Microsoft erkundet neue Grenzen: Tests von Sub-THz-Links für Data-Center-Technologie

Neue Wege für den Tech-Giganten: Microsoft hat bei der Federal Communications Commission (FCC) einen Antrag gestellt, um die Möglichkeiten der Kommunikation im Sub-Terahertz-Bereich für Rechenzentren zu untersuchen. Die Behörde reguliert die Dienste für Funkkommunikation, Fernsehen, Satelliten und Kabel sowie andere Medien im Land.

Wie auf der Website 6G World berichtet, betonen Microsofts Antragsunterlagen bei der FCC im Dezember 2023 die Eigenschaften der Sub-Terahertz-Frequenzbänder: hochdirektionale Funkkommunikationslinks mit hoher Bandbreite und kurzer Reichweite. Microsoft plant, drahtlose Kommunikation in diesen Frequenzen zu erforschen, um verkabelte Verbindungen in Rechenzentren zu ergänzen. Die FCC genehmigte den Antrag von Microsoft am 8. Februar 2024.

Microsoft sieht Sub-Terahertz-Links für Rechenzentren als attraktiv an, da sie verschiedene Merkmale bieten. Erstens ermöglichen hochrichtungsabhängige Strahlen mit Antennenarrays, dass mehrere Kommunikationsverbindungen koexistieren können, indem sie räumliches Multiplexing verwenden. Zweitens erweitert die kurze Kommunikationsreichweite der Strahlen die örtliche Wiederverwendung aufgrund hoher atmosphärischer Dämpfung. Drittens gestatten hochrichtungsabhängige Antennenarrays die Montage und Demontage von Verbindungen bei Bedarf. Viertens erlauben sie die Erstellung von Verbindungen mit hoher Bandbreite und Datenübertragungsrate mit minimaler Interferenz in möglichen externen Bereitstellungen. Diese fördern die effiziente Spektrumnutzung und Koexistenz.

Microsoft betont in den Antragsdokumenten zur Spektrumnutzung, dass bereits Sub-Terahertz-Testplattformen für akademische und Laborkooperationen existieren. Die neue Experimentier-Initiative wird sich jedoch ausschließlich auf die Bewertung der Nutzung von Multi-Hop-Verbindungen konzentrieren, um Hindernisse in Rechenzentren zu überwinden und geeignete Topologien für typische Strukturen und Layouts von Rechenzentren im großen Maßstab zu entwickeln.

Frühere Arbeiten haben optische Freiraumverbindungen für ähnliche Zwecke untersucht. Microsoft argumentiert jedoch, dass diese Lösung in Rechenzentren aufgrund der Herausforderung der präzisen Ausrichtung der optischen Strahlen in Anwesenheit von Vibrationen eine geringe Leistung aufweist. Das Unternehmen geht davon aus, dass in den Sub-Terahertz-Frequenzbändern keine Ausrichtungsprobleme auftreten werden, da die Strahlen eine relativ große und einstellbare Strahlbreite haben.

Microsoft erwartet, dass die Fähigkeit zur elektronischen Strahlausrichtung auch die Entwicklung geeigneter Steuerungsschaltungen ermöglicht, um die Herausforderungen durch Gerätevibrationen weiter zu minimieren.

Um die Ziele der Tests zu erreichen, führt das Unternehmen das gesamte experimentelle Forschungsprogramm in geschlossenen Umgebungen in Redmond, Washington (USA), durch. Dort befindet sich der Hauptsitz von Microsoft. Die genutzten Frequenzbänder liegen zwischen 246 GHz und 260,5 GHz.

Die Ausrüstung von Keysight Technologies

Microsoft nutzt für seine Experimente Ausrüstung von Keysight Technologies. Auf seiner Website zeigt das Unternehmen seine 6G-Sub-Terahertz-Testumgebung für F&E, die eine Vielzahl von Frequenzbändern, Bandbreiten und Wellenformen flexibel und erweiterbar bedient.

Im April des vergangenen Jahres gab Keysight Technologies bekannt: Das Unternehmen etablierte in Zusammenarbeit mit dem National Physical Laboratory (NPL) und der University of Surrey die erste 6G-Verbindung mit Geschwindigkeiten von über 100 Gbps in Sub-THz-Frequenzen im Vereinigten Königreich.

Keysight Technologies betonte die Notwendigkeit von Übertragungsgeschwindigkeiten von 100 Gbps bis 1 Tbps für Anwendungen wie autonome Fahrzeuge und erweiterte Realität. Für solche Szenarien erforschen Experten gerade die Nutzung von Sub-THz-Frequenzen. Sie bringen jedoch Herausforderungen in Bezug auf Signalintegrität und Signalverlust mit sich.

Der globale Markt für Netzwerke in Rechenzentren – der Elemente wie Verbindungssysteme über Schalt-, Routing-, Lastausgleichs- und Analysegeräte umfasst – erreicht Prognosen zufolge bis 2030 38,3 Milliarden US-Dollar.

Eigene Benutzeroberfläche

Microsoft entwickelt seine eigene Netzwerkschnittstelle, um die Abhängigkeit von Nvidia-Hardware für Rechenzentren zu reduzieren – das berichtet die Website The Information. Das Projekt, das voraussichtlich länger als ein Jahr dauern wird, zielt darauf ab, die Infrastruktur in den Rechenzentren von Microsoft Azure zu optimieren. Dies soll auch Kunden zugutekommen, die planen KI-Lösungen zu nutzen.

Der erste große Schritt in diese Richtung war die Übernahme des Startups Fungible zu Beginn des Jahres 2023 für 190 Millionen US-Dollar. Fungible ist ein Anbieter von disaggregierten und skalierbaren Infrastrukturen zur Beschleunigung der Netzwerk- und Speicherleistung von Rechenzentren mit hoch effizienten und energiearmen Datenverarbeitungseinheiten (DPUs). Die Fungible-Team ist bereit, sich dem Engineering-Team von Microsoft für Rechenzentrumsinfrastruktur anzuschließen und sich auf die Bereitstellung von DPU-Lösungen, Netzwerkinnovationen und Fortschritte in Hardware-Systemen zu konzentrieren.

Die Entwicklung der neuen Netzwerkschnittstelle von Microsoft wird von Pradeep Sindhu geleitet, Mitbegründer von Juniper Networks und ehemaliger CEO von Fungible. Mit der Entwicklung eines eigenen Netzwerkchips versucht Microsoft, Probleme im Datenverkehr zu lösen, die bei der Bereitstellung von Nvidia AI-Chips in Rechenzentren aufgetreten sind. Im Allgemeinen bewegen KI-Systeme in diesen Umgebungen große Datenmengen zwischen Servern und erfordern zuverlässige und schnelle Verbindungen.

Angaben von The Information nach wird der neue Netzwerkchip von Microsoft dem ConnectX-7 von Nvidia ähnlich sein, der in Konfigurationen mit einem, zwei oder vier Ports und bis zu 400 Gb/s Bandbreite verfügbar ist. Doch dies ist nicht die einzige jüngste Initiative von Microsoft im Bereich Hardware für Rechenzentren: Im November des letzten Jahres stellte das Unternehmen zwei benutzerdefinierte Chips vor, die in seinem Labor in Redmond, Washington (USA), entwickelt wurden – den Azure Maia 100 AI Accelerator und die Azure Cobalt 100 CPU. Experten erwarten ihre Implementierung in den Rechenzentren von Microsoft, um Copilot, Azure OpenAI und andere Dienste auszuführen.