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Projekt
End2End100-Phase 2
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Rolf Kraemer; Professor Dr.-Ing. Jörg Nolte
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318642660
Datenraten von 100Gbit/s sind gegenwärtig nur in parallelen Supercomputern zu finden. Selbst in diesem Bereich ist es für die beteiligten Kommunikationsschichten sehr schwer, diesen hohen hardware-seitigen Durchsatz möglichst verlustfrei bis zur Applikationsschicht durchzureichen. Drahtlose Kommunikation ist diesbezüglich noch anspruchsvoller, da man hier viele drahtlose Kanäle mit variablen Fehlerraten parallel betreiben muss, um den gewünschten Durchsatz zu erzielen.Daher hat sich das Project End2End100 in der ersten Phase des SPPs auf parallele MAC- bzw. Datensicherungsprotokolle und eine parallele NIC Plattform für die Hochgeschwindigkeitskommunikation konzentriert.Kommunikationsprotokolle wurden als weiche Realzeitprobleme modelliert und mit Hilfe einer Laufzeitumgebung für parallele Datenstromverarbeitung auf Tilera Vielkern-CPUs abgebildet. Die rechenintensive FEC-Verarbeitung wurde auf FPGAs ausgelagert.Dazu wurden flexible FEC Schemata entworfen und implementiert, die auf Reed-Solomon Codes beruhen und die prinzipiell an unterschiedliche Fehlerraten angepasst werden können. Da uns in der ersten Phase des SPPs noch keine geeigneten drahtlosen Kommunikationsplattformen zur Verfügung standen, haben wir unseren Ansatz mit Hilfe von 8x10Gbit/s Ethernet-Verbindungen evaluiert. Wir konnten dabei bereits einen Durchsatz von 76Gbit/s erzielen und lagen damit sehr dicht an den theoretisch erzielbaren 80Gbit/s.In diesem Folgeprojekt werden wir reale Basisband- und PHY-Schichten anderer SPP-Teilnehmer (insbesondere Real100G.COM und Real100G.RF) integrieren. Die Datenrate von 100Gbit/s muss dann durch die Kombination mehrerer drahtloser Kommunikationsverbindungen erzielt werden, die alle individuelle variable Fehlerraten aufweisen können. Daraus ergeben sich zwei grundlegende Forschungsfragen:1.) Wie können wir den Durchsatz eines Kanals mit variabler Fehlerrate maximieren?2.) Wie können wir mehrere dieser sich ändernden Kanäle verwalten und parallel betreiben, um den kombinierten Durchsatz zu maximieren?Wir werden dieses zweidimensionale Optimierungsproblem mit Hilfe von selbstadaptiven FEC-Schemata auf der Einzelkanalebene und mit Hilfe einer selbstadaptiven Mehrkanalverwaltung angehen, die auf einer dynamischen parallelen Datenstromverarbeitung beruht. Ein weiterer querschneidender Aspekt unserer Arbeit ist die Reduktion des Energieverbrauchs auf allen Ebenen.Wir werden dazu energiesparende Verarbeitungsstrategien für spezifische Protokollschichten untersuchen und vor allem Synergien zwischen den höheren Protokollschichten, und den FEC-, Basisband- und PHY-Schichten ausloten, um den Energieverbrauch schichtenübergreifend zu minimieren. Zur Fortsetzung unserer Arbeit benötigen wir die Förderung von zwei Doktoranden (Vollzeit), zwei Master-Studenten (Teilzeit) und Reisemittel für Projekttreffen bzw. Konferenzbesuche. Weitere Hardware würde uns die Arbeit ebenfalls deutlich erleichtern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
