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Gigabit-Schallmauer durchbrochen

06.08.1998 - (idw) Fraunhofer-Netzwerk Wissensmanagement

Ausbau der Gigabit-Teststrecke zwischen Jülich und Birlinghoven

Die schnelle Übertragung von Informationen ist heute wichtiger denn je. Doch was heute oft als "Datenautobahn" der "Infohighway" bezeichnet wird, ist angesichts gigantischer Datenmengen, die es zu transportieren gilt, häufig ein Schleichweg. Um auch in Zukunft Wissenschaft und Forschung einen Datentransport zur Verfügung zu stellen, der alle Anforderungen erfüllt, geht der Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes (DFN-Verein) mit seinen vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) geförderten Projekten zur Errichtung von Gigabit-Testnetzen einen wichtigen Schritt. Im Rahmen des "Gigabit Testbed West", so der Titel des Projektes, wurde bereits im August 1997 eine Höchstgeschwindigkeits-Datenverbindung zwischen dem Forschungszentrum Jülich und der GMD - Forschungszentrum Informationstechnik GmbH in Sankt Augustin-Birlinghoven geschaltet. Betrieben wird diese rund 110 Kilometer lange Verbindung von der Telekommunikationsgesellschaft o.tel.o. Die Kapazität der Strecke, die auf modernster Lichtwellenleiter-Technologie basiert, wurde jetzt noch einmal vervierfacht. Damit wurde die "Schallmauer" von einem Gigabit pro Sekunde durchbrochen.

Bereits seit einem Jahr können auf der Glasfaserleitung von o.tel.o zwischen Jülich und Birlinghoven Daten mit dem beachtlichen Tempo von 622 Megabit pro Sekunde übertragen werden. Jetzt wurde diese Geschwindigkeit auf 2,5 Gigabit pro Sekunde erhöht. Diese Zahlen sind vor allem im Vergleich zum derzeit flächendeckend installierten Breitband-Wissenschaftsnetz (B-WiN) des DFN-Vereins zu sehen: Der Datentransfer auf diesem Netz verläuft mit maximal 155 Megabit pro Sekunde. Um die enormen Datenströme aus der Teststrecke auf die angeschlossenen Rechner weiterzuleiten und zu verteilen, wird eine neue Generation von sogenannten "ATM-Switches" benötigt (ATM ist ein Übertragungsverfahren und steht für Asynchronous Transfer Mode). Geräte, die dazu uneingeschränkt in der Lage sind, wurden von dem Hersteller FORE Systems an die beiden Forschungszentren geliefert und dort erfolgreich getestet. Es handelt sich dabei um die ersten Systeme ASX-4000 aus der Serienproduktion von FORE. Bei den ersten Tests am 5. August 1998 fiel auch die "Gigabit-Schallmauer". Dabei flossen Datenströme mit annähernd 2,4 Gigabit pro Sekunde (ATM, STM16c) über die Teststrecke.

Die neue Datenverbindung verknüpft die Hochleistungsrechner in den beiden Forschungszentren. Es sind dies die Supercomputer CRAY T3E und CRAY T90 in Jülich sowie die IBM SP2 und der Hochleistungs-Visualisierungsserver ONYX 2 von Silicon Graphics bei der GMD. Durch diese Kopplung entsteht ein sogenannter Metacomputer mit hoher Gesamtleistung; diese entspricht annähernd der Summe der Einzelleistungen der gekoppelten Systeme. Erreicht wird dies im wesentlichen durch den Effekt, daß die jeweiligen Stärken der unterschiedlichen Rechner durch eine geeignete Verteilung der Teilaufgaben gezielt ausgenutzt werden.

Erst leistungsstarke Datennetze schaffen die Voraussetzung für solches "heterogenes Metacomputing", insbesondere für die Erforschung und Simulation komplexer Vorgänge in Naturwissenschaft, Medizin und Industrie. Einige Anwendungen aus diesen Bereichen werden in Kooperation mit anderen Forschergruppen im Rahmen des "Gigabit Testbed West" auf dem Metacomputer implementiert. Dazu gehört die verteilte Berechnung von Klima- und Wettermodellen (in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Klimarechenzentrum in Hamburg und dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung), die Ausbreitung von Schadstoffen im Grundwasser, die Echtzeit-Auswertung von Magnetresonanztomographie-Untersuchungen des menschlichen Gehirns und die gekoppelte Simulation von Strömungen und Materialverformungen in industriellen Anwendungen (in Kooperation mit der Firma Pallas GmbH).

Auch im Bereich der Medienkommunikation ist ein solches Hochgeschwindigkeitsnetz Voraussetzung, um z.B. hochauflösende Visualisierungsdaten und Videoströme (Virtuelles Studio) mit hoher Qualität übertragen zu können. Hier werden Untersuchungen durchgeführt, um diese Netze unter anderem für verteilte Videoproduktion nutzen zu können.

Im Rahmen dieser Projekte sollen Machbarkeit und Nutzen des in Deutschland bisher wenig entwickelten, heterogenen Metacomputing nachgewiesen werden. Die Ergebnisse können auch Impulse für eine geplante schnelle Kopplung der Supercomputer-Zentren in Deutschland geben. Ebenso soll die Leistungsfähigkeit dieser Netze für zeitkritische Anwendungen aus dem Medienbereich untersucht werden.

Ansprechpartner:

Dr. Thomas Eickermann

Forschungszentrum Jülich
Zentralinstitut für Angewandte Mathematik
Tel. (0 24 61) 61-65 96, Fax: -66 56
e-mail: th.eickermann@fz-juelich.de

Dr. Roland Völpel
GMD-Forschungszentrum Informationstechnik GmbH
Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen
Tel. (0 22 41) 14-20 50, Fax: -28 89
e-mail: roland.voelpel@gmd.de

Sankt Augustin, den 6. August 1998
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