Edge computing biedt volop kansen, mits infrastructuur op orde is

Bierbrouwerij

Edge computing is dé nieuwe modekreet van de ICT-sector. Men doelt hiermee op een trend waarbij data voor verwerking niet eerst naar een centrale locatie – serverruimte of cloud-datacenter – wordt gestuurd, maar dat de verwerking op dezelfde plaats gebeurt als waar de data oorspronkelijk werd gegenereerd. ‘Ergens’ aan de rand van het netwerk dus. Is dat relevant voor industrieel toepassingen? Jazeker, al was het maar vanwege de snelheid waarmee de verwerkte data beschikbaar is. Dat stelt de aanbieder van netwerkinfrastructuren Panduit in een whitepaper getiteld ‘Infrastructure Implications for Edge Deployments; Moving Compute Functions to the Edge Makes Infrastructure More Critical’.

Eigenlijk is edge computing vooral een verschuiving van een gecentraliseerde manier van data verwerken naar een hybride, gedistribueerd model, lezen we in deze whitepaper. Wat houdt dat in? De afgelopen twintig jaar was de manier van data verwerken vrijwel uitsluitend gecentraliseerd (zie figuur 1). Of een bedrijf nu een on-premise datacenter, via cloud computing of met een hybride cloud-model gebruikte, het is een gecentraliseerd rekenmodel. Alle gegevens worden verwerkt en opgeslagen op één centrale locatie. Edge computing vult dat model aan met extra rekenfaciliteiten aan de randen van het netwerk en daarmee dus dichter bij de plek waar de data wordt gegenereerd en waar de eenmaal verwerkte data vaak ook weer wordt toegepast.

Figuur 1. De afgelopen twintig jaar was de manier van data verwerken vrijwel uitsluitend gecentraliseerd. Tekst gaat verder onder figuur.

Figuur 1

Dat klinkt wellicht abstract. Daarom geeft Panduit een voorbeeld. Content Delivery Networks of CDN's zijn een service waarvan onder meer consumenten profiteren iedere keer dat ze een video bekijken of iets downloaden van internet. Met een CDN wordt inhoud geüpload naar een server, waarna het CDN deze video distribueert naar alle Points of Presence. Deze PoP’s zijn zeg maar de invoegstroken van het internet, dus de locaties waar gebruikers toegang tot internet krijgen. Eenmaal door het CDN verspreid, halen eindgebruikers de inhoud van de PoP die het dichtst bij hen in de buurt is en niet van de oorspronkelijke server.

Neem een consument in de buurt van Amsterdam. Deze persoon wil inhoud downloaden die is opgeslagen op een server in San Francisco. Zonder CDN zal het downloaden van die inhoud last hebben van een forse latency, mogelijk 220 ms of meer, omdat de data helemaal uit Californië moet komen. Dit wordt merkbaar in de vorm van buffering, vertraging of pixilatie. Als er een CDN aanwezig is met een PoP bij Amsterdam, dan wordt de inhoud snel en consistent gedownload met een latency van hooguit 10 ms. De eindgebruikerservaring is dan dus veel beter (zie figuur 2).

Figuur 2. De eindgebruikerservaring is bij gebruik van een edge-omgeving vaak veel beter. Tekst gaat verder onder de figuur.

Figuur 2

Industriële edge-toepassingen

Een Content Delivery Network is een mooi voorbeeld van de voordelen die we kunnen behalen door data zo dicht mogelijk bij de gebruiker op te slaan en te verwerken. In dit voorbeeld gebeurt dit in de vorm van video. Maar het kan ook om data in een IoT-applicatie gaan. Of denk aan meetdata die door monitoring-software in een machine of installatie beschikbaar komt en die op een of andere manier verwerkt dient te worden. Kunnen we dat niet het beste dicht in de buurt van die machine of installatie doen, zodat de bewerkte gegevens snel weer beschikbaar zijn? Bijvoorbeeld om in te kunnen grijpen in de status van die machine?

Edge computing speelt dus in op een aantal problemen die het wijdverbreide gebruik van colocatie-datacenters met zich mee brengt, lezen we in de white paper. Een colocatie-datacenter is een datacenter waar bedrijven – letterlijk – ruimte huren voor het plaatsen van IT-apparatuur. Het kan gaan om een handvol IT-apparaten. Maar ook om enkele racks vol met servers en storage-apparaten.

Deze colocatie-markt groeit al decennia. De groei werd voor het grootste deel gedreven door colocatie-faciliteiten in of nabij grote(re) Tier 1-steden zoals Amsterdam of Londen. Toepassingen die in deze faciliteiten werden uitgevoerd, waren niet bijzonder latency-gevoelig. Met andere woorden: het was voor het functioneren van deze applicaties minder belangrijk of een gebruiker 2 of 20 of 50 milliseconden moet wachten voordat de applicatie reageert. De afstand van de colocatie-faciliteit tot de feitelijke locatie van een kantoor of productievestiging was dus niet zo belangrijk. De edge computing-trend verandert die visie. Sommige applicaties worden gevoeliger voor latency, dus geldt nu: hoe dichter een faciliteit bij de eindgebruiker is, hoe beter de prestaties van die applicatie. Edge colocatie speelt in op de trend om colocatie-faciliteiten te verplaatsen naar Tier 2- en Tier 3-steden. Hierdoor kunnen bedrijven met activiteiten op meer landelijke locaties profiteren van de voordelen van colocatie, zonder daarbij de latency-gevoeligheid in gevaar te brengen.

Vier soorten infrastructuren

Hoe vertaalt zich dit nu naar de dagelijkse praktijk? In de wereld van industriële automatisering verzamelen en analyseren we al heel lang data. Deze gegevens worden van oudsher verwerkt in gecentraliseerde datacenters, die zich in veel gevallen op een behoorlijke afstand van de fabrieksvloer bevinden. Veel nieuwere industriële toepassingen vereisen realtime of bijna-realtime interactie met computerbronnen. Vanwege deze vereisten plaatsen veel fabrieken de rekenresources – zeg maar: de servers – dichter bij de productiefaciliteit of zelfs op de fabrieksvloer. Dat idee ligt natuurlijk erg voor de hand, maar veroorzaakt tegelijkertijd wel een hele reeks van nieuwe problemen, met name in de in alle opzichten fysiek toch wat ruigere omgeving van de fabrieksvloer. Denk aan verontreiniging of beschadiging door water, stof, bijtende stoffen of trillingen. Er zijn dus speciale behuizingen, apparaten en fysieke infrastructuren nodig om in IT-voorzieningen in dit soort edge-omgevingen te laten functioneren.

Panduit maakt tenslotte onderscheid in vier soorten fysieke infrastructuuromgevingen die veel voorkomen in edge computing-omgevingen:

Sterk beschermd binnenshuis. De Highly Protected Indoor-omgeving zal heel vertrouwd aanvoelen. Het is in feite het datacenter dat u momenteel heeft, hooguit op een locatie die u niet gewend bent. Deze omgeving heeft de meeste of alle voorzieningen van een traditionele datacenterruimte, inclusief stroom, koeling, connectiviteit, fysieke beveiliging en een sterk beschermde omgeving die je zou verwachten in een traditioneel datacenter. Vaak is er echter geen getraind datacenterpersoneel beschikbaar op de edge-locatie, dus beheer op afstand is de sleutel tot een succesvolle implementatie.

Een goed voorbeeld van deze omgeving is edge colocatie. Verschillende colocatie-bedrijven hebben de edge opgenomen in hun bedrijfsstrategie. Deze veelal kleinere colocatie-datacenters bevinden zich niet alleen in traditionele locaties als Amsterdam en Londen, maar ook in kleinere steden. Bijvoorbeeld Rotterdam of Breda. In ieder geval dichter bij de eindgebruiker.

Algemene binnenruimte. De algemene binnenomgeving zal ook enigszins vertrouwd aanvoelen. Een goed voorbeeld van deze omgeving is een telecomruimte, serverruimte of kast. Het wordt binnenshuis toegepast met een gecontroleerde omgeving, maar met beperkte koeling en basisbeveiliging. Voorbeelden zijn winkels en zorginstellingen. 

Ruwe binnenomgeving. De Harsh Indoor-omgeving is waar de vertrouwdheid begint te eindigen. Een goed voorbeeld van deze omgeving is de productievloer. Veel toepassingen op de productievloer vereisen een lagere latency om optimaal te presteren. Dit vereist dat apparatuur dichter bij het eindgebruik wordt geplaatst. Wanneer het gebruik zich in een industriële omgeving, een magazijn of een vergelijkbare omgeving bevindt, kan het gebruik van een kast en connectiviteit vereist zijn die geschikt zijn voor een zwaardere en uitdagender omgeving die bescherming biedt tegen bijvoorbeeld water of stof. Het biedt een beperkte bescherming tegen de buitenomgeving en beperkte beveiliging. Ook beschermt het tegen droge of vloeibare gevaren (stof, water)

Buitenshuis. In de buitenomgeving is de vertrouwdheid volledig voorbij. Wanneer er rekenapparatuur moet worden geplaatst, moet dit in een behuizing worden geplaatst die in staat is om een ​​‘datacenter’-achtige ruimte binnen die behuizing te bieden of deze dient zo verhard te zijn dat het bestand is tegen de extremen die de buitenomgeving kan brengen. Bij het omgaan met de buitenomgeving moeten verschillende factoren in overweging worden genomen bij de keuze van de apparatuur en de behuizing. Denk aan:

  • Temperatuurregeling (verwarming, koeling, zonnelading)
  • Afdichting (tegen vloeistoffen, deeltjes, bijtende stoffen, en flora en fauna)
  • Fysieke beveiliging (toegangscontrole, vandalisme)
  • Elektromagnetische afscherming
  • Trillings- en schokisolatie.

Meer weten?

De Panduit-whitepaper ‘Infrastructure Implications for Edge Deployments; Moving Compute Functions to the Edge Makes Infrastructure More Critical’ is hier te vinden: https://connected-infrastructures.info/nl/