Connectiviteit voor miljarden edge aansluitingen

Door: Redactie - 13 april 2021 |

Edge computing blijft ongebreideld doorgroeien

De komende jaren worden miljarden slimme apparaten, productiemachines en allerlei sensoren met het Internet-of-Things verbonden. Deze gebruiken en verzamelen allemaal data, waarvan de economische waarde toeneemt. Een deel van al die data wordt via draadloze verbindingen gecommuniceerd en een ander deel via koper- en glasvezelkabels. Voor het tijdig verwerken van de toenemende datahoeveelheden is het belangrijk dat netwerkaansluitingen betrouwbaar zijn en minimaal vertragen. Panduit belichtte het belang van snelle connectiviteit en lage latency tijdens het webinar ‘The Edge is Closer than You Think’.

Edge computing trends

De ‘netwerkedge’ bestaat uit alle apparaten die mensen tijdens hun dagelijks leven gebruiken, zoals computers en mobiele telefoons, maar ook de smartwatches, slimme televisies en andere domotica in huis. Een ander deel bestaat uit het snel groeiend aantal machines, gereedschappen en sensoren dat industriële productiebedrijven met het Internet verbinden en natuurlijk onze elektrische auto’s en andere mobiliteitsoplossingen. Omdat de komende jaren complete fabrieken, gebouwen, magazijnen, ziekenhuizen en steden ‘slim’ worden gemaakt, blijft ‘edge computing’ ongebreideld doorgroeien.

Wie de netwerkmarkt volgt ziet twee trends die tegelijkertijd complementair en tegenpolen zijn, namelijk edge en cloud computing. Bij edge computing wordt er data decentraal verzameld, gebruikt en opgeslagen op slimme apparaten aan de randen van het netwerk, terwijl bij cloud computing het merendeel van de data in grote centrale datacenters wordt verwerkt en bewaard. Voor beide trends zijn betrouwbare verbindingen met een minimale vertraging nodig. Tijdens het autonoom autorijden, productieprocessen en medische ingrepen wil je namelijk niet dat haperende verbindingen de datastroom tijdelijk onderbreken.

Evolutie netwerkinfrastructuren

Netwerken zijn geëvolueerd van gesloten centrale bedrijf- en campusinfrastructuren met eigen servers, naar met het Internet verbonden gedistribueerde clusters van aansluitingen, waarvan de applicaties en data in grote datacenters worden verwerkt. Tijdens deze evolutie zijn de datasnelheden over het netwerk gegroeid van tientallen en daarna honderden Mb/s naar nu honderden Gb/s, met steeds minder vertraging (latency). Om in de toekomst nog hogere datasnelheden en kritische edge-toepassingen te kunnen ondersteunen wordt de netwerkinfrastructuur steeds kritischer.

Nieuwe edge-toepassingen voor AR/VR, artificial intelligence, machine learning, gerobotiseerde fabrieken en magazijnen en slimme gebouwen en steden, zijn ontwikkeld voor hoge datasnelheden met een lage latency. Datzelfde geldt voor data-intensieve consumententoepassingen als gaming en videostreaming. Momenteel wordt ook al zo’n 43% van alle IoT-data in industriële processen verzameld en verwerkt met edge-apparaten. Volgens analisten groeit de wereldwijde edge-computing markt naar bijna 29 miljard dollar in 2025, met een jaarlijks groeipercentage van ongeveer 54% tussen 2019 en 2025.

Infrastructuurplanning belangrijker

Naarmate de netwerktoepassingen en bijbehorende technologie zich sneller ontwikkelen, wordt het plannen van de benodigde fysieke bekabelingsinfrastructuur belangrijker. De economische en technische levensduur van communicatieverbindingen is namelijk veel langer dan van alle apparatuur die er gebruik van maakt. Hoewel software een deel van de netwerkfunctionaliteit aan het overnemen is van hardware, als onderdeel van de ‘software defined networking’ trend, blijven de datacenters en andere knooppunten van serviceproviders de onmisbare fundering voor zowel edge als cloud computing.

Tijdens Panduit’s webinar is ook de trend van grote centrale richting kleine gedistribueerde datacenters besproken. Daarbij ontstaan nieuwe businesskansen voor traditionele telecomproviders, die honderden gedistribueerde knooppunten kunnen ombouwen naar lokale datacenters. Deze zijn onderling te verbinden met glasvezels voor hoge datasnelheden en een lage latency. Die ombouwoperatie is te combineren met de benodigde upgrade voor het uitrollen van de 5G-connectiviteit. Hoewel 5G vele malen sneller is dan 4G, haalt deze techniek nog niet de tientallen en honderden Gb/s die via bekabelde verbindingen mogelijk zijn.

Ontwikkeling netwerkarchitectuur en -snelheden

Voor snellere netwerken is behalve goede kabels en apparatuur ook een andere architectuur nodig. Veel bestaande netwerken zijn hiërarchisch ontworpen met redundante verbindingen, die via het ‘Spanning Tree Protocol’ (STP) worden beheerd. Deze architectuur heeft een aantal nadelen, waaronder de flexibiliteit om te anticiperen op veranderingen in de toepassingsbehoeften. Een betere toekomstbestendige ontwikkeling is de zogenaamde spine-/leaf-architectuur. Daarin zorgt de combinatie van meerdere spine- en leaf-switches met bijbehorende protocollen voor een aanzienlijk snellere redundantie en dus lagere latency.

Wat snelheden betreft begon deze eeuw met slechts 1 en 2,5 Gb/s Ethernet, terwijl er nu al 100 en zelfs 400 Gb/s switches voor serververbindingen worden geleverd, onder andere door Arista Networks. Panduit heeft deze vorig jaar getest voorafgaand aan de introductie. Richting 2025 staan 800 Gb/s en 1 Tb/s gepland, via 100 Gb/s transmissies over respectievelijk 8 en 10 multimode kanalen. Deze razendsnelle ‘backbones’ zijn nodig voor grote aantallen edge-aansluitingen van meerdere Gb/s, waaronder via Single Pair Ethernet (SPE) 10Gb/s connecties, die naar verwachting ook de enablers worden voor het ‘Industrial Internet of Things’.