Der Energieverbrauch von Telekommunikationsunternehmen steht stärker denn je auf dem Prüfstand.
Das Zusammentreffen geopolitischer Spannungen und der Sorge um den Klimawandel erhöht den Druck auf Betreiber, bei allem, was sie tun, und überall, wo sie tätig sind, effizienter zu werden—von Netzwerkkernen über Rechenzentren bis hin zu weiteren Bereichen.
Laut dem „2022 Climate Action Survey Report“ von Telecoms.com wurde die Senkung des Energieverbrauchs kürzlich als die dringlichste betriebliche Herausforderung für Telekommunikationsunternehmen bezeichnet (64 % der Befragten).
Weltweit gewinnen Überlegungen zur Konsolidierung von Diensten und zu alternativen, modernen Bereitstellungsmodellen in der gesamten Branche deutlich an Bedeutung, da Entscheidungsträger nach Möglichkeiten suchen, die Effizienz mit minimalen Beeinträchtigungen und geringen Zusatzkosten zu steigern.
Tatsächlich bestand laut der von Heavy Reading durchgeführten globalen 5G-Umfrage 2023 unter Netzwerkstrategen der von den Befragten am häufigsten genannte Ansatz zur Senkung des Stromverbrauchs darin, möglichst viele Funktionen auf eine gemeinsame Infrastrukturplattform zu verlagern (52 %). Es folgten die Verkleinerung der Infrastruktur und die Steigerung der Energieeffizienz durch Edge Computing (45 %) sowie die Konsolidierung von Funktionen und Anbietern für ein strafferes Energiemanagement und eine höhere Kosteneffizienz (40 %).
Zu den Ergebnissen merkt Gabriel Brown, Principal Analyst bei Heavy Reading, an: „Disaggregation und der Einsatz mehrerer Anbieter bringen naturgemäß gewisse Ineffizienzen mit sich. Daher ist es eindeutig wichtig, darüber nachzudenken, wie sich diese beheben lassen.“ Weiter führt er aus, dass die Konsolidierung von Core-Workloads auf einer gemeinsamen Cloud-Plattform offenbar „die wirkungsvollste Maßnahme ist, die Betreiber ergreifen können, um den Energieverbrauch im mobilen 5G-Kernnetz zu senken“. Die breite Streuung der Antworten deutet jedoch darauf hin, dass Betreiber „in ihrer Strategie zur Senkung des Energieverbrauchs mehrere Ansätze miteinander kombinieren werden“.
Cloud-nativ als Rettung?
In einer weiteren aktuellen Studie kommt der Bericht des Capgemini Research Institute—Netzwerke in der Cloud: ein klarer Vorteil—zu dem Schluss, dass in den nächsten drei bis fünf Jahren fast die Hälfte der Kapazität von Telekommunikationsnetzen vollständig cloudnativ sein wird.
Der Bericht weist außerdem darauf hin, dass die Betreiber in den nächsten fünf Jahren jährlich 206 Millionen US-Dollar für diese Cloud-Transformation ausgeben werden. Unternehmen, die frühzeitig auf Cloud-native umsteigen, dürften den größten Nutzen in wirtschaftlicher Hinsicht und im Hinblick auf ökologische Nachhaltigkeit erzielen. Was Letztere betrifft, deuten die Forschungsergebnisse darauf hin, dass Unternehmen, die auf die Telco Cloud setzen, ihre Treibhausgasemissionen in den nächsten drei bis fünf Jahren voraussichtlich um 5 % senken werden. Die Telco Cloud dürfte zudem Nachhaltigkeitsvorteile durch geringere Emissionen der Infrastruktur bieten (z. B. durch einen geringeren Platzbedarf der physischen Hardware, einen niedrigeren Stromverbrauch, die automatische bedarfsgerechte Skalierung des Netzwerks sowie die Steuerung des Stromverbrauchs von Mobilfunkmasten mithilfe von KI und maschinellem Lernen).
Aus diesem Grund werden Cloud-native Funktionen (CNF) eine immer wichtigere Rolle spielen. Zumindest sollten sie das!
CNFs sind softwarebasierte Implementierungen einer Funktion oder Anwendung, die traditionell von einem physischen Gerät ausgeführt wird.
Die speziell für die Verlagerung von Workloads auf Cloud-native-Architekturen entwickelte Technologie kann die „schwerfälligen“ herkömmlichen Virtualisierungssoftwareschichten von Telekommunikationsunternehmen überflüssig machen und zugleich Abläufe automatisieren und orchestrieren, um maximale Effizienz zu erzielen – und das alles bei gleichzeitiger Skalierung ihrer Netzwerke.
Das bedeutet auch, dass sie mehrere Funktionen auf einer einzigen Plattform kombinieren können. So steigern sie die Leistung und benötigen gleichzeitig weniger Serverkapazität, weniger CPU-Zyklen und damit weniger Energie. Betreiber von 5G-Netzen können beispielsweise bestehende Netzwerkfunktionen auf deren Cloud-native-Versionen migrieren.
Wichtig ist, dass sich bei konsolidierten CNFs mit einem einzigen Befehl (oder API-Aufruf) mehrere Netzwerkfunktionen aktivieren lassen, beispielsweise Domain Name Server (DNS), Gateway-Internet-Firewall (GiFW) und Carrier-Grade Network Address Translation (CGNAT). Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten der Flexibilität, darunter die bedarfsgerechte Skalierung von Workloads nach oben oder unten. Ein Betreiber könnte CNFs beispielsweise nutzen, um für eine große Sportveranstaltung schnell Rechen- und Netzwerkkapazitäten bereitzustellen und diese nach Ende des Turniers wieder abzubauen. Bei einem herkömmlichen Ansatz, bei dem Funktionen auf dedizierter Hardware ausgeführt werden, kann die Einrichtung mehrere Monate dauern.
Im Gegensatz dazu kann eine konsolidierte CNF-Plattform je nach Bedarf schnell hoch- und heruntergefahren werden, wobei ihr Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert wird. Das Prinzip ist dasselbe wie bei Ihrem Fernseher oder Smartphone, wenn diese bei Nichtgebrauch in den Energiesparmodus wechseln.
Bei F5 haben wir unsere Steuerungs- und Datenebenen vollständig entkoppelt, um von Grund auf echte Cloud-native Funktionen zu entwickeln. Dadurch können wir die Datenebene skalieren und kritische Anwendungen/Funktionen (wie CGNAT) innerhalb weniger Sekunden hoch- und herunterfahren – im Vergleich zu etwa 15 Minuten bei konkurrierenden CNF-nahen Lösungen. Eine virtualisierte „Hülle“ ist weniger effektiv als eine echte CNF und erfordert, dass verschiedene Funktionen auf unterschiedlichen Servern ausgeführt werden.
F5 führt außerdem überarbeitete Versionen der Softwaresicherheitsfunktionen für BIG-IP Hardware und virtuelle Netzwerkfunktionen in Form von CNFs ein, darunter Edge Firewall, CGNAT, DNS und Policy Enforcer. Dank dieser Kompatibilität können Telekommunikationsanbieter nahtlos zu einer Cloud-nativen Architektur migrieren, wenn dies sinnvoll ist, und gleichzeitig ihre ursprüngliche Investition schützen.
Darüber hinaus bietet sich zusätzliche Flexibilität, da unsere CNF-Suite auf F5 CNF-optimierter Hardware (anstelle von handelsüblicher Standardhardware) ausgeführt werden kann. Durch die Auslagerung ausgewählter Funktionen auf die Hardware können Telekommunikationsanbieter die Leistung erheblich steigern. So profitieren sie vom Besten aus beiden Welten: Cloud-native-Eigenschaften kombiniert mit der höheren Leistungsfähigkeit einer F5-Hardware-Appliance. Wie immer ist Wahlfreiheit wichtig – denn für einen nachhaltigeren Betrieb gibt es keine Universallösung.
Etwas bewirken
Selbst wenn die Energiepreise künftig sinken, dürfte sich die Konsolidierung auszahlen: Eine optimierte Lösung kann nicht nur eine höhere und zuverlässigere Leistung erbringen, sondern dies auch zu geringeren Kosten. Durch die Reduzierung der Komplexität ermöglicht die Konsolidierung Telekommunikationsunternehmen, die Flexibilität, Skalierbarkeit und Portabilität von 5G-CNFs voll auszuschöpfen – die entscheidenden Vorteile gegenüber der Ausführung derselben Funktionen auf dedizierter Hardware oder als virtuelle Netzwerkfunktionen (VNFs).
Erfreulicherweise ist all dies nicht nur theoretisches Gerede über Technologie, und wir beobachten erste richtungsweisende Schritte von Telekommunikationsunternehmen in Richtung Konsolidierung.
Durch die Konsolidierung von CNFs in seiner 5G-Datenebene konnte Rakuten Mobile beispielsweise die Auslastung der zentralen Prozessoreinheit (CPU) um mehr als 60 % senken und zugleich die Anzahl der CPU-Sprünge sowie die Latenz reduzieren. Die Architektur des innovativen Telekommunikationsanbieters optimiert nun den Ressourcenverbrauch, während die schlankere Netzwerkstruktur die Bereitstellung neuer Dienste und Softwareupdates erleichtert. Dies veranschaulicht eindrucksvoll, was möglich ist, und es wird erwartet, dass viele weitere Telekommunikationsanbieter diesem Beispiel folgen werden.
Wir bei F5 gehen außerdem davon aus, dass sich durch die Konsolidierung von Netzwerkfunktionen im N6-LAN die Investitionsausgaben um 60 % senken lassen und gleichzeitig die Betriebskosten sinken. Darüber hinaus haben wir Tests durchgeführt, bei denen F5-CNFs mit leistungsstarken 64-Core-Chips mit höherer Dichte kombiniert wurden. Das bedeutet, dass die Leistung sogar gesteigert werden kann, während das Rechenzentrum weniger Strom verbraucht und weniger Kühlung benötigt.
Die Entwicklung steht zwar noch am Anfang, doch wir gehen davon aus, dass die Konsolidierungsinitiativen von Telekommunikationsunternehmen und die damit verbundenen, auf konkrete Anwendungsfälle zugeschnittenen Innovationen von F5 weiter an Dynamik gewinnen werden. Bleiben Sie dran!
Möchten Sie mehr über die Cloud-native-Konsolidierung erfahren? Besuchen Sie F5 vom 27. Februar bis 2. März auf dem Mobile World Congress in Barcelona (Halle 5, Stand C60).
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