Edge Computing bezieht sich auf Rechen- und Speicherkapazitäten, die zwischen zentralen Rechenzentren und den Nutzern sowie Geräten liegen, die Daten erzeugen oder verbrauchen. Es wird häufig als Alternative zu Cloud- und zentralen Rechenzentren eingesetzt, da es im Vergleich zu zentralen Ressourcen niedrigere Latenzzeiten und Datenübertragungskosten bietet. Aber auch das Edge Computing trägt zum Wachstum des Cloud Computing bei. Edge-Standorte können als Zwischenstation für Daten dienen, die schließlich zur Verarbeitung, Speicherung oder langfristigen Analyse an die Cloud gesendet werden.

Branchen wie das Bildungswesen, der Finanzdienstleistungssektor und der Einzelhandel haben sich lange Zeit auf lokale Speicher- und Datenverarbeitungssysteme verlassen, um ihre verteilten Abläufe zu unterstützen. Diese Branchen stehen nun vor der Herausforderung, herauszufinden, ob diese alten Edge-Standorte die Anforderungen neuer Edge-Anwendungen erfüllen können oder ob sie durch zweckbestimmte Edge-Computing-Standorte ersetzt oder ergänzt werden müssen. Gleichzeitig müssen andere Branchen ihr Edge-Netzwerk ausbauen, um die Chancen neuer digitaler Anwendungen zu nutzen.

Im Rahmen der weltweiten Vertiv-Umfrage "What's Your Edge" wurden 156 Branchenexperten zu ihren aktuellen Edge-Implementierungen und Plänen befragt. Zu den in der Umfrage vertretenen Regionen gehören Asien-Pazifik, China, Europa, Naher Osten und Afrika (EMEA), Indien, Lateinamerika (LATAM) und Nordamerika.

Zu den wichtigsten vertretenen Branchen gehören Banken und Finanzen (8 %), Colocation/Hosting/Cloud (7 %), Technik und Bauwesen (9 %), Bildung (5 %), Fertigung (17 %), professionelle Dienstleistungen (11 %), Einzelhandel (8 %), Telekommunikation (12 %) und Transport (7 %).

Abbildung 1: Prozentsatz der Teilnehmenden, die Edge-Standorte unterstützen, einrichten oder deren Einrichtung planen.

Die Teilnehmenden in der EMEA-Region und in Indien unterstützten am ehesten Legacy-Edge-Standorte, wobei etwa die Hälfte (49 % bzw. 50 %) der Edge-Aktivitäten in diesen beiden Regionen auf alte Standorte entfiel. In allen anderen Regionen waren es 37 % der Teilnehmenden, die Legacy-Edge-Standorte unterstützten.

Die Teilnehmenden in Lateinamerika und Nordamerika haben am ehesten bereits zweckgebundene Edge-Standorte eingerichtet, wobei etwa ein Drittel (33 % bzw. 32 %) der Edge-Aktivitäten in diesen Regionen zweckgebundene Edge-Standorte umfasst. Demgegenüber stehen 15 % in China und 18 % in Indien, den beiden Regionen mit dem geringsten Prozentsatz an Teilnehmenden, die heute zweckgebundene Edge-Standorte unterstützen.

China scheint jedoch bereit zu sein, diese Lücke zu schließen. Die Region wies mit 48 % den höchsten Prozentsatz an Teilnehmenden auf, die neue Edge-Standorte einrichten oder planen. An zweiter Stelle lag der asiatisch-pazifische Raum mit 37 %. Die Regionen mit dem geringsten Prozentsatz an Teilnehmenden, die neue Edge-Standorte einrichten oder planen, waren EMEA (28 %) und LATAM (30 %).

Der Zustrom neuer Edge-Standorte wird die Abhängigkeit vom Netzwerkrand erhöhen. Die Teilnehmenden gehen davon aus, dass der Prozentsatz der IT-Infrastruktur, die am Netzwerkrand eingesetzt wird, in fünf Jahren von derzeit 21 % auf 27 % steigen wird. Sie gehen davon aus, dass der Anteil der zentralisierten, lokalen IT-Infrastruktur um 22 % sinken wird, während der Anteil der Ressourcen in der Cloud um 32 % und am Edge um 29 % steigt (Abbildung 2).

Abbildung 2: Prozentualer Anteil der IT-Ressourcen, die heute und in fünf Jahren in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden.

Abbildung 3: Prozentualer Anteil der IT-Ressourcen, die in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, nach Region.

Der Edge-Bereich heute

Der „typische“ Edge-Standort beherbergt heute zwischen einem und vier IT-Geräte-Racks mit einem Leistungsbedarf zwischen 2 und 20 kW, wobei größere Standorte durchaus üblich sind. Zweiundvierzig Prozent der Standorte bestanden aus mehr als vier IT-Racks und hatten einen Leistungsbedarf von über 20 kW (Abbildung 4).

Veraltete Edge-Design-Praktiken scheinen in der heutigen Landschaft zu überwiegen. Mehr als die Hälfte (52 %) der Teilnehmenden setzen ein Ausfallsicherheitsniveau ein, das mit Rang I oder II des Uptime Institute vergleichbar ist. Ein Drittel der Teilnehmer:innen (33 %) entwirft ihre Edge-Standorte so, dass sie eine Betriebszeit erreichen, die den Verfügbarkeitsstufen Rang III oder IV entspricht (Abbildung 5).

Die Toleranz gegenüber Edge-Ausfallzeiten, die in diesen Ausfallsicherheitsstufen zum Ausdruck kommt, wird durch Entscheidungen bezüglich der Edge-Kühlung und -Verwaltung verstärkt.

• Nur 39 % der Teilnehmer:innen verwenden spezielle Präzisionskühlsysteme, um die von Edge-Standorten erzeugte Wärme zu bewältigen, obwohl mehr als 90 % der Standorte mindestens 2 kW Leistung verbrauchen — ein Schwellenwert, ab dem eine spezielle Präzisionskühlung empfohlen wird (Abbildung 5).
• Insgesamt verwenden 6 % der Unternehmen eine Flüssigkeitskühlung, was darauf hindeutet, dass sich Edge-Computing-Umgebungen mit hoher Dichte immer mehr durchsetzen.
• Ähnliche Schwachstellen zeigen sich bei den derzeitigen Praktiken des Edge-Managements. Ein Drittel der Teilnehmer:innen (33 %) verlässt sich bei der Unterstützung des Betriebs auf IT-Mitarbeiter:innen, die sich an oder in der Nähe von Edge-Standorten befinden – eine Strategie, die bei einer steigenden Zahl von Edge-Implementierungen zu Problemen führen könnte. Weitere 25 % unterstützen Edge-Standorte mit zentralem IT-Personal, was Reisen zu entfernten Standorten erfordert, um regelmäßige Wartungsarbeiten und Fehlerbehebungen durchzuführen. Auch dies kann die IT-Mitarbeiter:innen bei einer wachsenden Zahl von Standorten belasten und die Ausfallzeiten bei Störungen erheblich verlängern.
• Eine skalierbarere Lösung ist der Fernzugriff und die Überwachung von Edge-Technologien durch zentrale IT-Quellen, die heute von 30 % der Teilnehmer:innen eingesetzt wird. Weitere 12 % lagern die Verwaltung von Edge-Standorten aus.

Abbildung 4: Anzahl der Racks und Strombedarf für aktuelle Edge-Bereistellungen.

Abbildung 5: Ausfallsicherheitsstufen und Thermalmanagementstrategien für aktuelle Edge-Standorte.

Vertiv hat diese Anwendungsfälle in vier Kategorien eingeteilt:

• Datenintensive Edge-Anwendungsfälle sind solche, die ein so großes Datenvolumen verwalten, dass es unpraktisch ist, es in die Cloud zu übertragen, wie z. B. Video-Streaming und IoT-Anwendungen. Aufgrund der explosionsartigen Zunahme der Datenmengen in den letzten fünf Jahren sind datenintensive Anwendungsfälle die ausgereiftesten der neuen Generation von Edge-Anwendungsfällen. Mehr als ein Drittel der Teilnehmenden (38 %) gaben an, dass ihre Edge-Investitionen von datenintensiven Anwendungsfällen getrieben werden (Abbildung 6).
• Human-latenzempfindliche Anwendungsfälle sind solche, bei denen sich Latenzprobleme negativ auf die Erfahrung des Menschen mit der Technologie auswirken können, wie z. B. bei der virtuellen Realität und der Verarbeitung natürlicher Sprache. Dies war die zweitbeliebteste Kategorie von Edge-Anwendungsfällen. 32 % der Teilnehmenden gaben an, dass ihre Edge-Investitionen von Human-Latency-Sensitiven Anwendungsfällen getrieben werden.
• Maschinen-latenzempfindliche Anwendungsfälle erfordern in der Regel noch geringere Latenzzeiten als Human-latenzempfindliche Anwendungsfälle, da Maschinen Daten sehr schnell verarbeiten können. Zu den wichtigsten Anwendungsfällen in dieser Kategorie gehören Smart-Grid- und intelligente Sicherheitssysteme. Jede(r) fünfte Teilnehmende (20 %) gab an, dass die Investitionen in Edge-Technologien von Maschinen-latenzempfindlichen Anwendungsfällen getrieben werden.
• Existenzkritische Anwendungsfälle sind am anspruchsvollsten und im Allgemeinen am wenigsten ausgereift, da sie sich direkt auf die Gesundheit und Sicherheit der Menschen auswirken. Die bekanntesten lebenswichtigen Anwendungsfälle sind autonome Fahrzeuge und Roboter sowie digitale Gesundheitsanwendungen. Etwa jede(r) zehnte Teilnehmende (11 %) gab an, dass die Edge-Investitionen von existenzkritischen Anwendungsfällen angetrieben werden.

Edge-Archetypen ermöglichen es Unternehmen, ihre Edge-Strategie zu klären, da sie dabei helfen, die Edge-Rechenzentrumsmodelle zu bestimmen, die für verschiedene Anwendungsfälle erforderlich sind. Je nach den spezifischen Anforderungen des Anwendungsfalls können Edge-Netzwerke alle oder einige der im Bericht Archetypen 2.0: Einsatzfertige Modelle für die Edge-Infrastruktur beschriebenen Edge-Computing-Modelle umfassen (Abbildung 7).

Abbildung 6: Prozentsatz der Edge-Computing-Standorte, die derzeit den jeweiligen Edge-Archetyp unterstützen.

Abbildung 7: Edge-Computing-Modelle.

Die Verringerung der Ausfallzeiten von Geräten und die Optimierung der Lieferkette waren die beliebtesten Anwendungsfälle, die Investitionen in Edge-Systeme vorantreiben. Vorbeugende Wartung war der von den Teilnehmenden am häufigsten genannte Anwendungsfall (39 %), gefolgt von zustandsorientierter Wartung (36 %), Lieferkettenmanagement (34 %) und Bestandsmanagement in Echtzeit (31 %) (Abbildung 8).

Diese Ergebnisse spiegeln den relativen Reifegrad der verschiedenen Anwendungsfälle sowie die Anzahl der für ihre Unterstützung erforderlichen Standorte wider. Videostreaming, das von 21 % der Teilnehmenden als treibende Kraft für die Edge-Einführung genannt wurde, ist einer der ausgereiftesten Edge-Anwendungsfälle und macht heute wahrscheinlich ein größeres Datenvolumen aus als andere Anwendungsfälle, ist aber allgemein weniger latenzempfindlich und wird normalerweise von regionalen oder verteilten Edge-Standorten unterstützt. Die vorbeugende Wartung und die zustandsbasierte Überwachung werden eher von Micro-Edge-Standorten unterstützt, die sich in der Nähe der Anlagen befinden, was zu einer größeren Anzahl von Standorten führt, die diese Anwendungsfälle unterstützen. Darüber hinaus können diese Anwendungsfälle in jeder Branche von Nutzen sein, in der Ausfallzeiten von Geräten den Betrieb stören können, z. B. in der Fertigung, der Lagerhaltung und dem Vertrieb, der Öl- und Gasproduktion und dem Bergbau.

Abbildung 8: Anwendungsfälle, die die Einführung von Edge Computing vorantreiben.

Prioritäten der Edge-Infrastruktur

Die Teilnehmenden sind sich der Herausforderungen bewusst, denen sie bei der Erweiterung ihrer Edge-Netzwerke zur Unterstützung dieser neuen Anwendungsfälle gegenüberstehen. Auf die Frage nach den Prioritäten nannten 85 % der Teilnehmenden die Sicherheit als eine der drei größten Herausforderungen, gefolgt von der Verfügbarkeit mit 69 % und der Latenz mit 62 % (Abbildung 9).

Bei Edge-Standorten müssen sowohl die physische als auch die Datensicherheit berücksichtigt werden. Durch die Distribution von IT-Ressourcen erschwert das Edge-Computing die Verwaltung der Datensicherheit. In einigen Anwendungsfällen, z. B. im Gesundheitswesen, können Edge-Standorte jedoch die Angreifbarkeit von Daten verringern, indem sie sie in der Nähe des Entstehungsortes aufbewahren und die Gefährdung durch die Übertragung von Daten in die Cloud minimieren. In allen Fällen können verschließbare Racks und Gehäuse verwendet werden, um die physische Absicherung von IT-Ressourcen vor unbefugtem Zugriff zu gewährleisten.

Integrierte Systeme, bei denen schon in der Fabrik die gesamte Infrastruktur in Racks oder Gehäusen installiert wird, bieten in der Regel dieses Maß an physischer Sicherheit und können auch mit Sensoren konfiguriert werden, die einen Alarm auslösen, wenn die Tür von unbefugtem Personal geöffnet wird.

Integrierte Systeme berücksichtigen auch Verfügbarkeitsaspekte, indem sie sicherstellen, dass Leistungsschutz, Stromverteilung, Thermalmanagement und Überwachungssysteme auf die Anwendungsanforderungen abgestimmt sind. Sie können sogar die Latenz verringern, indem sie die Bereitstellung von IT in Umgebungen ermöglichen, die dafür nicht vorgesehen sind. Diese Systeme haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Bereitstellungszeiten verkürzen, da die Systeme nicht mehr vor Ort „gebaut“ werden müssen. Mehr als die Hälfte der Teilnehmenden (57 %) nutzen bereits die Werksintegration in ihren Edge-Standorten, entweder durch Single-Rack-Systeme oder vorgefertigte Rechenzentrumsmodule (Abbildung 10).

Abbildung 9: Wie die Teilnehmenden die Herausforderungen des Edge Computing priorisieren.

Abbildung 10: Prozentsatz der Teilnehmenden, die integrierte und modulare Edge-Infrastrukturlösungen verwenden.

Nachhaltigkeit im Edge-Bereich

Die Nachhaltigkeit von Rechenzentren — die Verringerung von Emissionen, die Verbesserung der Ressourcennutzung und die Beseitigung von Abfällen — ist zu einer wichtigen Priorität für den IT- und Rechenzentrumsbetrieb geworden. Die Teilnehmenden sehen eindeutig die Möglichkeit, den derzeitigen Fokus auf die Nachhaltigkeit von Rechenzentren auf den Edge-Bereich auszuweiten.

Der einfachste Weg, den Edge-Betrieb effizienter zu machen, ist der Einsatz energieeffizienter Technologien. Mehr als drei Viertel der Teilnehmenden (77 %) haben energieeffiziente USV-Systeme zur Unterstützung ihrer Edge-Standorte eingesetzt oder planen den Einsatz solcher Systeme. Neue Doppelwandler USV-Systeme mittlerer Größe können dank dynamischer Online-Optimierung, welche Energieverluste im Zusammenhang mit der Stromaufbereitung bei akzeptabler Versorgungsspannung reduziert, eine Betriebseffizienz von über 98 % erreichen. Sie schützen Geräte, wenn sich die Qualität der eingehenden Stromversorgung verschlechtert, indem sie nahtlos in den Doppelwandler-Modus wechseln.

Die Teilnehmenden gehen auch über energieeffiziente Technologien hinaus und setzen auf disruptivere Nachhaltigkeitstechnologien wie erneuerbare Energien und dynamische Netzunterstützung. Für das Thermalmanagement am Edge-Bereich scheinen wassersparende und GWP-arme Technologien an Bedeutung zu gewinnen (Abbildung 11).

Abbildung 11: Technologien, die zur Verbesserung der Edge-Nachhaltigkeit eingesetzt werden.

Teilnehmende Branchen

Die Teilnehmenden an der Umfrage repräsentierten eine Reihe von Branchen, was die breite Anwendbarkeit von Edge Computing bestätigt. Die Branchen mit der höchsten Beteiligung sind in Abbildung 12 dargestellt. Branchen mit einem Anteil von weniger als 3 % werden in der Kategorie "Alle anderen Branchen" zusammengefasst und umfassen Luft- und Raumfahrt, Rundfunk und Unterhaltung, Gesundheitswesen, Militär/Verteidigung, Strom-/Gasübertragung und -verteilung sowie Wasserversorgung/Abwasserentsorgung (Abbildung 12).

Abbildung 12: In der Umfrage vertretene Branchen.

Verteilung der Teilnehmenden nach Regionen

An der globalen What‘s Your Edge-Umfrage nahmen Teilnehmer:innen aus allen größeren Weltregionen teil (Abbildung 13).

Abbildung 13: Regionale Verteilung der Umfrageteilnehmenden.

Größe der Unternehmen

Edge Computing wird nicht nur von großen Unternehmen eingesetzt. Auch kleinere Unternehmen entdecken den Wert des Edge Computing. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass die Größe eines Unternehmens, gemessen an der Anzahl der Mitarbeiter, nicht unbedingt mit dem Umfang der eingesetzten IT-Ressourcen korreliert. Colocation-Anbieter können eine geringe Mitarbeiterzahl, aber große IT-Netzwerke haben (Abbildung 14).

Abbildung 14: Größe der an der Umfrage teilnehmenden Unternehmen, gemessen an der Anzahl der Mitarbeiter.