Edge-Computing: Was ist das? Vorteile, Risiken und mehr

Edge Computing ist ein Framework für verteiltes Computing, das die Rechen- und Datenspeicherfunktionen von Unternehmenssoftware näher an die Benutzer oder Datenquellen bringt.

Das Ziel von Edge Computing ist es, die Latenz zwischen einem Benutzer und einem Server zu reduzieren und die Bandbreitennutzung einer Anwendung zu minimieren. Es wird geschätzt, dass 175 Zettabyte an Daten werden bis 2025 weltweit generiert, wobei Edge-Geräte mehr als die Hälfte der Gesamtmenge ausmachen.

Edge Computing ist keine standardisierte Technologie, sondern ein architektonischer Ansatz, eine Methode zur weiteren Optimierung von Rechenzentrums- und Cloud-Systemen.

Dieser Beitrag befasst sich mit Edge Computing, was es für das Internet im Allgemeinen, für die Infrastruktur und die Entwicklung zukünftiger Anwendungen bedeutet.

Eine kurze Geschichte

Das frühe Internet war einfach – Sie haben einen Server eingerichtet und Besucher kamen vorbei. Aber als das Web wuchs und schwere Medieninhalte wie Videos enthielt, begannen die Server überlastet zu werden, die Bandbreiten wurden verstopft und die Latenzzeiten stiegen an.

Um das Problem zu lösen, Netze zur Bereitstellung von Inhalten entwickelt, um eine geniale und dennoch praktische Lösung zu bieten. Sie könnten Ihre Website so beibehalten, wie sie war, aber die Bereitstellung umfangreicher Daten wie Videos auslagern. Content-Delivery-Netzwerke gibt es an mehreren Standorten, was es auch kleineren Unternehmen einfacher und kostengünstiger macht, ihr Website-Erlebnis zu optimieren.

Wenn ein Benutzer eine so optimierte Website besucht, zeigt der Unternehmensserver die Webseite wie gewohnt an. Wenn die Seite jedoch umfangreiche Daten enthält, wird ihr Standort einfach in den Code der Webseite aufgenommen, sodass die Seite die umfangreichen Daten direkt von diesem Standort laden kann.

Das Ergebnis ist, dass alles schneller geladen wird, da das Content Delivery Network, von dem der Browser das Video lädt, näher am Benutzer ist als der ursprüngliche Server des Unternehmens.

Edge Computing ist eine Weiterentwicklung dieser Methode. Hier rückt die Berechnung zeitkritischer oder latenzintoleranter Aufgaben näher an den Nutzer heran, da Internetnutzer und vernetzte Geräte mehr Daten produzieren als je zuvor.

So funktioniert Edge-Computing

Edge Computing ist eine Schicht zwischen einem Internetbenutzer und entweder dem Rechenzentrum einer Website oder der Cloud. Der Rand ist jede Computerinfrastruktur, die näher am Benutzer ist als ein Cloud-Rechenzentrum. Unternehmensanwendungen werden automatisch am Edge bereitgestellt, aktualisiert und beendet.

Als Technologie hat Edge Computing keinen Standard, was bedeutet, dass verschiedene Unternehmen es auf ihre einzigartige Weise implementieren. Die folgenden Features sind jedoch notwendig, um Edge Computing zu implementieren.

• Cloud – Ihr Core-Computing-System. Dies kann ein Dienst wie AWS, Google Cloud oder Ihre eigene private Cloud sein.
  
• Kantenknoten – Dies ist jedes Hardwaresystem, das Code ausführen und über das Internet eine Verbindung zum Cloud-Rechenzentrum herstellen kann.
  
• Verwaltungsplattform – Eine Softwareanwendung oder ein Betriebssystem zur Verwaltung der Softwarebereitstellung und -verwaltung über alle Edge-Knoten und die Cloud hinweg.
  
• Automation – Lastenausgleich zwischen Ihrer Cloud und Ihren Edge-Knoten. Ein System, das bei Bedarf und ohne menschliches Zutun die richtige Anwendung auf dem richtigen Edge-Knoten bereitstellt und beendet. Hier gewinnen Containerisierungsansätze wie Kubernetes.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Edge Computing zu implementieren:

1. Cloud-Dienste – Große Cloud-Computing-Plattformen von Cumolocity zu AWS und Azure alle verfügen über integrierte Dienste, die die Implementierung von Edge Computing vereinfachen.
   
2. DIY-Architektur – Hier müssen Sie Ihre Hardware- und Software-Serversysteme selbst einrichten. Red Hat bietet ein hybrides Cloud-Betriebssystem namens OpenShift und eine leichtere Version namens Gerätekante das ist ideal zum Erstellen von Randknoten.

Die Vorteile von Edge-Computing

Die Möglichkeit, Ihre Anwendungen am Edge zu hosten, bietet viele Vorteile für eine Vielzahl von Anwendungen. Zu diesen Vorteilen gehören:

1. Latenzreduzierung – Edge-Computing-Knoten, die näher an Edge-Geräten liegen, bedeuten weniger Latenz (die Zeit, die Daten benötigen, um von einem Gerät zum Server und zurück zu gelangen).
   
2. Verbesserte betriebliche Effizienz – Durch die Nutzung geringerer Latenzen am Edge und die Kombination mit den maximalen Rechenressourcen der Cloud kann die Systemeffizienz maximiert werden.
   
3. Verbesserte Zuverlässigkeit – Systeme, die sowohl eine Core-Cloud als auch Edge-Knoten verwenden, sind dadurch robuster und zuverlässiger.
   
4. Niedrigere Bandbreitenkosten – Weniger Daten über das Internet an das Cloud-Rechenzentrum eines Unternehmens senden zu müssen, kann je nach Anwendung zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.
   
5. Einhaltung von Vorschriften – Die Möglichkeit, die Daten der Nutzer vor Ort verarbeiten zu lassen, kann Unternehmen dabei helfen, Datenschutzbestimmungen einzuhalten.

Herausforderungen & Risiken

Edge Computing bringt auch seine Herausforderungen mit sich und die wichtigsten sind:

1. Größere Angriffsfläche – Ein System, das über mehrere Knoten verteilt ist, schafft eine größere Angriffsfläche für potenzielle Angriffe. Dies kann von der Infrastruktur reichen Sicherheitdienst zu Datenschutzproblemen der Benutzer.
   
2. Erhöhte Sicherheitsherausforderungen – Die Wartung der Infrastruktur an mehreren Standorten stellt mehr Sicherheitsherausforderungen dar, als beispielsweise ein einzelnes Rechenzentrum physisch sichern zu müssen.
   
3. Begrenzte Rechenkapazität – Die typische Edge-Infrastruktur bietet viel weniger Rechenkapazitäten als eine Cloud-Umgebung, was die Cloud zur ersten Option für streng rechenintensive Anwendungen macht.

Edge-Computing vs. Cloud-Computing

Der Rand ist Teil der Wolke. Es ist ein ähnlicher Dienst, der physisch näher am Benutzer ist, eine Erweiterung der Cloud, die die Recheneffizienz verbessert, indem sie zeitkritische Aufgaben übernimmt.

Sie können keine Edge-Architektur haben, ohne zuerst eine Cloud zu haben. Darüber hinaus hat die Cloud ihre Vorteile gegenüber dem Rand, sobald Zeit- und Latenzprobleme nicht kritisch sind.

Edge-Computing vs. künstliche Intelligenz

Manche künstliche Intelligenz Anwendungen wie Sicherheits- und ID-Systeme können enorm von Netzwerken mit niedriger Latenz profitieren. Edge Computing ermöglicht es, Machine-Learning-Modelle direkt in der Nähe der Edge-Geräte auszuführen, die die Daten generieren.

Zu den Vorteilen gehören schnellere Reaktionszeiten, geringerer Bandbreitenverbrauch und verbesserte Sicherheit. Edge-Computing und AI sind komplementäre Technologien, die sich wahrscheinlich weiterhin gegenseitig verstärken werden.

Edge-Computing im Vergleich zu 5G-Netzwerken

5G-Netzwerke versprechen höhere Geschwindigkeiten und geringere Latenzzeiten, aber ein durchschnittlicher Roundtrip von einem Benutzer zu einem Cloud-Rechenzentrum und zurück zum Benutzer dauert 100–300 ms. Das bedeutet, dass 5G-Netze alleine nur höhere Geschwindigkeiten bieten können, aber keine geringeren Latenzen.

Um die Latenzzeiten zu verkürzen, benötigen 5G-Netzwerke eine Edge-Computing-Integration, um die Latenz von 10 bis 20 ms zu erreichen, die sie zum Leuchten bringen würde. Nur bei diesen niedrigeren Latenzen werden autonome Fahrzeuge, Industriemaschinen und viele andere reale Anwendungen realisierbar.

Beliebte Edge-Geräte

Edge-Geräte sammeln und verarbeiten Daten lokal, während sie mit ihrer physischen Umgebung interagieren oder andere nützliche Funktionen ausführen.

Die folgenden sind beliebte Gerätetypen, die von einer Edge-Computing-Architektur profitieren können:

1. Intelligente Lautsprecher
2. Smartphones
3. Roboter
4. Smartwatches
5. IoT-Geräte (Internet of Things)
6. Autonome Fahrzeuge
7. Point-of-Sales (POS)-Systeme

Edge-Computing-Anwendungen

Eine Vielzahl von Branchen kann von der Integration von Edge Computing profitieren. Hier sind einige:

1. Smart Grids für eine effiziente Stromerzeugung und -verteilung.
2. Smart Homes, die sich an den Bedürfnissen ihrer Bewohner orientieren.
3. Intelligente Städte mit Infrastrukturüberwachung, Transport und Sicherheitsanwendungen.
4. Moderne Landwirtschaftssysteme mit IoT-Sensoren und Klimatisierung zur Ertragssteigerung.
5. Verkehrsmanagement in Städten.
6. Autonome Navigationsdienste für Drohnen, Autos und militärische Anwendungen.
7. Fernüberwachung von Anlagen, wie z. B. Öl- und Gasanlagen.
8. Produktionsanlagen, die Industrie 4.0-Prinzipien integrieren.
9. Verwaltung von Einzelhandelsgeschäften und Warenlagern.
10. Patientenüberwachungssysteme für Krankenhäuser.
11. Vorausschauende Wartung von Hightech-Produkten wie Motoren.
12. Sprach- und Audioverarbeitungsanwendungen.
13. Anwendungen für maschinelles Lernen.
14. Virtual- und Augmented-Reality-Systeme.
15. Verbesserte Sicherheitsanwendungen.
16. Streaming- und Inhaltsbereitstellungsdienste.

Infrastruktur- und Serviceanbieter

Je nachdem, wie Sie Edge Computing angehen möchten, gibt es verschiedene Dienstanbieter mit einzigartigen Lösungen. Hier sind die Top-Unternehmen.

• KubeEdge - Open Source Containerisierungslösung für Edge-Geräte.
• Red Hat OpenShift – Verteiltes Cloud-Betriebssystem.
• Alef Private Edge – Plug-and-Play-Edge-as-a-Service-Angebot.
• Azure IoT Edge – IoT Edge von Microsoft.
• Cumolocity – Vollständig verwaltetes Cloud- und Edge-Computing-as-a-Service.
• ClearBlade – Edge-Computing-Softwarelösung.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Schlussfolgerung

Am Ende dieser Untersuchung des Edge-Computing und seiner vielen Vorteile und Anwendungen sollte klar sein, dass die Praxis hier bleiben wird und nur weiter wachsen kann.

Obwohl verschiedene Branchen unterschiedliche Anforderungen haben, ist es wahrscheinlich im besten Interesse Ihres Unternehmens, Möglichkeiten zu finden, Edge Computing zu nutzen, bevor Ihre Konkurrenz dies tut.