige Verbindungspunkte zwischen den Geräten von Endbenutzenden und dem Rest eines Betreibernetzwerks. Sie zeichnen für einen erheblichen Teil der Gesamtkosten eines Netzwerks verantwortlich, führen intensive und komplexe Verarbeitungen durch und werden immer stärker belastet, da die Anzahl von Edge- und 5G-Use Cases für Telco-Kunden steigt.

Die Virtualisierung der Netzfunktionen hat es den Telekommunikationsanbietern ermöglicht, ihre Netzwerke zu modernisieren. Ähnliches gilt für das RAN. Dies ist insbesondere wichtig, weil die Zukunft der Branche vom Übergang zum 5G-Netzwerk bestimmt sein wird. Bereits die laufende 5G-Netzwerktransformation hängt häufig von der Virtualisierung des RANs (vRAN) ab, und es wird zunehmend davon ausgegangen, dass sie containerbasiert und cloudnativ ist. 

Telekommunikationsanbieter können mithilfe von offenen RANs Netzwerkvorgänge vereinfachen und darüber hinaus ihre Flexibilität, Verfügbarkeit und Effizienz verbessern. Gleichzeitig werden immer mehr Geräte und Anwendungen bedient, für die auch eine große Bandbreite erforderlich ist. Cloudnative und containerbasierte Open RAN-Lösungen sind meist günstiger und ermöglichen benutzerfreundlichere Upgrades und Änderungen, horizontale Skalierungen und weniger Anbieterbindung als VM-basierte Lösungen.

Die Implementierung von Edge-Lösungen in großem Umfang stellt die Telekommunikationsanbieter vor besondere Herausforderungen. Technisch gesehen und mit dem richtigen Ansatz können Edge-Technologien mit denselben Tools und Prozessen wie in einer zentralisierten Infrastruktur verwaltet werden. Neue Anforderungen entstehen allerdings durch die Automatisierung der Provisionierung, die Verwaltung und die Orchestrierung von Hunderten und manchmal Zehntausenden von Websites mit möglichst wenigen (oder gar keinen) IT-Beschäftigten. 

Darüber hinaus haben unterschiedliche Edge-Stufen unterschiedliche Anforderungen, u. a. in Bezug auf die Größe der Hardware, die schwierigen physischen Umgebungen und die Kosten. Häufig ist ein einzelner Anbieter nicht in der Lage, eine End-to-End-Lösung bereitzustellen. Dadurch wird die Interoperabilität zwischen Komponenten von verschiedenen Anbietern zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor.

Um Unternehmen bei der Planung, Einführung und Implementierung der technologischen Transformation zu unterstützen, die erforderlich ist, um in der heutigen Zeit wettbewerbsfähig zu bleiben, hat Red Hat seine Open-Hybrid-Cloud-Lösungen mit den Plattformen Red Hat Enterprise Linux (RHEL) und OpenShift bis an den Netzwerkrand erweitert. Zu diesen Funktionen gehören: Erstellung von Images mit geringem Aufwand, Topologie-Optionen für Edge-Deployments, Remote Mirroring von Geräte-Updates beim Aus- und Einschalten oder bei Neustarts (Begrenzung der Ausfallzeit), automatisierte Wireless-Updates für Geräte mit niedriger Konnektivität sowie intelligente Rollbacks, um Ausfallzeiten zu verhindern, wenn es bei Updates zu Produktionsproblemen kommt.

Wenn ein Serviceanbieter mobile Workloads näher an die Endbenutzenden verschiebt und so den Durchsatz steigert und die Latenz verringert, kann von einer neuen Art der mobilen Architektur ausgegangen werden. Diese Architektur wird als Mobile Edge Computing oder Multi-Access Edge Computing (MEC) bezeichnet und bietet am Rand des mobilen Netzwerks, also näher an den mobilen Endbenutzenden, eine Anwendungs-Service-Umgebung für Telco-Kunden.

Mit MEC wird das RAN für Anwendungsentwicklungsteams und Inhalts-Anbieter zugänglich. Es ermöglicht ihnen die Nutzung von Edge Computing nicht nur auf Anwendungsebene, sondern auch auf der niedrigeren Ebene der Netzwerkfunktionen und Informationsverarbeitung.

Darüber hinaus bietet OpenShift nun mehr Optionen für Telekommunikationsanbieter bei der Einführung von Edge-Deployments: Es gibt erweiterten Support für Eventing- und Remote-Worker-Knoten, wodurch die Platzierung einzelner Worker-Knoten an Remote-Standorten ermöglicht wird, die wiederum von zentralisierten Knoten verwaltet werden können (wie in Rechenzentren). Diese Funktionen bauen weiter auf unserem expandierenden Edge-Partnernetzwerk auf, zu dem Samsung und NVIDIA zählen, und sie gelten für eine große Bandbreite unternehmerischer Use Cases, beispielsweise KI und 5G. Außerdem erweitern sie unser großes Spektrum unterstützter Umgebungen, darunter branchenführende Public Clouds sowie verschiedene Architekturen in Rechenzentren.

Zu den Edge-Computing-Lösungen zählen verschiedene Technologien, z. B. verschiedene Hardware- und Softwareplattformen. Es gibt zahlreiche Anbieter, deren Edge-Lösungen nur auf dem eigenen Stack oder der eigenen Plattform funktionieren. Das Open Source-Konzept von Red Hat umfasst RHEL als edge-optimiertes Betriebssystem, OpenShift als Container-Plattform für Edge Computing und Red Hat Advanced Cluster Management (ACM) als Multi-Cluster Control Plane. Dieses Portfolio setzt bei der Edge-Verwaltung auf Zero-Touch/Lights-Out-Funktionen und auf mehr Interoperabilität, was eine Anbieterbindung verhindert. So wird eine gemeinsame Nutzung der benötigten Komponenten von verschiedenen Drittanbietern ermöglicht, und unsere Lösungen können noch besser auf den Kunden zugeschnitten werden. 

Unsere Open Source-Lösungen unterstützen Änderungen an den Kernnetzwerken und den unterstützenden Systemen durch ihre Benutzerfreundlichkeit, Flexibilität, Skalierbarkeit und eine höhere Sicherheit. Darüber hinaus können sie in allen relevanten Public Clouds und Compute Hardwaresystemen ausgeführt werden. Außerdem arbeiten wir mit einem großen Technologie- und Community-Partnernetzwerk zusammen, um den Anforderungen unserer Kunden und ihrer besonderen Umgebungen gerecht werden zu können.