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Dresdner wollen Stromverbrauch von Rechnerwolken und Funknetzen senken

Dezentrale Rechnerwolken ("Edge-Clouds"), die mit 5G-Mobilfunk vernetzt sind, könnten viele Probleme mit mangelnder Rechenkraft vor Ort lösen. Grafik: hw

Dezentrale Rechnerwolken (“Edge-Clouds”), die mit 5G-Mobilfunk vernetzt sind, könnten viele Probleme mit mangelnder Rechenkraft vor Ort lösen. Grafik: hw

8,5 Millionen Euro vom Bund für siegreiche Projekte E4C und Dakore aus Dresden

Dresden/Berlin, 21. August 2021. Zwei Forschungsteams der TU Dresden bekommen insgesamt rund 8,5 Millionen Euro vom Bundesforschungsministerium, damit sie den Stromhunger neuer Computersysteme und Mobilfunk-Netze bremsen. Das geht aus Mitteilungen der Uni und des Forschungsministeriums in Berlin hervor. Damit haben die Dresdner gemeinsam mit ihren Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft gleich zwei von drei Siegerplätzen im Wettbewerb um Fördergelder für „Elektronik für energiesparsame Informations- und Kommunikationstechnik“ erobert.

Der Mobilfunk-Experte Prof. Gerhard Fettweis beim Abschluss-Kolloquium für das Cfaed I am 27. September 2019 an der TU Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Prof. Gerhard Fettweis. Foto: Heiko Weckbrodt

E4C: Datentransfer auch jenseits von Kupfer

Das Team um Prof. Gerhard Fettweis und Dr. Meik Dörpinghaus will „Extrem Energieeffiziente Edge Cloud Hardware am Beispiel Cloud Radio Access Network“ (E4C) entwickeln. Dabei steht der Gedanke im Mittelpunkt, nicht allein den Energieverbrauch beim Rechnen, sondern auch beim Datenaustausch zu dämpfen. Deshalb arbeiten die Ingenieure und Wissenschaftler an neuen hybriden Transferwegen, auf denen Daten optisch, per Kupferleiterbahn wie auch per Funk übertragbar sind. Zum Einsatz sollen solche Daten-Bussysteme vor allem in lokalen Rechnerwolken am Netzwerk-Rand („Edge Cloud“), die zum Beispiel beim autonomen Fahren oder in 5G- und 6G-Netzen die meiste Rechenarbeit gleich im Auto oder am Funkmasten erledigen sollen, statt sie erst zu Tausende Kilometer entfernten Rechenzentren zu senden.

Der Dresdner Professor Frank Ellinger baut zusammen mit Kollegen an der TUD die Testplattform "More" für ultraschnelle Chips auf. Auf dem Monitor ist ein stark vergrößerter Chip zu sehen, der bei sehr hohen Frequenzen von etwa 200 Gigahertz arbeitet. Entwicklet wurde er von Dr. Paolo Valerio Testa für die ultra-schnelle drahtlose Datenkommunikation. Foto: Kretzschmar für die TUD

Professor Frank Ellinger. Foto: Kretzschmar für die TUD

Dakore: Sparsame Leistungsverstärker im Fokus

Außerdem hat sich im Wettbewerb das Dresdner Projekt „Datenfunknetz mit Adaptivhardware und KI-Optimierung zur Reduktion des Energieverbrauches“ (Dakore) an die Spitze gesetzt. Das Team um Prof. Frank Ellinger von der TU Dresden will den Stromverbrauch der Leistungsverstärker in Mobilfunkbasisstationen senken und dafür auch „Künstliche Intelligenz“ (KI) einsetzen.

Auch „EdgeLimit“ aus Freiburg gehört zum Siegertrio. Hier wollen Fraunhofer-Experten gemeinsam mit ihren Forschungspartnern neue Leistungselektronik entwickeln, die unter anderem auf Aluminium, Scandium und Nitriden besteht.

An E4C beteiligt sind die TU Dresden mit dem Vodafone-Stiftungslehrstuhl für Mobile Nachrichtensysteme, dem Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik und den Professuren für Compilerbau, für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie und für Hochfrequenztechnik sowie die eesy-IC GmbH, ficonTEC Service GmbH, First Sensor Microelectronic Packaging GmbH, GCD Printlayout GmbH, Micro Systems Engineering GmbH und VI-Systems GmbH. Das Projekt wird zudem begleitet von Nokia Bell Labs, Vodafone GmbH, GLOBALFOUNDRIES LLC & Co. KG, Cloud&Heat Technologies GmbH sowie National Instruments Corp.

Zu den Dakore-Partnern gehören: Technische Universität Dresden (Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie, Deutsche Telekom Professur für Kommunikationsnetze, Professur für Adaptive Dynamische Systeme), IMST GmbH, Xilinx Dresden GmbH, CampusGenius GmbH, A.N. Solutions GmbH, brown-iposs GmbH, atesio GmbH, Deutsche Funkturm GmbH, National Instruments Dresden GmbH, Deutsche Telekom AG (assoziiert), Ericsson (assoziiert), Vodafone GmbH (assoziiert), United Monolithic Semiconductors GmbH (assoziiert), X-FAB Silicon Foundries SE (assoziiert), Infineon Technologies AG (assoziiert) und Cloud&Heat Technologies GmbH (assoziiert).

Zwei Siegerprojekte: TU Dresden erfolgreichste Uni im Wettbewerb

Insgesamt 22 Teams aus ganz Deutschland hatten sich um die Bundesgelder im Innovationswettbewerb „Elektronik für energiesparsame Informations- und Kommunikationstechnik“ bemüht. Zehn Teams kamen im Herbst 2020 in die engere Wahl. Die erhielten je eine Viertelmillion Euro, um ihre Konzepte zu verfeinern. Nun hat eine Jury daraus drei Siegerprojekte ausgewählt, die in Summe zwölf Millionen Euro bekommen. Das macht bei einem 2/3-Anteil für Dresden zuzüglich der bereits geflossenen 500.000 Euro für die Verfeinerungsphase rund 8,5 Millionen für die sächsische Landeshauptstadt.

Der Wettbewerb hat sowohl ökonomische, technologische wie auch ökologische Dimensionen: Der hohe Stromverbrauch von Rechenzentren ist für die Betreiber ein großer Kostentreiber. Außerdem beschert ein zu hoher Energieverbrauch der Bordelektronik vor allem Elektroautos ein zusätzliches Reichweitenproblem. Und nicht zuletzt belasten der Energieverbrach von Computern und Funknetzen, aber auch deren Abwärme die Umwelt.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: TUD, BMBF