End-to-End-Netzwerklösung für stromsparende, kosteneffiziente und skalierbare vernetzte Rechenzentren
Rechenzentren schaffen die Voraussetzungen für alle Arten von digitalen Waren und Dienstleistungen. Die boomende Nachfrage nach Internetdiensten führt zu einem enormen Anstieg des Datenverkehrs in Rechenzentren. Rechenzentren müssen wachsen und sich weiterentwickeln, um den Verkehr bewältigen zu können. Sie müssen auch das sich daraus ergebende Problem der steigenden Kosten für den Strom angehen, der für den Betrieb größerer Anlagen benötigt wird. Um dieses Problem zu lösen, hat das EU-finanzierte Projekt NEPHELE eine dynamische optische Netzwerkinfrastruktur vorgeschlagen und entwickelt. „Die heutige Daten-Wohlstandsgesellschaft verlässt sich auf Rechenzentren, um riesige Mengen an Informationen zu speichern und schnell auf sie zugreifen zu können“, so Projektkoordinator Prof. Hercules Avramopoulos. „Die Technologie von NEPHELE wird eine praktikable Lösung für die nahtlose Skalierung von Kapazitäten in Rechenzentren bereitstellen.“ Das Wachstum stellt die traditionellen Netzwerktechnologien vor übermäßige Herausforderungen. Die schwierigste ist die Skalierbarkeit. Hinsichtlich der Leistung sind traditionelle Architekturen für den Nord-Süd-Verkehr konzipiert und stoßen auf grundlegende Einschränkungen, wenn es darum geht, mit der wachsenden Nachfrage zwischen den Rechenzentren entlang der Ost-West-Achse Schritt zu halten. Ein schnell wachsender Markt für Rechenzentren Das Hauptziel von NEPHELE war die Stärkung der industriellen Position Europas im Bereich der Cloud-Technologien durch die Entwicklung einer skalierbaren hybriden Verbindungsarchitektur für dynamisch rekonfigurierbare Rechenzentren. Der Markt für Rechenzentrumslösungen wird sich voraussichtlich von 18,56 Mrd. USD im Jahr 2015 auf 32,2 Mrd. USD im Jahr 2020 nahezu verdoppeln. Viele der Industriepartner des Projekts werden über die gesamte Wertschöpfungskette dieses riesigen und sich schnell entwickelnden Marktes erhebliche Anteile halten. Die entwickelten Netzwerkkomponenten bestehen aus einer Architektur, die eine Netzwerkkonvergenz über ein transparentes optisches Ethernet-Rechenzentrumsnetzwerk ermöglicht. NEPHELE setzt auf ausgereifte/kommerzielle handelsübliche photonische Komponententechnologien. Noch wichtiger ist, dass dies die erste Lösung ist, die herausragende SDN-Plattformen (Software Defined Networking) um die Funktion des Zeitmehrfachzugriffs erweitert und damit die Möglichkeit bietet, Netzwerkressourcen direkt auf der optischen Ebene dynamisch zuzuweisen. Es wurden schnelle Algorithmen zur Ressourcenverteilung entwickelt und als Add-Ons in die SDN-Plattform integriert. Die Forscher haben sehr viel Wert darauf gelegt, den Projektansatz auf der Grundlage kommerzieller handelsüblicher photonischer Komponenten zu entwickeln. Damit sollte die oft lange Reifezeit der photonischen Technologien vermieden werden, die eine schnelle Verwertung behindern kann. Reibungslose Integration in bestehende Systeme NEPHELE wurde außerdem so konzipiert, dass es den aktuellen Industriestandards und Normen entspricht, wie etwa der Kompatibilität mit Ethernet-Hosts, so dass es nahtlos in das bestehende optische Netzwerkökosystem integriert werden kann. Ausgehend von den aktuellen Preisen für die wichtigsten optischen Komponenten können die Kosten für NEPHELE-Vorrichtungen erheblich gesenkt und weitere Einsparungen in der Massenproduktion erwartet werden. Darüber hinaus wird mit einer deutlichen Reduzierung des Stromverbrauchs gerechnet, was die Betriebsbereitschaftskosten für Energie und Heizung, Lüftung und Klimatisierung des Netzes drastisch senkt. Prof. Avramopoulos erklärt, dass NEPHELE bestens positioniert ist, um einen großen Anteil an den rechenzentrumsbezogenen Märkten zu beanspruchen, von der Netzwerktechnik über Softwaretechnologien bis hin zu optischen Vorrichtungen und Speichern für Rechenzentren. NEPHELE wurde im April 2018 erfolgreich abgeschlossen, was das Konsortium dazu veranlasste, eine marktnahe Nutzung zu verfolgen und zukünftige Konzepte und Technologien für die Netzwerkarchitektur von Rechenzentren weiter zu erforschen. „Neue Netzwerklösungen sind dringend notwendig, um das boomende Wachstum des Cloud-Ökosystems aufrechtzuerhalten“, schließt Prof. Avramopoulos. „NEPHELE nutzt die enorme Kapazität der optischen Verbindungen und die hybride optisch-elektronische Schaltungstechnik, um im Vergleich zu aktuellen vernetzten Rechenzentren eine hohe Kapazität bei reduzierten Kosten und Leistung bereitzustellen.“
Schlüsselbegriffe
NEPHELE, Rechenzentren, vernetzte Rechenzentren, Rechenzentrumsverkehr, optische Netzinfrastruktur
