Grüne Telekommunikation:
Unified-Communications schont die Ressourcen

von Werner Veith (werner.veith@networkcomputing.de), Dr. Thomas Wiemers

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19.01.2009

Wenn Sprache, E-Mail und Video unter einer gemeinsamen Oberfläche zusammenwachsen, vereinfacht sich die Zusammenarbeit in den Unternehmen enorm. Außerdem hilft dieser Generationswechsel in der Telekommunikation, Ressourcen zu schonen, Energie einzusparen und weniger CO2 auszustoßen.

Der internationale Flugverkehr galt lange Zeit als Spitzenreiter, was die anfallende Menge an CO2-Emissionen betrifft. Doch hat sich mittlerweile herumgesprochen, dass die IP- und Netzwerktechnologie dem in nichts nachsteht. Durch die rasante Zunahme des weltweiten Datentransfers auf Basis des Internet-Protokolls werden immer mehr Server und Netzwerkelemente installiert und betrieben. Aber auch die sekundären Kosten wie für die Kühlung der Rechenzentren belasten die Bilanzen immer stärker. Der mit dem anwachsenden Datenverkehr verbundene Anstieg des Energieverbrauchs lässt sich jedoch durch effizientere Formen der Zusammenarbeit und bessere Kommunikationsmittel wenigstens teilweise kompensieren.

Die IP-Telefonie ist ein zentraler Bestandteil von Unified-Communications. (Quelle: Siemens Enterprise Communications)

Unter dem Schlagwort Unified-Communications (UC) wachsen die heute existierenden verschiedenen Kommunikationsformen unter einer gemeinsamen Oberfläche zusammen. Außerdem findet eine Vereinheitlichung statt. Zu den verschiedenen Kanälen gehören etwa Sprache, Video, E-Mail, Chat, Instant-Messaging, SMS oder andere Mobilfunk-Services. Technische Basis ist die gemeinsame Übertragung von Sprache und Daten über die IP-Infrastruktur und ein einziges konvergentes Netzwerk.

Bei der traditionellen Telekommunikationstechnik saßen die Intelligenz und damit die Rechenleistung und der Schwerpunkt des Energieverbrauchs maßgeblich in der Telefonanlage. Diese bestand aus viel herstellerspezifischer Hardware und einzelnen Bauelementen. Die Endgeräte selbst benötigten nur wenig Strom und erhielten diesen problemlos über die Telefonleitung. Neben der Schaltungstechnik der Telefonanlagen erwies sich vor allem ihr Bedarf an Konvektionskühlung als echter Stromfresser. Kommunikationssysteme mit 1000 Nebenstellen hatten so etwa einen elektrischen Anschlusswert von bis zu 5,4 kW und einen mindestens ebenso hohen Bedarf an Kälteleistung.

Das hat sich inzwischen geändert: Aktuelle Hybrid-Plattformen verbrauchen heute kaum mehr als 1 W elektrischer Leistung pro Teilnehmer und kommen ganz ohne Klimatisierung aus. Neben dem Energieverbrauch der einzelnen Telefonanlage muss bei vernetzten Lösungen aber auch der Strombedarf des gesamten Systems betrachtet werden. Stand früher an jedem Standort eines Unternehmens eine eigene Anlage, lässt sich mit der Einführung von Voice-over-IP (VoIP) die Kommunikationsplattform zentralisieren.

Mit Unified-Communications wachsen Video und andere Kommunikationskanäle zusammen. (Quelle: Siemens Enterprise Communications)

Die Filialen benötigen nur noch kleine und stromsparende Gateways. Abhängig von der Konfiguration sind dadurch Stromeinsparungen von bis zu 38 Prozent möglich. Da sich ein solch verteiltes System auch aus der Ferne per Remote-Zugriff einrichten, bedienen und warten lässt, entfallen auch die CO2-Emissionen bei den Fahrten eines Servicetechnikers zu den verschiedenen Standorten.

Mehr Energieeffizienz bei zentralen Kommunikationslösungen

Mit dem Umstieg auf Software-VoIP-Lösungen, die zentral im Rechenzentrum laufen, lässt sich der Stromverbrauch bei großen Installationen nochmals verringern. Denn zentrale Standard-Server können bei großen Teilnehmerzahlen energieeffizienter arbeiten als herstellerspezifische und verteilte Hardware. Außerdem verringert sich deutlich die Anzahl der benötigten Rechner und damit auch der Gesamtstromverbrauch.

Vor zwei Jahren hat der Stromverbrauch der IP-Netzwerkelemente im Data-Center nur einen Faktor unter vielen dargestellt. Mittlerweile ist die Leistungsaufnahme zu einer der wichtigsten Kenngrößen im Serverbereich geworden. Nach Studien von IDC verbraucht ein Server heute im Durchschnitt 400 Watt. Dabei hat sich parallel dazu auch der Stromverbrauch innerhalb von 10 Jahren nahezu vervierfacht. Hier ist der zusätzliche Bedarf von Massenspeichern und Switches noch nicht eingerechnet.

Mit dem »Analog Phone Gateway VG200« von Cisco lassen sich auch analoge Apparate in die IP-Telefonie einbinden. (Quelle: Cisco)

Das stellt Rechenzentrumsbetreiber vor massive Schwierigkeiten. Denn die verbrauchte Leistung wird in Hitze umgewandelt, und diese müssen Kühlsysteme wieder abführen. Hinzu kommt, dass Server immer kleiner und flacher geworden sind. Den Höhepunkt in dieser Entwicklung stellen Blade-Systeme dar, die auf einer Höhe von knapp 40 Zentimetern gut 4500 Watt verbrauchen können.

Die meisten physikalischen Server werden jedoch hinsichtlich ihrer Prozessorlast kaum beansprucht. Denn in der Vergangenheit galt die Devise, Anwendungen und Services auf mehrere separate Maschinen aufzuteilen. Die Prozessorlast erreichte dabei selten mehr als 15 Prozent. Die Server liefen also am unteren Ende ihres Leistungsvermögens.

Dies ist heute nicht mehr sinnvoll. Denn durch den Einsatz von Virtualisierungstechnik lässt sich die Auslastung auf 60 bis 80 Prozent hochschrauben, bei praktisch gleichem Stromverbrauch. So können etwa die Sprachkommunikation und die UC-Anwendungen ins zentrale Data-Center wandern, ohne zusätzliche Server-Kapazitäten zu installieren müssen.

Hinter dem Schlagwort Virtualisierung verbergen sich dabei unterschiedliche Verfahren zur möglichst guten Auslastung der vorhandenen Hardware. So lassen sich beispielsweise mehrere Applikationsserver als virtuelle Maschinen auf einem einzelnen Server zusammenfassen. Normalerweise läuft jede Anwendung für sich auf einer eigenen Einheit.

Das bringt gleich mehrere Vorteile mit sich: So wird ein Großteil der vorher benötigten Hardware eingespart. Diese verbraucht dann auch keine Energie mehr und benötigt daher keine Kühlung sowie Platz. Damit keine der benötigten Applikationen zu wenig Leistung zugeteilt bekommt, überwacht die Virtualisierungs-Lösung ständig die Anforderungen der verschiedenen Anwendungen. Anhand dessen verteilt sie Speicherplatz und Rechenleistung entsprechend.

Geringere Kosten und weniger CO2-Emissionen

Die Zusammenfassung von Funktionen im Rahmen von Unified-Communications kann ebenfalls die Stromausgaben um bis zu 50 Prozent senken. Dies ist deshalb ein weiterer effizienter Ansatz für eine grüne Telekommunikation. Das hat auch eine Vergleichsstudie des Aachener Beratungshauses Comconsult Beratung und Planung gezeigt. Diese betrachtet eine Szenerie von 10.000 Teilnehmern mit einer dezentralen UC-Lösung von Cisco und der zentralen Variante von Siemens Enterprise Communications. Die Endgeräte, 9900 IP-Telefone und 96 analoge Endgeräte für Notrufe, verteilen sich dabei auf einen zentralen Standort und mehrere Außenstellen beziehungsweise Filialen.

Sowohl die dezentrale wie die zentrale Variante erfordern laut der Studie einen ähnlichen Aufwand zur Anbindung der Außenstellen in Form von Gateways, Routern, VPN-Appliances. Auch die generelle Netzwerkinfrastruktur weist keine gravierenden Unterschiede auf. Daher wird in der Untersuchung das Hauptaugenmerk auf die benötigte Server-Infrastruktur gelegt und eine maximale Gesprächsdichte von 30 Prozent intern und 15 Prozent extern zugrunde gelegt. Die zentralen Komponenten der Kommunikationsplattform sind als redundanter Cluster ausgelegt, um eine Hochverfügbarkeit zu garantieren.

Bei der Lösung von Siemens Enterprise Communications kommt als zentrale Instanz für die Telefonie ein Cluster mit zwei »OpenScape Voice«-Servern zum Einsatz. Jedes dieser Systeme stellt die Telefonie für bis zu 12.000 Endgeräte bereit. Die Hardware ist jeweils ein »IBM x3650 T«-Server.

Hinzu kommt ein Gateway zum Einsatz, um die analogen Endgeräte anzuschließen und die Telefonie an das ISDN-Netz anzubinden. Unified-Messaging wird bei dieser Konfiguration – aus Gründen der Vereinfachung – mit nur einem Server des Typs IBM x3650 T-Server veranschlagt. Als Gesamtverbrauch wird bei Lösung 1450 Watt gemessen.

Für die Vergleichsszenerie kommt der »Cisco Unified Communications Manager« (CUCM) zum Einsatz. Bis zu 5000 Endgeräte lassen sich damit pro Server betreiben. Um die notwendige Redundanz zu erreichen, sind vier CUCM erforderlich. Die Hardware-Basis dafür sind Server vom Typ »IBM x3650«. Die Voicemail-Funktion stellt »Cisco Unity« bereit. Die Software läuft auf einem fünften Server vom Typ IBM-x3650. Sie wird in diesem Test als unkritisch eingestuft und daher nicht redundant ausgelegt.

Für die Anbindung der analogen Endgeräte sind zwei VoIP-Analog-Gateways á 48 Ports vom Typ »VG248« erforderlich. Die Anbindung an das ISDN-Netz übernimmt ein Cisco-Router der »3700er«-Serie mit zwei Erweiterungsmodulen für E1/S2M. In der Summe beträgt die Leistungsaufnahme für diese Konfiguration 1990 Watt.

Auf den ersten Blick scheinen die mit beiden Modellen möglichen Einsparungen nicht besonders hoch zu sein. Allerdings ergeben sich bei der ermittelten Differenz im Energiebedarf von 540 Watt aufs Jahr gerechnet Einsparungen von rund 4730 kWh. Dieser Wert entspricht ungefähr dem jährlichen Strombedarf eines Haushalts mit drei bis vier Personen (ohne elektrische Warmwassergewinnung oder Heizung).

Dr. Thomas Wiemer ist Geschäftsführer bei UCC – Unified Communications Consulting und Dozent für High-Tech-Marketing und Innovationsmanagement an der Bauhaus-Universität Weimar.

Bei der Erzeugung dieser Strommenge entstehen – je nach dem zugrunde gelegten Energiemix – rund 2900 Kilogramm CO2. Wenn man die durch eine wohlüberlegte Planung im Vorfeld einer Migration zu Voice-over-IP einsparen kann, hat man einen weiteren Beitrag zur Verringerung des CO2-Ausstoßes geleistet.

Dr. Thomas Wiemers
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