Mehr Daten flexibler und sicherer transportieren
Datenzentren sind die wichtigsten Schaltzentralen für viele Internetanwendungen. Hier laufen geschäftliche und private Daten von Cloud-Diensten, sozialen Netzen oder Video-Chats zusammen, werden ausgewertet und weitergeleitet. Zukünftige Kommunikationsanwendungen für Industrie 4.0, Telemedizin oder autonomes Fahren sind jedoch auf eine viel schnellere Datenverarbeitung angewiesen und erzeugen ein größeres Datenvolumen. Der Transport dieser Daten zu den oft weit entfernten Datenzentren würde die Netze stark belasten und zu Verzögerungen führen, die z. B. bei der gegenseitigen Abstimmung autonomer Fahrzeuge nicht hinnehmbar wären. Um die Anforderungen zukünftiger Kommunikationsanwendungen zu erfüllen, erforschen und entwickeln in SENDATE Partner aus vier europäischen Ländern in fünf Projekten Technologien für eine Netzinfrastruktur, die die Vernetzung vieler kleiner Datenzentren zu einem flexiblen, leistungsstarken Ensemble ermöglicht. Neben einer schnelleren Reaktion und geringeren Netzlast können lokale Datenzentren auch sicherstellen, dass die Verarbeitung der Anwenderdaten den im internationalen Vergleich strengen deutschen oder europäischen Datenschutzregelungen unterliegt.
Die Anforderungen an die Datenübertragung zwischen verteilten Datenzentren und Nutzern können je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich sein: Für die zeitkritische Abstimmung zwischen autonomen Fahrzeugen sind extrem kurze Reaktionszeiten nötig; in der Telemedizin müssen oft extrem viele Daten über weite Strecken übertragen werden. Im Projekt SENDATE-FICUS sollen daher Verfahren zur Flexibilisierung der Datenübertragung erforscht werden. Beispielsweise soll es möglich sein, für besonders zeitkritische Anwendungen zusätzliche Daten zur Fehlerkorrektur zu versenden. So kann das empfangene Signal auch bei starken Störungen rekonstruiert werden und eine erneute Datenübertragung wird vermieden. Ebenso werden Verfahren erforscht, mit denen die übertragene Datenmenge erhöht werden kann. Dazu gehört die Erforschung von Verfahren, um gleichzeitig mehrere Lichtsignale mit unterschiedlicher Ausbreitungsform in Glasfasern robust zu übertragen.
Die flexible Konfigurierbarkeit der Datenübertragung weist viele Vorteile auf, sie ermöglicht jedoch auch neuartige Cyber-Angriffe auf die Kommunikationsinfrastruktur. Daher werden in SENDATE-FICUS Verfahren entwickelt, die im laufenden Betrieb autonom die Stabilität und Sicherheit des optischen Netzes und der Netzelemente gewährleisten. Darüber hinaus sollen neue Verschlüsselungsverfahren erforscht werden: Eine Verzerrung des Sendesignals soll es Angreifern erschweren, die übertragenen Bits zu dekodieren. Weiterhin wird erforscht, wie Quantensignale mit nahezu konventioneller optischer Kommunikationstechnik übertragen werden können. Mithilfe der Quantenkommunikation, die bisher technisch extrem aufwendig ist, kann eine Verschlüsselung umgesetzt werden, die gegen Angreifer mit beliebig starken Rechenressourcen sicher ist.
Einer der Engpässe der digitalen Wirtschaft in Deutschland sind die Zugangsnetze – vor allem in ländlichen Regionen. Dort sind die Netze oft für moderne Dienste unterdimensioniert. Durch die innovativen Ansätze von SENDATE-FICUS, die Datenübertragung zu flexibilisieren und den Datendurchsatz zu erhöhen, kann das Vorhaben wesentlich zu einer hochleistungsfähigen Netzinfrastruktur beitragen. Mit technischen Ansätzen wie der automatischen Erkennung kritischer Netzzustände und der Quantenkommunikation legt SENDATE-FICUS darüber hinaus einen Grundstein für eine wesentlich höhere Datensicherheit.