Forschung

Rechnerwolke für 5G-Funk kalkuliert im Keller

Statt die Abwärme beim Rechnen teuer wegzukühlen, nutzen die Server von Cloud & Heat diese Energie, um Gebäude zu beheizen und mit Warmwasser zu versorgen. Miteinander vernetzt, bilden sie große Cloud-Rechenzentren, die auch für den 5G-Mobilfunk eingesetzt werden sollen. Abb.: Cloud & Heat

Statt die Abwärme beim Rechnen teuer wegzukühlen, nutzen die Server von Cloud & Heat diese Energie, um Gebäude zu beheizen und mit Warmwasser zu versorgen. Miteinander vernetzt, bilden sie große Cloud-Rechenzentren, die auch für den 5G-Mobilfunk eingesetzt werden sollen. Abb.: Cloud & Heat

TU Dresden und „Cloud & Heat“ wollen Mobilfunk der Zukunft mit Heiz-Computern antreiben

Dresden, 18. Mai 2015. Stellen Sie sich eine typische europäische Großstadt in vielleicht 20 Jahren vor: Der Autoverkehr hat womöglich sogar noch zugenommen (obwohl es da auch ganz andere Prognosen gibt), aber viele dieser Wagen werden nicht mehr durch Menschen, sondern durch Computer gesteuert. Plötzlich rennt ein Schulkind unbedacht auf die Straße. Aber als ob es durch eine unsichtbare Blase geschützt wäre, nähert sich doch keines der Autos dem Kinde mehr als ein paar Meter, quietschen keine Bremsen. Wie von einer Geisterhand geschoben, sucht sich die Blech- und Karbon-Lawine simultan einen neuen Weg in weitem Bogen um den Stromer herum.

Möglich machen soll dies eine extrem reaktionsschnelle Vernetzung all dieser Zukunfts-Automobile durch den Mobilfunk der 5. Generation („5G“) mit hochautomatisierten Verkehrsleitsystemen. Und um diesen 5G-Mobilfunk zackig mit Rechen-Power zu versorgen, sollen Hochleistungs-Computer als engmaschiges Netz über das ganze Land verteilt und zum Beispiel in Heizkellern in Eigenheimen stationiert werden. Das zumindest ist die Vision Dresdner Ingenieure und Forscher, die derzeit dabei sind, die Grundlagen für diese superschnellen Handy-Netze zu entwickeln. Beteiligt am Projekt „FAST Realtime“ sind unter anderem die Dresdner Firma „Cloud & Heat“ und das „5G Lab Germany“ der TU Dresden.

Superschnelle Elektronik soll die Reaktionszeiten von Fahrerassistenz-Systemen drastisch senken und so Unfälle verhindern. Abb.: FAST, TUD

Superschnelle Elektronik soll die Reaktionszeiten von Fahrerassistenz-Systemen drastisch senken und so Unfälle verhindern. Abb.: Yiannis Stilos, FAST, TUD

Entwickler wollen Reaktionszeit unter 1 Millisekunde drücken

Hintergrund: Der Mobilfunk der fünften Generation („5G“) soll so reaktionsschnell sein, dass er automatische Autos unfallfrei durch den Straßenverkehr und Operations-Roboter in Echtzeit dirigieren kann. Um merkliche Verzögerungen zu vermeiden, müssen dafür die Reaktionszeiten – zum Beispiel zwischen dem Fernchirurg und dem OP-Roboter oder dem fahrerlosen Auto und dem Verkehrssteuerrechner – von 25 auf unter eine Millisekunde gedrückt werden. Da aber die Elektronik selbst eine Weile braucht und die Datensignale in Glasfasern „nur“ mit der Lichtgeschwindigkeit eilen, würde die Kalkulation der besten Skalpell-Führung (bei Fern-OPs) oder der optimalen Verkehrsführung (bei automatischen Autos) zu lange dauern, wenn man sie erst zu einem Rechenzentrum in Übersee schicken würde.

Dr. Sebastian Merchel vom "5G-Lab" der TU Dresden zeigt einen Datenhandschuh, der künftig mittels 5G zum Beispiel Bombenentschärfungs-Roboter fernsteuern oder Fern-OPs ermöglichen soll. Foto: Heiko Weckbrodt

Dr. Sebastian Merchel vom “5G-Lab” der TU Dresden zeigt einen Datenhandschuh, der künftig mittels 5G zum Beispiel Bombenentschärfungs-Roboter fernsteuern oder Fern-OPs ermöglichen soll. Foto: Heiko Weckbrodt

30-km-Maschen für virtuelles Cloud-Rechenzentrum

Daher wollen die Entwickler die Rechnerwolken („Clouds“) für den 5G-Funk möglichst dicht über das ganze Land vernetzt aufspannen – in einem Abstand von maximal 30 Kilometern, um die eine Millisekunde Latenzzeit für Hin- und Rückweg der Signale einzuhalten. Und hier kommt das Konzept von „Cloud & Heat“ ins Spiel: Die TU-Ausgründung stationiert Cloud-Computer nicht in zentralen Rechenzentren, sondern in den Kellern von Eigenheimen, Betrieben oder Bürokomplexen. Um den Immobilienbesitzern die Idee schmackhaft zu machen, die Rechner aufzustellen, wird deren Abwärme nicht in die Luft geblasen, sondern umweltfreundlich genutzt, um die Gebäude zu heizen und Wasser zu erhitzen.

Pilotnetz soll bis 2018 gespannt sein

Über Internet-Leitungen miteinander vernetzt, entstehen so virtuelle Großrechenzentren – und die möchten die FAST-Partner für ihre ersten 5G-Modellprojekte einspannen. Laut Dr. Jens Struckmeier, einem der Mitgründer von „Cloud & Heat“, werden die Projektpartner auch mit den Dresdner Drewag-Stadtwerken und Glasfaser-Netzbetreibern verhandeln, um neue Standorte und Hochgeschwindigkeits-Verbindungen für dieses Pilotnetz zu gewinnen. „In den nächsten drei Jahren wollen wir die Grundlagen für diese Infrastruktur schaffen“, kündigte der Physiker an.

Jens Struckmeier. Foto. Cloud & Heat

Jens Struckmeier. Foto. Cloud & Heat

Rechner und Ofen in einem

Das Unternehmen wurde ursprünglich unter dem Namen „AoTerra“ im Oktober 2011 durch Prof. Christof Fetzer, Dr. Jens Struckmeier und René Marcel Schretzmann in Dresden gegründet. Um auch international bekannter zu werden, firmierte sich AoTerra im April 2014 in „Cloud & Heat“ um. Das Geschäftsmodell stützt sich vor allem auf zwei Säulen: die Vermittlung von Rechenkapazitäten aus den dezentralen Clouds und die Heizung von Gebäuden durch diese Server. Im Moment, so räumt Struckmeier ein, gibt es da allerdings noch ein Ungleichgewicht: Sehr viele Kunden haben Interesse, die heizenden Computer in ihren Häusern aufzustellen. Die dabei entstehenden Rechenkapazitäten können die Dresdner aber bisher noch nicht so recht auslasten. Aber vielleicht ändere sich das durch das FAST-Projekt.

Werbung

US-Kunde berechnet mit Heizservern Proteine

Inzwischen hat der Betrieb 35 Mitarbeiter. Im Jahr 2014 realisierte das Unternehmen einen Umsatz in Höhe von 434.000 Euro, finanziert sich aber noch nicht aus eigenen Gewinnen, sondern durch Risikokapital-Geber und den Internetschwarm („Crowd Funding“). Auf der Agenda für die nahe Zukunft steht neben dem FAST-Projekt auch eine stärkere internationale Vermarktung des umweltfreundlichen „Cloud & Heat“-Konzeptes, insbesondere in den USA. Dort will jetzt unter anderem ein Forschungsunternehmen, das Protein-Faltungen analysiert, die dezentralen Heiz-Server der Dresdner einsetzen.

Autor: Heiko Weckbrodt