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Edge Computing

Warum IoT und Edge Computing zusammen gehören

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Das Internet of Things (IoT) erzeugt große Datenmengen, die verarbeitet und analysiert werden müssen, um sie nutzbar zu machen. Edge Computing rückt die Rechenkapazitäten näher an den Endbenutzer oder die Datenquelle heran, z. B. ein IoT-Gerät. 

Auf diese Weise können die IoT-Daten direkt am Netzwerkrand, dem sogenannten „Edge“, an dem sich das Gerät befindet, erfasst und verarbeitet werden, ohne dass die Daten erst an ein Rechenzentrum oder eine Cloud gesendet werden. So können Maßnahmen wie die Erkennung von Anomalien für die prädiktive Wartung schneller eingeleitet werden. 

Die Fähigkeit von IoT-Geräten, Rechenleistung zur Analyse von Echtzeitdaten zu nutzen, wird immer wertvoller. 

 

Was sind IoT und Edge Computing?

Das Internet of Things (IoT) umfasst den Prozess der Vernetzung physischer Objekte mit dem Internet. IoT bezieht sich auf ein System aus physischen Geräten oder Hardware, die Daten über Netzwerke ohne Eingreifen von Personen senden und/oder empfangen. 

IoT-Geräte sind überall zu finden: Haushaltsgeräte, Glühbirnen, medizinische Geräte, Wearables, Smart Devices oder sogar Ampelsysteme in Smart Cities.

Ein typisches IoT-System sendet, empfängt und analysiert Daten in einer kontinuierlichen Feedback-Schleife. Die Analyse kann entweder durch Personen oder durch künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (KI/ML) nahezu in Echtzeit oder über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden. 

 

Edge Computing ist Computing, das nahe am physischen Standort des Nutzers oder der Datenquelle stattfindet, was zu einer niedrigeren Latenz führt und Bandbreite spart.

Durch die lokale Nähe der Rechenkapazitäten profitieren Nutzer von schnelleren, zuverlässigeren Services mit einem besseren Benutzererlebnis. Unternehmen profitieren, da sie latenzempfindliche Anwendungen und auch Technologien wie KI/ML-Analysen einsetzen können, um Trends zu erkennen und bessere Produkte und Services bereitzustellen.

Mithilfe von Edge Computing kann ein Unternehmen einen gemeinsamen Pool von Ressourcen auf eine große Anzahl von Standorten verteilen und eine zentralisierte Infrastruktur so skalieren, dass sie den Anforderungen einer zunehmenden Anzahl von Geräten und Daten gerecht wird.

Ein IoT-Gateway kann Daten vom Edge zurück an die Cloud, das zentrale Rechenzentrum oder an die Edge-Systeme senden, um sie dort lokal zu verarbeiten.

 

Was hat das IoT mit Edge Computing zu tun?

Das IoT profitiert von Rechenleistung, die näher am physischen Standort von Geräten oder Datenquellen bereitgestellt wird. Damit die von IoT-Sensoren und -Geräten erzeugten Daten schnell analysiert werden, um schneller zu reagieren oder Probleme beheben zu können, müssen sie direkt am Edge analysiert werden – ohne dass sie zuerst an einen zentralen Ort gesendet werden müssen.

Edge Computing ermöglicht die lokale Bereitstellung von Rechen- und Speicherkapazitäten für IoT-Geräte und verringert so eine verzögerte Kommunikation zwischen IoT-Geräten und den zentralen IT-Netzwerken, mit denen diese Geräte verbunden sind.

Ohne Edge Computing wäre das IoT auf Netzwerkverbindungen und Computing-Services aus einer Cloud oder einem Rechenzentrum angewiesen. Das Hin- und Hersenden von Daten zwischen einem IoT-Gerät und der Cloud kann zu langsameren Reaktionszeiten und einer geringeren Betriebseffizienz führen.

Edge Computing hilft auch dabei, andere Probleme zu lösen, wie das der Netzwerkbandbreite, die zum Senden großer Datenmengen über langsame Mobilfunk- oder Satellitenverbindungen erforderlich ist, oder die Möglichkeit, Systeme bei einer Unterbrechung der Netzwerkverbindung offline zu betreiben.

Mit Edge Computing können Sie von der großen Datenmenge profitieren, die von angeschlossenen IoT-Geräten erzeugt wird. Durch den Einsatz von Analysealgorithmen und Modellen für maschinelles Lernen am Edge kann die Datenverarbeitung lokal erfolgen und so für schnellere Entscheidungen sorgen.Mit Edge Computing können Daten außerdem aggregiert werden, bevor sie zur weiteren Verarbeitung oder langfristigen Speicherung an einen zentralen Standort gesendet werden.

 

Edge Computing und Cloud Computing

In einem Cloud-Computing-Modell werden Ressourcen und Services häufig in großen Rechenzentren konzentriert. Clouds stellen oft einen Teil der Netzwerkinfrastruktur bereit, die zum Verbinden von IoT-Geräten mit dem Internet erforderlich ist.

Zur Kommunikation zwischen Edge-Geräten und der zentralisierten Datenbank werden Netzwerkverbindungen benötigt. Diese Konnektivität wird normalerweise von Clouds bereitgestellt.

Bei der von einer Cloud bereitgestellten Kommunikation können einfach nur Daten von einem Edge-Gerät über eine Cloud und in ein Rechenzentrum übertragen werden. Oder ein Edge-Gerät sendet ein Protokoll der getroffenen Entscheidungen zur Datenspeicherung, Datenverarbeitung oder Big Data-Analyse zurück an das Rechenzentrum.

 

Was ist der Unterschied zwischen einem IoT-Gerät und einem Edge-Gerät?

Edge-Geräte sind physische Hardware, die sich an Remote-Standorten am Netzwerkrand befindet. Sie verfügen über genügend Speicher, Rechenleistung und Computing-Ressourcen, um Daten zu erfassen, diese Daten zu verarbeiten und nahezu in Echtzeit auszuführen, mit nur geringfügiger Hilfestellung durch andere Netzwerkteile.

Ein IoT-Gerät ist ein physisches Objekt, das mit dem Internet verbunden wurde und als Datenquelle dient. Ein Edge-Gerät ist dort, wo Daten erfasst und verarbeitet werden.

Edge-Geräte gelten als Bestandteil des IoT, wenn das Objekt über genügend Speicher und Rechenleistung verfügt, um Entscheidungen mit geringer Latenz zu treffen und Daten innerhalb von Millisekunden zu verarbeiten.

Die Begriffe IoT-Gerät und Edge-Gerät werden manchmal synonym verwendet.

 

Praktische Beispiele für das IoT

Alle Geräte, die als „smart“ oder intelligent bezeichnet werden, gehören in der Regel zum IoT. Hier sind einige Beispiele für das IoT: 

  • Selbstfahrende Autos
  • Intelligenter Thermostat
  • Smart Homes 
  • Virtual und Augmented Reality 
  • Smart City
  • Industrielles IoT
  • Smartwatches

Use Cases für IoT und Edge Computing

Das industrielle IoT (oder IIoT) bezieht sich auf die Verwendung von IoT in einem industriellen Kontext, wie z. B. bei Maschinen in einer Fabrik. Stellen Sie sich den Lifecycle von Schwermaschinen in einer Fabrik vor. Unterschiedliche Personen können die Geräte im Laufe der Zeit unterschiedlich beanspruchen, und Ausfälle sind Teil des Normalbetriebs.

IoT-Sensoren können an Teilen der Maschine angebracht werden, die am anfälligsten für Bruch oder Überbeanspruchung sind. Die Daten dieser Sensoren können analysiert und für eine prädiktive Wartung verwendet werden, wodurch Ausfallzeiten insgesamt reduziert werden.

Autonome Fahrzeuge sind ein Beispiel dafür, warum IoT und Edge Computing zusammen gehören. Ein autonomes Fahrzeug, das die Straße entlang fährt, muss Echtzeitdaten über Verkehr, Fußgänger, Straßenschilder und Ampeln erfassen und verarbeiten sowie die Fahrzeugsysteme überwachen.

Wenn das Fahrzeug anhalten oder schnell ausweichen muss, um einen Unfall zu vermeiden, würde die Datenübertragung und -verarbeitung zwischen Fahrzeug und Cloud zu lange dauern. 

Über Edge Computing werden die Cloud-Computing-Services im Fahrzeug bereitgestellt. So können die IoT-Sensoren im Fahrzeug die Daten lokal in Echtzeit verarbeiten, um einen Unfall zu vermeiden. 

 

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