Nachhaltigkeit ist ein zentrales Thema unserer Zeit. Auch Telekommunikationsnetze tragen zum Stromverbrauch und zu CO2-Emissionen bei. Das Erreichen von Nachhaltigkeitszielen ist hier allerdings ein komplexes und vielschichtiges Problem, das die Zusammenarbeit eines breiten Ökosystems erfordert, um den CO2-Fußabdruck der Telekommunikationsbranche entscheidend zu verringern.

Auch heute noch setzen viele Telekommunikationsunternehmen Nachhaltigkeitsprojekte isoliert um. Sie konzentrieren sich dabei auf einzelne Netzwerkbereiche. Dieses Vorgehen hat jedoch seine Grenzen. Um die Wirkung energieeffizienter Strategien zu maximieren, ist ein ganzheitlicher Ansatz über alle Netzwerkbereiche hinweg erforderlich, und zwar unter Nutzung offener Plattformen, die Advanced Data Analytics, KI und Automatisierung einsetzen. Im Folgenden skizziere ich einige wichtige Bausteine eines solchen Ansatzes und nenne Initiativen, an denen Red Hat aktiv mit seinen Partnern arbeitet.

Offene 5G-Kerninfrastruktur zur Maximierung der Wertschöpfung und Verringerung des Stromverbrauchs

Red Hat, NEC und Intel kooperieren bei der Bereitstellung einer offenen 5G-Kerninfrastruktur, die zu einer Senkung der mit dem Energieverbrauch verbundenen Betriebsausgaben beiträgt. So kann NEC mit dem Intel Infrastructure Power Manager für 5G Core den Stromverbrauch der konvergenten 5G User Plane Function (UPF) auf Red Hat OpenShift um mehr als 30 Prozent senken. Mit der Intel-Lösung verfügt jeder Prozessorkern über die richtige Leistung zur richtigen Zeit, um Emissionen und Kosten auf ein Minimum zu reduzieren. Weitere Informationen zur Zusammenarbeit von Red Hat, NEC und Intel bei der Optimierung der Nachhaltigkeit und Energieeinsparung von 5G-Netzwerken stehen in einem Video zur Verfügung.

Nachhaltige Anrufverarbeitung und Paketkontinuität mit mehr Leistung

Letztes Jahr haben wir eine Zusammenarbeit zwischen Red Hat und Arm angekündigt, um energieeffizientere 5G- und vRAN-Lösungen bereitzustellen. Sie basieren auf Open-Source-Technologien von Red Hat und Arm-Compute-Plattformen.

Vor Kurzem haben wir zudem gemeinsam mit NEC, Arm und Qualcomm Technologies einen End-to-End-Betrieb des Open vRAN und der 5G-Core-Produkte von NEC gezeigt – unter Verwendung von Qualcomm X100 5G RAN Accelerator Cards und Arm-Neoverse-basierten CPUs auf Red Hat OpenShift. Die Integration der Technologien von Red Hat hat dabei zu einer nachhaltigen Anrufverarbeitung und Paketkontinuität mit Energieeinsparungen beigetragen. Service Provider können damit die Gesamtbetriebskosten für RAN-Implementierungen erheblich senken.

Verwendung von Kepler und KI zur Überwachung des Stromverbrauchs

Das Training von KI-Modellen und die KI-Inferenz verbrauchen auf der Ebene von Containern, Pods und Namespaces erhebliche Mengen an Energie. Mit dem Open-Source-Projekt Kepler, dem Kubernetes-basierten Efficient Power Level Exporter, können Energieverbrauchsmetriken einer Vielzahl von Plattformen erfasst werden. Sie helfen den Systemadministratoren und Entwicklern, den Energieverbrauch zu verstehen, zu optimieren und zu planen. Die von Red Hat und IBM Research mitbegründete Technologie wird von Red Hat OpenShift für die Energieüberwachung genutzt. Sie kann den Energieverbrauch von CPUs und GPUs ermitteln und Einblicke in die Muster der Rechennutzung bei Trainings- und Inferenzaufgaben liefern. Nutzer erhalten so Anhaltspunkte für Tuning- und Optimierungsmaßnahmen.

Prinzipiell kann Kepler helfen, Open-Source-Projekten und -Technologien Daten bereitzustellen, die sie für ein besseres Energiemanagement benötigen. Ein Beispiel ist SusQL, ein Open-Source-Projekt zum Tracking von KI-Modell-Trainings in verteilten Umgebungen. Es verwendet Kepler-Metriken für die Aggregation des Stromverbrauchs und liefert so Informationen zum Stromverbrauch auf der Clusterebene.

Ein weiteres Beispiel betrifft Red Hat OpenShift AI, eine MLOps-Plattform zum Erstellen, Trainieren, Bereitstellen und Überwachen von KI-fähigen Anwendungen auf OpenShift. Mit Kepler kann der Stromverbrauch überwacht werden, um Energienutzungsmuster abzuleiten. Diese Muster können mit der Systemkonfiguration und der Bereitstellung von Services korreliert werden, um eine optimale Performance-pro Watt-Konfiguration zu bestimmen. Mit Tools wie Kepler, die in das KI-Portfolio von Red Hat integriert sind, ist es somit möglich, KI in Richtung Nachhaltigkeit zu optimieren.

Energieeffiziente KI-Analyse an der Edge

Red Hat engagiert sich auch im Rahmen des IOWN Global Forum für die Bereitstellung intelligenter, nachhaltiger Lösungen. Erst kürzlich haben Red Hat, NTT, Fujitsu und NVIDIA eine energieeffiziente IOWN-basierte Plattformlösung mit der beschleunigten Datenpipeline von NTT für KI-Analyse-Services vorgestellt. Die Optimierung der KI-Inferenzierung an der Edge bei der Analyse von Videokameradaten ermöglichte es, eine erhebliche Senkung des Stromverbrauchs zu erzielen. Basis hierfür war die Kombination des IOWN All-Photonics Network (APN) und einer datenzentrischen Infrastruktur (DCI) mit Red Hat OpenShift.

Diese Kooperation zeigt, dass es möglich ist, den Stromverbrauch deutlich zu senken und gleichzeitig die Latenzzeit im Anwendungsfall einer KI-Videoanalyse an der Edge niedrig zu halten. Selbst bei einer großen Anzahl angeschlossener Kameras kann die für die Aggregation und Analyse der Daten mit KI erforderliche Latenz im Vergleich zu zentralisierten Clouds um 60 Prozent reduziert werden. Durch die Implementierung der Container-Technologie mit Red Hat OpenShift ist NTT in der Lage, die KI-Analyseverarbeitung flexibel und einfach zu betreiben. Dies belegt auch, dass die Lösung von der KI-Videoanalyse in Smart Cities bis hin zu ähnlichen Szenarien mit vielen verteilten Sensoren nutzbar ist.

Reduzierter Netzwerk-Energieverbrauch mit Red Hat, Intel und Ericsson

Red Hat arbeitet mit Intel und Ericsson zusammen, um nachhaltigere Cloud-native Technologien zu entwickeln, zu integrieren und einzusetzen, die die Energiekosten und den CO2-Ausstoß von Netzwerken reduzieren. Bei der Optimierung und Reduzierung des Energieverbrauchs bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Netzwerkperformance muss eine Balance gefunden werden. Red Hat, Intel und Ericsson konzentrierten sich zunächst auf RANs und konnten dabei durch den Einsatz von Intel-Xeon-Scalable-Prozessoren der vierten Generation mit vRAN-Boost Reduzierungen des Stromverbrauchs von bis zu 20 Prozent nachweisen. Die Lösung stützt sich auf drei Säulen: auf die Hardware einschließlich energieeffizienter Server und Beschleuniger, auf die Software zur dynamischen Skalierung von CPU-Kernen für die Workloads der RAN Distributed Units (DU) und Centralized Units (CU) sowie auf die energiesparende Automatisierung auf der Grundlage der Netzwerkauslastung und Traffic Patterns. Ein Video zeigt hier, wie Red Hat, Intel und Ericsson Service-Providern helfen, nachhaltigere Cloud-Lösungen zu entwickeln.

Intelligente Skalierung der Rechenzentren

Gemeinsam mit Intracom Telecom konzipiert Red Hat zudem eine Lösung, die OpenShift-basierte Infrastrukturen – sowohl on-premises als auch in der Cloud – optimiert, indem sie Server-Workloads proaktiv anpasst und nicht ausgelastete Server abschaltet. Ziel ist, den Stromverbrauch zu senken, ohne die Workload-Performance und Stabilität zu beeinträchtigen. Die Anzahl der Worker Nodes wird dabei dynamisch – basierend auf Echtzeit-Vorhersagen des Ressourcenbedarfs – skaliert, um eine optimale Effizienz der Infrastruktur zu gewährleisten. Die Lösung eignet sich gut für konvergente Rechenzentren von Telekommunikationsunternehmen, die 5G-Netzwerkfunktionen wie User-Plane-Function-Pods und Control-Plane-Pods sowie verbundene Services wie AI-Pods oder Edge-Pods hosten. Schließlich schwankt in diesen Umgebungen die Traffic-Last zyklisch. Insgesamt betrachtet kann mit der intelligenten Skalierung die durchschnittliche Anzahl der Worker Nodes selbst in Telekommunikationsrechenzentren mit nur leichten Lastschwankungen innerhalb eines Tages deutlich reduziert werden, was zu erheblichen Energie- und Kosteneinsparungen führt.

Kooperation als Treiber der nachhaltigen Innovation

Generell ist es eines unserer zentralen Anliegen, Nachhaltigkeit zu einem integralen Bestandteil Cloud-nativer Architekturen zu machen, indem wir unsere Expertise in der Entwicklung von Open-Source-Tools, -Funktionen und -Methoden nutzen. Zudem unterstützt Red Hat eine konsistente und offene Zusammenarbeit einer Community von OEMs, ISVs, Kunden und politischen Entscheidungsträgern, um branchenweite Best Practices für Nachhaltigkeit zu etablieren. Nicht zuletzt zielen wir darauf ab, gemeinsam mit unseren Kunden und Partnern einen ganzheitlichen, datengesteuerten, energiesparenden Ansatz über IT-, Netzwerk-, Edge-, Core- und Cloud-Umgebungen hinweg umzusetzen.


Über den Autor

Rimma Iontel is a Chief Architect responsible for supporting Red Hat’s global ecosystem of customers and partners in the telecommunications industry. Since joining Red Hat in 2014, she’s been assisting customers and partners in their network transformation journey, helping them leverage Red Hat open source solutions to build telecommunication networks capable of providing modern, advanced services to consumers in an efficient, cost-effective way.

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