Multi Access Edge Computing (MEC): Das steckt dahinter

Technologie

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Datum 19.03.2021
Lesezeit 7 Min.

Multi Access Edge Computing (MEC): Das steckt dahinter

Mit 5G werden auch im Mobilfunk Echtzeit-Anwendungen mit garantierten Bandbreiten und extrem geringen Latenzzeiten möglich. Unterstützt wird diese deutliche technische Verbesserung unter anderem durch Edge Computing –  dezentralisierte Rechenzentren am jeweiligen Ort der Datenverarbeitung. Hieraus entstehen völlig neue Anwendungsszenarien, die Unternehmen innovative Geschäftsfelder eröffnen und obendrein Kosten zu sparen helfen.

Wenn Daten im Internet transportiert werden, erfolgt das nicht immer auf dem optimalen oder kürzesten Weg. Ähnlich wie Verpackungseinheiten in der Logistik von Lebensmitteln oder Konsumgütern werden auch Datenpakete häufig zunächst an zentrale Knoten übermittelt und von dort aus an den Empfänger geleitet. Diese können mehrere hundert Kilometer vom Ursprungsort entfernt liegen – obwohl der beabsichtigte Empfänger vielleicht direkt „nebenan” sitzt.

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Echtzeitanwendungen und feste, garantierte Bandbreiten lassen sich so nur mit Mühe realisieren: Eine mögliche Überlastung einzelner Streckenabschnitte führt bislang dazu, dass Pakete nicht immer innerhalb garantierter Zeiten transportiert werden können. Mit (Multi Access) Edge Computing rückt die Datenverarbeitung näher an Ihr Unternehmensnetzwerk heran. So erreicht das 5G-Mobilfunknetz Leistungsdaten, die bislang nur ortsfesten Ethernet-Verkabelungen vorbehalten waren – und kann sogar mit diesen kombiniert werden.

 

Multi Access Edge Computing (MEC): Das steckt dahinter 

Multi Access Edge Computing (früher auch: Mobile Edge Computing) ist ein Unterbereich des Cloud Computings. Der Begriff bezeichnet eine Netzwerkarchitektur, bei der wichtige Datenverarbeitungskapazitäten wie Cloud-Anwendungen und IT-Serviceumgebungen an den Rand („Edge”) des Mobilfunknetzes (oder allgemein: eines beliebigen Netzes) verlegt werden. Die Datenverarbeitung und -übertragung erfolgt somit nicht mehr zentralisiert im und über das Netzbetreiber-Rechenzentrum, sondern dezentral und somit direkt oder zumindest näher bei Ihnen vor Ort.

Das zugrunde liegende Prinzip wurde vom Europäischen Institut für Telekommunikation (ETSI) definiert. Indem Anwendungen und Datenverarbeitungsaufgaben näher an den Ort der Datennutzung rücken, lassen sich Netzüberlastungen vermeiden und insgesamt deutlich bessere Leistungsdaten realisieren.

Man unterscheidet insgesamt drei Arten des Edge Computings, je nachdem, wie dezentral oder zentralisiert dieses ausgelegt ist:

  • Cloud Computing: Die meisten oder sämtliche Anwendungen werden in der Cloud betrieben. Deren Server stehen irgendwo auf der Welt verteilt oder (dann meist aus Datenschutzaspekten heraus) in einem bestimmten Land.
  • Fog Computing: Die benötigten Anwendungen werden in dezentralen Mini-Rechenzentren bereitgestellt, die geografisch nahe am Ursprung der Daten gelegen sind.
  • Edge Computing: Die Anwendungen liegen auf Servern direkt am Rand des Netzwerks, beispielsweise eines „eigenen” 5G-Campusnetzes.

Dabei ist das MEC-Rechenzentrum nicht zwingend eine geschlossene Lösung, die nur der Netzbetreiber als Betreiber eines Funknetzwerks (RAN, „Radio Access Network”) nutzt. Auch Drittanbieter von Anwendungen und Inhalten lassen sich hier einbinden. Außerdem ist die Konnektivität nicht auf den Mobilfunk beschränkt, sondern kann auch über WLAN, Ethernet oder MPLS erfolgen. So können spezielle Anwendungsfälle für einen bestimmten geographischen Ort besonders effizient aufgesetzt werden.

Zentrales Element einer Mobile-Edge-Computing-Umgebung ist der MEC-Anwendungsserver, der mit dem Funknetzwerk (RAN) direkt verbunden ist. Er stellt Rechenleistung, Speicherplatz, Konnektivität und Zugriff auf Netzparameter bereit. Außerdem lassen sich auf ihm Anwendungen beispielsweise in virtuellen Umgebungen (VM) ausführen.

Die Tatsache, dass Multi Access Edge Computing auf Basis offener Standards und Anwendungsschnittstellen (APIs) entwickelt wurde, öffnet dieses Netzwerkszenario nebst Serverinfrastruktur auch für Drittanbieter. Außerdem lassen sich neben Mobilfunknetzen auf 4G- und 5G-Basis auch WiFi- und kabelbasierte Anwendungen nahtlos integrieren. MEC unterstützt sowohl Software Defined Networking (SDN), als auch Network Functions Virtualization (NFV).

Ausklappbare Informationsgrafik

Nicht nur das Mobilfunknetz, sondern auch die Datenverarbeitung rückt bei MEC auf Wunsch näher an den Kunden heran.

 

MEC: Die wesentlichen Vorteile im Überblick

Besonders geringe Latenzzeiten, sehr hohe Bandbreiten und große Netzkapazitäten: Das sind die Kernvorteile von Multi Access Edge Computing. Hieraus entstehen jedoch weitere wichtige Eigenschaften, die bei netznahen Infrastrukturen typisch sind:

  • Die Datenverarbeitungszeit insgesamt sinkt
  • Echtzeitanwendungen mit Latenzen unter zehn Millisekunden im Transportweg werden möglich
  • MEC-Anwendungen lassen sich bequem vor Ort skalieren
  • Das zu übertragende Datenvolumen im öffentlichen Netzwerk (außerhalb des MEC-Bereichs) ist geringer, was die vorhandenen Netzkapazitäten schont und Übertragungskosten spart.
  • „Verstopfte” Netzabschnitte wie bei herkömmlicher Datenübertragung sind bei MEC kein Thema mehr
  • Häufig genutzte Anwendungen lassen sich lokal bereitstellen, ohne dass Daten über das „öffentliche” Internet übertragen werden müssen
  • Die Verfügbarkeit ist sehr hoch, da die Konnektivität (und deren QoS-Parameter) unter der direkten Kontrolle der betreibenden Stelle liegt
  • Das Risiko von Datendiebstählen sinkt, da die Daten je nach Gestaltung der MEC-Architektur „on-premise”, also vor Ort, bleiben

Dem gegenüber stehen allerdings höhere Aufwendungen, wenn eine Vielzahl an MEC-Knoten bereitgestellt und beispielsweise mit Hilfe von MPLS-VPN miteinander verbunden werden sollen. Außerdem müssen dezentral wirksame Sicherheitsmechanismen implementiert und Wartungs- und Administrationsarbeiten vor Ort durchgeführt werden. Um all das kümmern sich jedoch beispielsweise die Vodafone-Spezialisten aus dem Bereich Multi Access Edge Computing und 5G-Campusnetze.

Schon jetzt betreibt Vodafone zur Unterstützung des Kern-Mobilfunknetzes vier neue 5G-Supercore-Rechenzentren, die die Datenverarbeitung auch jenseits von Spezial-Anwendungen dezentralisieren. Weitere ihrer Art sollen schon in Kürze folgen. Mit MEC lässt sich dieses dezentrale Prinzip auf eine neue Stufe heben und speziell auf Ihre Bedürfnisse zuschneiden.




Video: YouTube / Vodafone Deutschland

 

Das sind mögliche Anwendungsfelder für Multi Access Edge Computing

So manches Unternehmen nutzt oder plant bereits Multi Access Edge Computing in Form eines 5G-Campusnetzes. Darunter ist beispielsweise das Universitätsklinikum Düsseldorf, das die Vodafone RedBox auf dem hauseigenen Campus nutzen will. So werden schon bald diverse Echtzeitanwendungen wie Tele-Operationen, Ferndiagnosen noch aus dem Rettungswagen heraus und eine krankenhausweite, lückenlose Patientenüberwachung möglich. 

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Doch auch in anderen Bereichen ist eine solche Lösung vielerorts bereits Teil der vollvernetzten IoT-Zukunft oder wird derzeit prototypisch realisiert:  

  • Smartphone-Interaktion: Die Kommunikation zwischen Smartphones wird deutlich effizienter, wenn die Datenverarbeitung näher an die Geräte heran rückt.
  • Autonomes Fahren: Anwendungen wie autonomes Fahren sind nur mit MEC sinnvoll möglich, da hier große Datenmengen in einem lokal begrenzten Umfeld übertragen und verarbeitet werden müssen. Die hierzu notwendige Rechenleistung wäre in Fahrzeugen nur schwer abzubilden.
  • Gefahrenerkennung: Die KI-gestützte Analyse von Kamerabildern und Bewegungsdaten hilft, mögliche Gefahren noch schneller zu erkennen und darauf basierend Aktionen auszulösen. Das kann ein Hindernis im Straßenverkehr, aber auch ein blockierter Fahrweg in einem Industriebetrieb sein.
  • Maschinenkommunikation (M2M) profitiert ebenfalls stark von MEC, da die Daten vor Ort ausgewertet und in sinnvolle Entscheidungen binnen Millisekunden überführt werden können.
  • Robotersteuerung: Auch die Steuerung beispielsweise von Fertigungsrobotern lässt sich mit Hilfe von MEC verbessern. Wenn jeder an einem bestimmten Prozessabschnitt beteiligte Roboter über die Aktivitäten des jeweils anderen in Echtzeit „Bescheid weiß”, sorgt dies für noch mehr Effizienz und Sicherheit im Produktionsprozess.
  • Energieversorgung: Intelligente Stromnetze (sogenannte Smart Grids) erfordern eine blitzschnelle Umverteilung beispielsweise bei Lastspitzen und eine jederzeitige Verfügbarkeit von Auswertungsdaten und Steuerungssystemen.
  • Virtual/Augmented Reality: Bislang besteht zwischen Aktionen eines Anwenders und der zugehörigen Bildveränderung in VR- und AR-Anwendungen häufig bei drahtlosem Einsatz noch eine merkliche Verzögerung. Diese kann bei Anwendern Motion Sickness (also Übelkeit) auslösen und das Erlebnis merklich beeinträchtigen. Durch MEC-Einsatz lässt sich diese Verzögerung soweit reduzieren, dass diese nicht mehr bemerkt wird. In der Folge lassen sich derartige Anwendungen noch realitätsnäher und sicherer gestalten.

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Vodafone RedBox: Britta Rudolphi, Leiterin des 5G Labs, mit der Box, die ein ganzes 5G-Netz für Industriekunden liefert.

Nutzen Sie bereits Multi Access Edge Computing oder planen Sie dessen Einsatz? Was sind für Sie die Hauptvorteile, aber auch mögliche Eintrittshürden? Wir freuen uns auf Ihren Kommentar.

 


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