„Hervorragende wissenschaftliche Leistung“: Freunde der TU Darmstadt zeichnen Ralf Kundel aus

In seiner Dissertation hat sich Ralf Kundel vom Fachgebiet Multimedia Kommunikation damit beschäftigt, wie man das Internet mittels Hardwarebeschleunigung leistungsfähiger und energieeffizienter machen kann. Die Arbeit wurde zusammen mit zwölf weiteren Dissertationen aus unterschiedlichen Fachbereichen der TU Darmstadt am 25. Mai 2023 von der Vereinigung der Freunden der TU Darmstadt ausgezeichnet. Wir gratulieren herzlich!

Die Vereinigung von Freunden der Technischen Universität zu Darmstadt e.V. fasst die Dissertation von Ralf Kundel mit dem Titel „Accelerating Network Functions using Reconfigurable Hardware – Design and Validation of High Throughput and Low Latency Network Functions at the Access Edge“ so zusammen:

„Eine der größten technischen Herausforderungen unserer Zeit ist es, Milliarden von Menschen und Maschinen weltweit mit dem Internet zu verbinden. Die Internet Access Edge verbindet jeden Hausanschluss und jeden Mobilfunkteilnehmer mit diesem gigantischen Netz. Hier besteht ein wachsender Bedarf an flexiblen und gleichzeitig leistungsfähigen Netzwerkkomponenten. In dieser Dissertation wurden hoch adaptive, programmierbare Hardwarebeschleuniger entworfen, realisiert und
analysiert sowie ihr Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Flexibilität an der Internet Access Edge untersucht.

Um das Internet der Zukunft leistungsfähiger zu machen, wurden in dieser Arbeit verschiedene Konzepte der Hardwarebeschleunigung für unterschiedliche Netzfunktionen innerhalb von Zugangsnetzen eingeführt und untersucht. Zum einen wird das Host-Bypassing-Konzept vorgestellt, das eine verbesserte Integration von Hardwarebeschleunigern in Rechnersysteme ermöglicht. Dieser Ansatz ist unter anderem für 5G-Zugangsnetze von großer Bedeutung.

Darüber hinaus werden verschiedene programmierbare Technologien für die hardwarebeschleunigte Anbindung von Endgeräten an das Internet untersucht, darunter programmierbare P4-Plattformen sowie Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). Die Ergebnisse zeigen, dass alle untersuchten Ansätze eine sehr gute Performance ermöglichen, alle funktionalen Anforderungen erfüllen und somit für den Einsatz an der Internet Access Edge hervorragend geeignet sind. In einem weiteren Szenario wird die Anwendbarkeit von hardwarebeschleunigten Active Queue Management Algorithmen untersucht. Dadurch können gleichzeitig sowohl höhere Datenraten als auch niedrigere Latenzzeiten an der Internet Access Edge erreicht werden.

Der letzte Beitrag dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Leistungsbewertung von Netzwerkfunktionen. Diese ist für das Verständnis des Verhaltens von Netzfunktionen sowie für deren Optimierung von hoher Relevanz. Hierzu wird das eigene Lastgenerator- und Messsystem P4STA vorgestellt. Es basiert auf einer flexiblen softwarebasierten Lastgenerierung und einer hardwareunterstützten Zeitmessung.

Dadurch wird eine Zeitgenauigkeit im Nanosekundenbereich erreicht, während gleichzeitig Datenraten von bis zu 100 Gbit/s realisiert werden können. Die Beiträge können als Handbuch wie auch als exemplarische Machbarkeitsstudie verstanden werden.“

Vereinigung von Freunden der Technischen Universität zu Darmstadt e.V.

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Beitragsbild: Felipe Fernandes