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.



  • Außenhandel legt zu

    Außenhandel legt zu

    Wie das Statistische Bundesamt mitteilt, wuchsen die Exporte der deutschen Wirtschaft im Oktober um 1,9 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Die Importe nahmen hingegen ab.

    mehr lesen: Außenhandel legt zu

  • Bosch-Forschungsteam macht DLT-Anwendungen skalierbar

    Bosch-Forschungsteam macht DLT-Anwendungen skalierbar

    Nicht der Mensch bezahlt an der Kasse, sondern das Auto direkt an der Ladesäule. In einer Ökonomie der Dinge könnte dies Wirklichkeit werden. Genau daran forscht Bosch gemeinsam mit der…

    mehr lesen: Bosch-Forschungsteam macht DLT-Anwendungen skalierbar

  • Fraunhofer IKS startet in München

    Fraunhofer IKS startet in München

    In München wurde das neue Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS  eröffnet. Schwerpunkt der Forschung soll auf der Absicherung künstlicher Intelligenz (Safe Intelligence) liegen.

    mehr lesen: Fraunhofer IKS startet in München

  • Auftragseingang sinkt zweistellig

    Auftragseingang sinkt zweistellig

    Nach einer kurzfristigen Entspannung im September liegt der Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau im Oktober elf Prozent unter dem Vorjahreswert.

    mehr lesen: Auftragseingang sinkt zweistellig

  • Fast 200.000 Ingenieure im Maschinenbau

    Fast 200.000 Ingenieure im Maschinenbau

    Im Maschinen- und Anlagenbau sind laut der aktuellen Ingenieurerhebung des VDMA 199.800 Ingenieure beschäftigt – Rekordniveau, wie der Branchenverband mitteilt. Dennoch haben die Unternehmen Schwierigkeiten entsprechende Stellen zu besetzen.

    mehr lesen: Fast 200.000 Ingenieure im Maschinenbau

  • Neues Institutsgebäude für das KIT

    Neues Institutsgebäude für das KIT

    Ab dem nächsten Frühjahr sollen die Arbeiten am InformatiKOM auf dem Campus Süd des Karlsruher Instituts für Technologie beginnen. Auf 10.000m² entstehen zwei Gebäude, in denen unterschiedliche Disziplinen zusammengebracht werden…

    mehr lesen: Neues Institutsgebäude für das KIT

  • Produktivere Mitarbeiter durch künstliche Intelligenz

    Produktivere Mitarbeiter durch künstliche Intelligenz

    Die große Mehrheit der im Rahmen einer IFS-Studie befragten Unternehmen plant, in KI-Technologien zu investieren. Davon erhoffen sie sich an erster Stelle Produktivitätssteigerungen der Belegschaft.

    mehr lesen: Produktivere Mitarbeiter durch künstliche Intelligenz

  • Datenschutz und Quantencomputing

    Datenschutz und Quantencomputing

    Im neuen Projekt ‘PQC4MED‘ arbeitet das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) gemeinsam mit mehreren Partnern an Verfahren daran, medizinische Daten durch updatefähige Systeme langfristig vor Attacken durch Quantencomputer zu…

    mehr lesen: Datenschutz und Quantencomputing

  • Arbeitsmarktbarometer legt zu

    Arbeitsmarktbarometer legt zu

    Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist im November gestiegen. Gegenüber dem Vormonat legte der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) um 0,5 auf 102,1 Punkte zu. Verbessert hat sich der Ausblick…

    mehr lesen: Arbeitsmarktbarometer legt zu

  • Holger Michalka wird Teil der MR-Geschäftsführung

    Holger Michalka wird Teil der MR-Geschäftsführung

    Von Rittal zu MR: Zum April nächsten Jahres stößt Holger Michalka zur Maschinenfabrik Reinhausen und übernimmt dort die Leitung des Geschäftsbereichs ‘Products und Operations‘.

    mehr lesen: Holger Michalka wird Teil der MR-Geschäftsführung

  • Rockwell Automation tritt ISA Global Cybersecurity Alliance bei

    Rockwell Automation tritt ISA Global Cybersecurity Alliance bei

    Der neu gegründete Zusammenschluss ISA Global Cybersecurity Alliance hat sich zum Ziel gesetzt, die IT-Sicherheit in industriellen Betrieben voranzutreiben.

    mehr lesen: Rockwell Automation tritt ISA Global Cybersecurity Alliance bei

  • Hildegard Müller wird neue VDA-Präsidentin

    Hildegard Müller wird neue VDA-Präsidentin

    Hildegard Müller ist neue Präsidentin des Verbandes der Automobilindustrie (VDA). Sie tritt die Nachfolge von Bernhard Mattes an, der sein Amt zum Jahresende aufgibt.

    mehr lesen: Hildegard Müller wird neue VDA-Präsidentin