Was ist Edge Computing?

Was versteht man unter Edge Computing?

Im Vergleich zu herkömmlichen Computing-Konzepten bietet Edge Computing Organisationen und anderen Unternehmen die Möglichkeit, Daten mit Anwendungen schneller und effizienter zu verarbeiten. Früher erzeugten Peripheriegeräte riesige Datenmengen, die oft ungenutzt blieben. Wenn die IT-Architektur heute durch Mobile Computing und das Internet der Dinge (IoT) dezentralisiert werden kann, können Unternehmen sowohl nahezu in Echtzeit Informationen mit reduzierter Cloud-Server-Bandbreite und Latenz erhalten als auch eine zusätzliche Sicherheitsebene für sensible Daten.

Edge Computing markiert in vielen Aspekten den nächsten Evolutionsschritt im Cloud Computing, der durch die weltweite Verbreitung von 5G-Netzen ermöglicht wurde. Heutzutage können immer mehr Unternehmen umfassende Datenanalysen ohne die zuvor erforderliche IT-Infrastruktur nutzen. Edge-Computing kann für viele Bereiche eingesetzt werden, darunter Bereiche wie Sicherheit und medizinische Überwachung, Videokonferenzen, autonomes Fahren und die Verbesserung des Kundenerlebnisses.

Ein großer Teil der Technologie, die wir heute für Unterhaltungs- und Geschäftszwecke verwenden, von Inhaltsbereitstellungssystemen bis hin zu intelligenter Technologie, Spielen und 5G oder vorausschauender Wartung, beinhaltet irgendeine Form von Edge-Computing-Technologie. Musik- und Video-Streaming-Plattformen speichern beispielsweise häufig Daten, um die Latenz zu reduzieren, was dem Netzwerk eine größere Flexibilität bei der Handhabung des Benutzerdatenverkehrs verleiht.

Fertigungsunternehmen profitieren von Edge Computing, weil sie einen besseren Überblick über ihre Abläufe haben. Edge Computing ermöglicht es Betrieben, die Effizienz von Produktionslinien und Anlagen genau zu überwachen und manchmal Fehler zu erkennen, bevor sie auftreten. Dadurch können sie kostspielige Verzögerungen aufgrund von Ausfallzeiten vermeiden. Im Gesundheitswesen wird Edge-Computing in der Patientenversorgung eingesetzt, um Ärzten in Echtzeit einen besseren Überblick über die Gesundheit der Patienten zu geben. So müssen keine Dateninformationen zur Verarbeitung an eine Datenbank eines Drittanbieters gesendet werden. Gas- und Ölunternehmen wiederum können ihre Vermögenswerte kontrollieren und teure Komplikationen vermeiden.

Auch im der Implementierung von Smart-Home-Systemen kommen Edge Services zum Einsatz. Immer mehr Geräte müssen im lokalen Netzwerk kommunizieren und Daten verarbeiten, insbesondere Geräte wie Sprachassistenten. Ohne die Unterstützung dezentraler Rechenleistung könnten Google Assistant und Amazon Alexa viel länger brauchen, um Benutzerfragen zu beantworten.

Warum Edge Computing?

In der jüngeren Vergangenheit wurde die meiste Datenverarbeitung in Rechenzentren durchgeführt. Allerdings verursacht die räumliche Entfernung selbst Verzögerungen bei der Datenübertragung, was eine kurze Reaktionszeit verhindert. Beispielsweise sollte bei einer Übertragung im Millisekundenbereich das Rechenzentrum nicht weiter als 100 Kilometer vom Ursprungsort der Daten entfernt sein. Die Reaktionszeit kann erheblich verkürzt werden, indem der Rechnerstandort physisch näher an die Datenquelle verlegt wird. Gleichzeitig können Daten einer übergeordneten, globalen Analytik vorgefiltert und nur in der wirklich benötigten Form an das Rechenzentrum übermittelt werden, was eine effizientere Nutzung der verfügbaren Bandbreite ermöglicht.

Das Konzept des Edge Computings wurzelt in der Tatsache, dass die Datenmenge, die in Anwendungen des Internet of Things (Internet der Dinge, IoT) verarbeitet werden, exponentiell wächst. Insbesondere bei Anwendungen, die eine Reaktion in Echtzeit erfordern, ist es einfach nicht möglich, alle gesammelten Daten zur Echtzeit Datenverarbeitung an das Rechenzentrum zu übertragen. Zum einen werden die zu übertragenden Daten vorgefiltert, zum anderen werden die Berechnungen direkt vor Ort in unmittelbarer Nähe zu Sensoren und Aktoren durchgeführt. Edge Computing löst zwei Hauptprobleme des Internet of Things: Bandbreitenauslastung und Echtzeit-Antwort.

Dieser Ansatz ist nützlich, wenn Ressourcen verwendet werden, die nicht immer mit dem Netzwerk verbunden sind, wie beispielsweise Laptops, Smartphones, Controller, Tablets und Sensoren. Edge Computing umfasst zahlreiche Technologien wie mobile Datenerfassung, Sensornetzwerke, mobile Signaturanalyse, Peer-to-Peer- und Ad-hoc-Netzwerke. Dabei konzentriert sich Edge Computing jedoch weniger auf Endgeräte als darauf, Cloud-Ressourcen näher an Anwendungen zu bringen (Dezentralisierung). Die Intelligenz von Datenerfassungsgeräten und Sensoren ist deutlich gewachsen und dezentraler geworden. Die Verarbeitungselemente sind näher an den Sensor gerückt.

Was ist Edge to Cloud?

Edge wird als Prinzip der dezentralen Datenarchitektur verstanden. Beim Edge Computing werden Daten nicht nur in der Cloud, sondern weltweit dort verarbeitet, wo sie anfallen, also neben Produktionsprozessen. Dies ist von großer Bedeutung für Echtzeitanwendungen, wo es auf wenige Millisekunden Reaktionszeit (Latenz) ankommt und somit eine Verarbeitung in der Cloud zeitlich nicht möglich ist. Dieser Ansatz garantiert eine Nachbearbeitung in der Cloud.

Cloud-Dienste laufen in der Regel in großen Rechenzentren. Dies können Private Clouds sein, die vor Ort ausgeführt werden, oder Public Cloud Dienste von Anbietern wie Google Cloud, Amazon-Web-Services oder Microsoft Azure.

Während sich Cloud Computing bei datenintensiver Verarbeitung und Aufgaben wie KI-Training auszeichnet, führt es bei einigen Aufgaben zu Verzögerungen, da die Daten den ganzen Weg zum und vom Rechenzentrum zurücklegen müssen. In vielen Fällen können Unternehmen mit Edge Computing Echtzeitinformationen erhalten.

Eine Edge to Cloud-Strategie platziert intelligente Edge-Knoten näher an lokalen Ressourcen, Assets und Geräten, während es die Softwaredienste auf die gleiche Weise wie öffentliche Cloud-Dienste bereitstellen kann.

Was bedeutet Industrial Edge?

Industrial Edge steht für eine offene, sofort einsatzbereite Edge-Computing-Plattform, die aus Edge-Geräten, Edge-Verbindungen, Edge-Anwendungen sowie einer Anwendungs- und Geräteverwaltungsinfrastruktur besteht. Dies vereinfacht die Erfassung und Analyse von Daten von Industrieanlagen, ermöglicht eine schnellere und zuverlässigere Bereitstellung von Anwendungen auf dem Shopfloor und bietet ein zentralisiertes Geräte- und Anwendungsmanagement mit maximaler Skalierbarkeit und ohne Eingriff in das bestehende Automatisierungssystem (z. B. Anpassung der Steuerung Software). Sie entscheiden, welche Daten lokal bleiben und welche je nach Bedarf mit der Cloud-Lösung weiterverwendet werden können.

Cloud oder Edge-Computing? Diese Frage stellt sich bei Industrial Edge nicht: Je nach Anwendung kann man beides nutzen. Entweder holst Du die IT in den Außendienst oder Du sendest lokal verarbeitete Datenpakete zur Weiterverarbeitung in die Cloud. Die lokale Datenverarbeitung mit Industrial Edge ermöglicht die Speicherung und Analyse von Daten in Echtzeit direkt an der Maschine. Die zentralisierte Verwaltung von Edge Geräten und Anwendungen reduziert die Bereitstellungs- und Wartungskosten.

Mit Industrial kann manuelle Arbeit automatisiert werden, die mit der Bereitstellung, Verwaltung und dem Betrieb von Feldgeräten und Anwendungen in der Fertigung verbunden ist. Dadurch können die IT-Kosten deutlich gesenkt und die frei werdenden Ressourcen für die wertschöpfende Anwendungsentwicklung und Datenanalyse genutzt werden. Automatische Updates und Bereitstellungen reduzieren außerdem Sicherheitsrisiken und verbessern die Verfügbarkeit.

Was ist Edge-Gateway?

Ein Edge-Gateway ist ein lokales Gerät, das auf lokaler Ebene eine Verbindung beispielsweise zu industriellen Netzwerken herstellt. Zudem werden im Gateway Daten aus der Fabrik vorverarbeitet, analysiert, zusammengefasst und für die sichere Übertragung in die Cloud aufbereitet. Das Gateway selbst bietet Sicherheit. Es stellt eine Verbindung zu einem Edge-Broker her, um die zuvor definierten Daten zu übertragen. Um das Datenvolumen gering zu halten, erfolgt die Datenübertragung ereignisgesteuert über Ethernet, WLAN oder Mobilfunk.

Das Gateway ist in vielen verschiedenen Varianten erhältlich und deckt damit alle Anwendungsfälle ab. Herzstück des Systems ist der Hub mit einem Edge-Broker, der für einen sicheren Datentransfer zwischen Anlage und Cloud sorgt. Dazu erfolgt die Datenübertragung vollständig verschlüsselt mit einer Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Dadurch wird die Integrität und Vertraulichkeit der Daten gewährleistet. Das verwendete Protokoll, das speziell für IoT-Anforderungen entwickelt wurde, ist bidirektional und ereignisgesteuert. Das Edge-Gateway ist auch bei einer großen Anzahl angeschlossener Geräte effektiv.

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