B.1. Een transitie in informatietechnologie
Gedurende de tweede helft van de twintigste eeuw waren bedrijven afhankelijk van hun eigen datahosting systemen en ICT-personeel. Het economische evenwicht verschoof gedurende deze tijd van industriële fabricatie naar het leveren van diensten via informatie technologie (Carr, 2009). Enorme bedragen werden geïnvesteerd in servers, hardware en software-
programma’s en er verscheen een enorme business rondom de complexiteit van bedrijven hun decentrale ICT systemen (idem, p.59). Voor een lange tijd gold daarbij dat de rekenkracht van processors veel sterker toenam dan de capaciteit om data te vervoeren over
communicatienetwerken, waardoor grootschalig dataverkeer over lange afstanden simpelweg onmogelijk was en bedrijven noodgedwongen hun eigen complexe, inefficiënte
datacentersystemen moesten bouwen (idem, p.58). Dit alles veranderde pas aan het begin van de 21e eeuw dankzij de aanleg van viber-optic kabels door telecombedrijven tijdens de ‘dotcom
boom’. Bandbreedte werd nu overvloedig, data kon stromen met de snelheid van het licht en door het opheffen van de ‘netwerkgrens’ konden computers van over de hele wereld met elkaar in contact worden gebracht (idem, p.60).
38 Dit veranderde de economische mechanismen van de datahosting markt volledig. Het betekende het einde van de PC-tijd en de komst een nieuw tijdperk van datahosting als een voorziening (Carr, 2009, p.61). Kenmerkend aan deze tijd is een sterke centralisatietendens voor dataopslag, verwerking en verkeer en het ontstaan van nieuwe ICT-business rondom datacenters. Software, hardware en rekenkracht kunnen nu als diensten worden aangeboden en elk bedrijf met een internetaansluiting kan van deze diensten gebruik maken op een ‘betaal zoveel je gebruikt’ basis (idem, p.69-72). Grote Cloud providers zoals Amazon begonnen rond 2005 met het aanbieden van Cloud diensten omdat hun datacenters het grootste deel van de tijd op een fractie van de capaciteit opereerden. De enorme schaalvoordelen die Big
Techbedrijven realiseren in hun hyperscale datacenters dat zij internetdiensten voor zo’n lage prijs kunnen aanbieden dat veel bedrijven niet langer meer hun eigen ICT-apparatuur hoeven aan te schaffen (idem, p.72-74). ‘Virtualisering’, het gebruik van software om hardware te simuleren, veranderd fysieke apparaten in virtuele apparaten door hun functies te vervangen voor software code (Bilal et al., 2014). Deze technologie maakt het mogelijk dat onderdelen van bedrijven hun computersystemen, van microprocessors tot opslag drives en netwerkapparatuur allemaal door software kunnen worden vervangen die wordt gehost op een telefoonnetwerk of in een datacenter (Carr, 2009. p.75). In zijn meest radicale versie doet virtualisering de PC zelfs volledig verdwijnen doordat het kan worden vervangen door ‘thin clients’, monitor displays met een aansluiting op het internet waar zij al hun soft en hardware verkijgen (Carr, 2009, p.79).
De disruptie potentie van ‘computing’ – een verzamelterm voor data-opslag, verwerking en transmissie - als een voorziening raakt alle vlakken van de digitale economie van aanbieders tot gebruikers. Vergeleken met voorzieningen zoals elektriciteit en water is Cloudcomputing modulair. Een gebruiker kan kiezen uit een enorm aanbod van diensten van verschillende leveranciers die samen kunnen worden gevoegd en zelfs in synergie kunnen werken binnen de Cloud-omgeving (Carr, 2009, p.112). Hierdoor zijn gebruikers niet afhankelijk van één
dienstverlener en ontstaan er niet snel monopolies in de ICT-industrie. Veel bestaande datacenters hebben moeite om de switch naar de Clouddiensten te accommoderen.
Opschaalmogelijkheden, hoge bandbreedte, energie-efficiëntie en het realiseren van kwaliteit en stabiliteit van aanbod zijn allemaal uitdagingen voor de nieuwe generatie Cloud-datacenters (Bilal et al., 2014).
B.2. Typen datacenters en hun milieu-maatschappelijke impact
De fysieke infrastructuur waaruit de datacenter sector bestaat zijn gebouwen met daarin servers, batterijen, koelingssystemen en netwerkapparatuur. Via deze fysieke infrastructuur kunnen ‘computing’ diensten worden geleverd; dataopslag, verwerking en transmissie. De
39 verschillende materiële elementen die dit mogelijk maken worden samengebracht in
datacenters, de ‘fabrieken van de digitale economie. Datacenters zijn er in verschillende soorten en maten. Een typologie van datacenters maakt onderscheid tussen verschillende soorten datacenters op basis van hun energiegebruik, gebruikers, diensten en connectiviteitseisen (zie figuur). Datacenters kunnen in het beheer zijn van één eigenaar (Type C/E, single-tennant), of ze leveren de randvoorwaarden (huisvesting, connectiviteit en stroom-voorziening) voor bedrijven die hun eigen ICT hardware in het datacenter opslaan (Type A/B, multi-tennant).
Type datacenter Ruimte en energieverbruik
A: Colocatie / multi-tennant – Internationale markt
2.000-50.000 m2 / 1-25 MW
B: Colocatie / multi-tennant Regionale markt
500 – 5.000 m2 / <2 MW
C: Hyperscale datacenters >10.000 m2 / >25 MW
D: Edge datacenters <1.000 m2 / < 1 MW
E: Corporate datacenters X
Figuur 2 Bronnen: (Dutch Data Center Association, 2018; Ministerie van Binnenlandse Zaken, 2019; Buck
Consultants / CE Delft, 2020; Stratix, 2018)
Datacenters kunnen zich op één van deze businessmodellen richten, maar sommige grote datacenterpartijen zoals Equinix, Global Switch & Digital Realty, de drie grootste datacenters in Amsterdam betreft oppervlakte én maximaal vermogen (Dutch Data Center Association, 2018), nemen een hybride vorm aan. Naast normale colocatie bieden zij bijvoorbeeld ook
Clouddiensten aan vanaf eigen servers. Het leveren van Clouddiensten als een voorziening is een nieuwe disruptieve die het globale datacenterlandschap transformeert. Een gedetailleerde historische analyse van de transitie in informatie en communicatie technologie is wegens gebrek aan ruimte voorzien in annex B. Hier worden tevens andere trends in de state of the art
datacenter technologieën besproken. De impact van de Cloud revolutie heeft zijn hoogtepunt nog niet bereikt, maar op hoog tempo creëert het een globale infrastructuur van datacenter netwerken waarin een beperkt aantal grote datacenterpartijen verantwoordelijk zijn voor het organiseren van internationaal dataverkeer (Holt and Vonderau, 2015). Wereldwijd voorziet een aantal Big Tech bedrijven zoals Amazon, Microsoft en Google hun eigen Cloud-netwerken via hyperscale datacenters. Daarnaast is er een aantal grote multi-tennant partijen met grote netwerken verspreid over verschillende continenten. De opkomst van een globale
Cloudinfrastructuur brengt een nieuwe geografische verdeling van datacenters tot stand (Varghese et al., 2019).
40 De opkomst van edge computing is een Er zijn vele definities van ‘edge computing’ en het is ook geen nieuwe term. Het komt erop neer dat opslag en rekenkracht vaker lokaal in de communicatie infrastructuur worden geïntegreerd (Stratix, 2018), bijvoorbeeld gekoppeld aan mobiele netwerken. Naarmate datasets waar bedrijven mee werken geconcentreerder worden kunnen de systemen waar deze in verwerkt worden ook kleiner zijn. Sensoren, smartphones en zelfrijdende auto’s genereren data die via mobiele netwerken worden doorgestuurd naar edge datacenters die deze data bewerken, analyseren, terugsturen naar de bron of opslaan in Cloud datacenters, die het op hun beurt weer doorsturen totdat de data uiteindelijk opgeslagen wordt in data-pakhuizen, de hyperscale Cloud datacenters (Stratix, 2018).
B.3. Dematerialisatie en energie-efficiëntie in de datacenterindustrie
De meeste kosten van het runnen van een datacenter zitten in het stroomgebruik voor power en koeling van servers (tot wel 75% van de totale kosten) en daarom zijn Cloudproviders
gemotiveerd om hun energieverbruik te verminderen (Bilal et al., 2014). Dit is nodig omdat het einde van Moores Law betekent dat energieverbruik van processors niet vanzelfsprekend meer met de zelfde snelheid verbeterd als dat de afgelopen 50 jaar gebeurde (Brill, 2007).Waar traditionele datacenters vaak opereren met een gemiddelde power efficiency usage van 1.8 (PUE: factor extra stroomgebruik), hebben de meeste datacenters in Amsterdam dit
teruggebracht tot rond de 1.2, en hyperscalers zoals Facebook en Google zelfs tot 1,02 (Laban, persoonlijke communicatie, 2020). Daartoe van alles uit de kast getrokken. Slim gebruik van softwaretechnieken zoals virtualisatie en ‘serverless computing’ reduceren onder het principe ‘software eats hardware’ de behoefte aan servers tot 80% en energieverbruik tot 40% in hyperscale datacenters (Laban, persoonlijke communicatie, 2020). Het koelen van servers gebeurt in de datacenterindustrie bijna volledig met luchtkoeling. Het is een goedkope
oplossing, maar wel een die veel ruimte vereist en een lage temperatuur restwarmte produceert waardoor restwarmte vaak onbenut blijft (Mezzanotte, persoonlijke communicatie, 2020). Een nieuwe koelingsmethode die nu zijn opmars maakt is ‘liquid cooling’ of ‘emersive cooling’ waarbij de hardware ondergedompeld wordt in een vloeistof die de warmte van de servers volledig vasthoudt en kan afvoeren (Mezzanotte, persoonlijke communicatie, 2020). Deze systemen zorgen niet alleen in een energiereductie tot wel 70% maar ook een materiaal en ruimte kostenreductie tot wel 50% (Bashroush, 2014).
Maar deze schaalvoordelen zijn niet alleen bestemd voor de Big Tech bedrijven. De Open Source Community is bezig om verbeteringen in soft- en hardware te combineren in een modern datacenterdesign dat gratis toegankelijk wordt gemaakt, veelal in samenwerking met de
41 Big Tech bedrijven (Laban, persoonlijke communicatie, 2020). Bedrijven kunnen met open source technologie enorme reductie in materiaal en energiekosten reduceren. Daarnaast verlost het ICT-bedrijven ook van ‘vendor lock-in’ van traditionele hardware leveranciers die weinig transparant zijn over de firmware van hun producten, wat een serieuze barrière vormt voor innovatie datagerichte oplossingen van bedrijven (idem). Ook telecombedrijven gebruiken open source technologie om kosten te besparen. Daarnaast zij begonnen op lokale schaal
Clouddiensten te bieden aan hyperscale datacenters met hun 5G netwerken die mobiele eindgebruikers bedienen. Dit doen zijn door op grote schaal hun centrale offices om te bouwen tot gevirtualiseerde CORD datacenters; Central office rearchitected as datacenter (Peterson et al., 2016b). Rondom deze edge datacenters groeien de datacenterindustrie en de
telecomsector naar elkaar toe en de wederzijdse afhankelijkheid van deze twee sectoren geeft vorm aan een nieuwe geografie van datacenters. Daarbij nemen de telecom bedrijven een steeds belangrijke rol in de markt in.
42