TU Berlin entwickelt dynamische Netzwerktechnik

Mit dem Einsatz von künstlicher Intelligenz und datenintensiven Anwendungen im Alltag steigt das Kommunikationsaufkommen in Rechenzentren. Um dieser Herausforderung zu begegnen, entwickelt ein Forschungsteam der Technischen Universität Berlin im Rahmen des ERC-geförderten Projekts Self-Adjusting Networks eine Netzwerktechnologie, die sich dynamisch an den tatsächlichen Datenverkehr anpasst. Das Ziel ist es, Ressourcen zu sparen und die Leistungsfähigkeit der Systeme zu verbessern. Eine Übersicht des Forschungsfelds sowie erste Ergebnisse wurden nun im Fachjournal Communications of the ACM veröffentlicht.

csm TUBerlin tubIT 2017 Popa 11 a7c1c5e085
Bild: ©Oana Popa

Netzwerke passen sich an Datenströme an

Netzwerke in Rechenzentren sind bisher statisch aufgebaut: Alle Server-Racks – also Gruppen von Rechnern mit Prozessoren wie Grafikprozessoren – sind über feste Pfade miteinander verbunden, unabhängig vom Datenaufkommen. Prof. Dr. Stefan Schmid, Leiter des Fachgebiets Internet Architecture and Management, und sein Team – darunter auch Prof. Chen Avin von der Ben-Gurion-Universität in Israel – schlagen hier einen Ansatz vor, bei dem Netzwerkverbindungen flexibel rekonfiguriert werden und sich so an die Struktur des aktuellen Datenverkehrs anpassen können. Ähnlich dem sogenannten ‚Golden Gate Zipper‘, einer spezielle Maschine, die bewegliche Fahrbahntrennwände auf der Golden Gate Bridge in San Francisco verschiebt, um mehr Spuren in die stärker befahrene Richtung umzuleiten. Bezogen auf Rechenzentren ermöglichen die Netzwerke kürzere Verbindungswege, indem sie beispielsweise direkte Verbindungen zwischen stark kommunizierenden Racks schaffen. Dies reduziert Bandbreitenverluste und mehr Daten können übertragen werden.

Optische Switches als technischer Kern

Die Forschenden nutzen für die Netzwerke sogenannte optische Switches, die Netzwerkverbindungen in wenigen Millionstel Sekunden ändern. Sie arbeiten nicht mit Strom, sondern mit Licht, das durch Glasfaserkabel geschickt wird. Die Steuerung erfolgt zum Beispiel über unterschiedliche Lichtfarben oder programmierbare digitale Spiegel, die die Signale gezielt im Netzwerk weiterleiten. Diese Technik reduziert zudem den Energieverbrauch, das das Licht nicht erst in elektrische Signale umgewandelt werden muss.

Grundlagenforschung und praktische Anwendung

Das Team der TU Berlin betreibt bereits seit einigen Jahren Grundlagenforschung zu sogenannten selbst-anpassenden Netzwerken. Im Rahmen des Projekts Self-Adjusting Networks entwickelten sie mathematische Modelle und Verfahren, mit denen sich die Leistung solcher Netzwerke besser verstehen und gezielt steigern lässt. Einen Schwerpunkt legen die Forschenden dabei auf einen informationstheoretischen Ansatz. Sie untersuchen Muster im Datenverkehr, die sich komprimieren oder bündeln lassen – ähnlich wie häufige Buchstaben in Texten. Dies erhöht wiederum die Leistung der Netzwerke. „Unsere Forschung zeigt, welche Architekturen und Kontrollmechanismen nötig sind, um die Rechenzentren der nächsten Generation von Google und Co. optimal auf den Datenverkehrsfluss anzupassen“, sagt Stefan Schmid.



  • Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

    Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

    Im Zuge der Pandemie setzten viele Unternehmen auf digitale Kommunikation. Laut einer Umfrage des Finanzdienstleisters CBAF treffen vier von fünf Industrieunternehmen ihre Kunden wieder persönlich. Probleme haben die Befragten derzeit…

    mehr lesen: Wieder mehr persönlicher Kundenkontakt in der Industrie

  • Software AG mit neuem Management-Team

    Software AG mit neuem Management-Team

    Die Software AG führt eine neue Management-Team-Struktur ein. Das neue Team soll aus den vier Vorstandsmitgliedern sowie zwei intern ernannten Mitgliedern bestehen und die Struktur ergänzen: Scott Little wird ab…

    mehr lesen: Software AG mit neuem Management-Team

  • HoreKa schafft 17 PetaFlops

    HoreKa schafft 17 PetaFlops

    Am KIT in Karlsruhe hat der neue Hochleistungsrechner HoreKa seine Arbeit aufgenommen. Die Rechenleistung des Supercomputers soll dabei unterschiedlichen Forschungsdisziplinen neue Erkenntnisse ermöglichen.

    mehr lesen: HoreKa schafft 17 PetaFlops

  • Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

    Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

    Der Anteil der Tätigkeiten, die heute schon potenziell von Computern erledigt werden könnten, ist in Fachkraftberufen mit 4,6 und Spezialistenberufen mit 4,8 Prozentpunkten zwischen 2016 und 2019 stark angestiegen. In…

    mehr lesen: Wo Technologien berufliche Tätigkeiten ersetzen können

  • Materialmangel behindert die Produktion

    Materialmangel behindert die Produktion

    Deutschen Industrieunternehmen fehlt es an Material. In einer Ifo-Umfrage geben rund 64 Prozent der befragten an, dass Probleme bei Vorlieferungen die Produktion behindern.

    mehr lesen: Materialmangel behindert die Produktion

  • Die Maschine per Abo

    Die Maschine per Abo

    Laut einer Analyse von KPMG gewinnt der Ansatz des Equipment as a Service (EaaS) an Bedeutung. Mehr als die Hälfte der befragten Unternehmen kann sich vorstellen, in den nächsten 5…

    mehr lesen: Die Maschine per Abo

  • Welt-Elektromarkt erholt sich 2021 deutlich

    Welt-Elektromarkt erholt sich 2021 deutlich

    Der Weltmarkt für elektrotechnische und elektronische Güter kam im vergangenen Jahr auf 4,6Bio.€. „Damit hat er sein 2019er-Niveau trotz Corona-Pandemie halten können“, so ZVEI-Finanzexperte Dr. Andreas Gontermann.

    mehr lesen: Welt-Elektromarkt erholt sich 2021 deutlich

  • Material wird knapp

    Material wird knapp

    Materialmangel erschwert die Produktion im Maschinebau. Laut einer Studie des Ifo Instituts berichten bereits 70 Prozent der Unternehmen von Versorgungsproblemen.

    mehr lesen: Material wird knapp

  • Cyber-Sicherheitsnetzwerk startet im Oktober

    Cyber-Sicherheitsnetzwerk startet im Oktober

    Durch Angriffe auf IT-Systeme entstehen in Deutschland jährlich Schäden in zweistelliger Milliardenhöhe. Expertise zu Vorfallbehandlung können Unternehmen ab Oktober über das Cyber-Sicherheitsnetzwerk erhalten.

    mehr lesen: Cyber-Sicherheitsnetzwerk startet im Oktober

  • Generationenwechsel bei GFOS

    Generationenwechsel bei GFOS

    Beim Digitalisierungsspezialisten GFOS hat die nächste Generation übernommen. Gunda Cassens-Röhrig übernimmt den Vorsitz der Geschäftsführung. Stellvertreterin wird Katharina Röhrig.

    mehr lesen: Generationenwechsel bei GFOS

  • 79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

    79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

    Eine neue Studie von ThycoticCentrify beleuchtet die Einstellung von Arbeitnehmern zur Cybersicherheit und die hohen Risiken, die sie eingehen, um ihre Arbeit zu erledigen. Die globale Umfrage unter mehr als…

    mehr lesen: 79 Prozent gefährden bewusst die Cybersicherheit

  • SASE etabliert sich in der IT-Sicherheit

    SASE etabliert sich in der IT-Sicherheit

    Unternehmen müssen die Sicherheit ihrer IT-Infrastruktur neu definieren, weil immer mehr Mitarbeiter im Homeoffice arbeiten. Die ganzheitliche Sicherheitsarchitektur SASE (Secure Access Service Edge) wird sich deshalb in den kommenden Monaten…

    mehr lesen: SASE etabliert sich in der IT-Sicherheit