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.



  • Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

    Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

    Von 2001 bis 2015 war Werner Rieche bereits für OpenText tätig. Nun kehrt er als Vice President DACH zum Softwareunternehmen zurück.

    mehr lesen: Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

  • 6 Steuertipps für Unternehmen

    6 Steuertipps für Unternehmen

    Aufgrund der Corona-Krise wurde eine Reihe von Steuergesetzen zugunsten von Unternehmen geändert. So können vor allem KMU unter anderem von Sonderabschreibungen, einer Verlängerung der Frist für den Investitionsabzugsbetrag sowie von…

    mehr lesen: 6 Steuertipps für Unternehmen

  • In fünf Phasen gegen Hacker

    In fünf Phasen gegen Hacker

    Angriffe mit Ransomware sind weit verbreitet und laut einer TÜV-Rheinland-Umfrage sehen sich rund 30 Prozent der darin Befragten Sicherheitsexperten, nicht ausreichend gegen eine solche Attacke gerüstet.

    mehr lesen: In fünf Phasen gegen Hacker

  • Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

    Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

    Die zweite Corona-Welle hat den Wirtschaftsaufschwung des Sommers ausgebremst, doch die Entwicklung mehrerer Impfstoffe macht Hoffnung: So geht die Konjunkturprognose des Instituts der Deutschen Wirtschaft (IW) davon aus, dass das…

    mehr lesen: Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

  • Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

    Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

    Die deutschen Ingenieure blicken skeptisch auf das Jahr 2021. In einer Befragung des VDI Wissensforums gibt mehr als die Hälfte der befragten Ingenieure an, dass sich die Auftragslage im eigenen…

    mehr lesen: Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

  • Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

    Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

    Andrea Alboni leitet seit dem 1. Dezember die Region Westeuropa für Universal Robots (UR). Damit übernimmt Alboni die Führung in einem der nach Unternehmensangaben wichtigsten Absatzmärkte von UR.

    mehr lesen: Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

  • Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

    Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

    Mit einem Plus von 16 Punkten sind die ZEW-Konjunkturerwartungen im Dezember auf 55 Index-Punkte gestiegen. Die aktuelle Lage wird jedoch schlechter eingeschätzt als im Vormonat.

    mehr lesen: Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

  • Warenstau im Reich der Mitte

    Warenstau im Reich der Mitte

    Warentransporte von China nach Europa sind derzeit mit deutlich höheren Kosten als verbunden, als noch vor einigen Wochen. Containerschiffe sind ausgebucht, in der Luftfracht fehlen Kapazitäten und Waggons für Bahntransporte…

    mehr lesen: Warenstau im Reich der Mitte

  • Dassault Systèmes übernimmt alle Anteile von NuoDB

    Dassault Systèmes übernimmt alle Anteile von NuoDB

    Um die Weiterentwicklung seiner 3DEexperience-Plattform im Bereich Cloud und Data Science voranzutreiben, hat Dassault Systèmes das US-Unternehmen NuoDB übernommen.

    mehr lesen: Dassault Systèmes übernimmt alle Anteile von NuoDB

  • Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

    Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

    Die Industrie 4.0-Inititative SmartFactory-KL hat ein Whitepaper zur Absicherung von modularen Produktionsanlagen veröffentlicht. Die Grundlage für das Papier bildet ein ebenfalls modular aufgelegtes Safety-Konzept, das seit 2018 entwickelt wird.

    mehr lesen: Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

  • Mehr Budget für mehr Digitalisierung

    Mehr Budget für mehr Digitalisierung

    Die Digitalisierung von Prozessen ist die Nummer-1-Priorität, wenn es um den Einsatz des IT-Budgets geht. Knapp die Hälfte im Rahmen einer Capgemini-Studie befragten Unternehmen will die Budgets im kommenden Jahr…

    mehr lesen: Mehr Budget für mehr Digitalisierung

  • Maschinen- und Anlagenbau trotzt der Krise

    Maschinen- und Anlagenbau trotzt der Krise

    Die Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau werden das Krisenjahr 2020 mit deutlichen Minusraten abschließen, die aber nicht so heftig ausfallen, wie erwartet. „Für nicht wenige Betriebe dürfte dieses Jahr im…

    mehr lesen: Maschinen- und Anlagenbau trotzt der Krise