Netzwerksysteme 26.05.2023, 07:00 Uhr

Stau auf der Datenautobahn

Der Forscher Steffen Bondorf hat es sich zum Ziel gesetzt, vernetzte Systeme zu verstehen und herauszufinden, was theoretisch möglich ist. Deshalb hat er ein Modell entwickelt, mit dem Berechnungen auf der Datenautobahn möglich sind.

Forscher verfolgt den Weg von Signalen durch das Internet.

Der Weg von Signalen durch das Internet lässt sich von einer Übergabestelle zur nächsten verfolgen.

Foto: Damian Gorczany

Man könnte denken, dass es auf der Datenautobahn im Gegensatz zu realen Autobahnen eher geregelt, ruhig und ohne Stau zugeht. Doch das trifft leider nicht zu. Stattdessen nimmt der Datenverkehr immer weiter zu. Und das hat natürlich auch Auswirkungen auf die Antwortdauer, also die Reaktionszeit. Ein Beispiel: Man startet per Smartphone eine Google-Recherche. Dann landen diese Daten erst einmal beim nächsten Mobilfunkmast. Danach fließen sie weiter an einen Internetknotenpunkt des Netzwerkbetreibers. Von dort aus werden sie weitergeleitet, bis sie dann auf einem der Google-Server landen. Dieser sendet die Antwort retour – in der Regel auf demselben Weg.

5G: Sind viele Handys bald nicht mehr nutzbar?

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Abfallverwertungsgesellschaft des Landkreises Ludwigsburg mbH-Firmenlogo
Bauingenieur / Umweltingenieur als Projektmanager (m/w/d) Abfallverwertungsgesellschaft des Landkreises Ludwigsburg mbH
Ludwigsburg Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Claim Manager*in (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Meister der Elektrotechnik (m/w/d) als Bauaufsicht und Netzführung Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Elektromonteure (m/w/d) Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur Planung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Oldenburg Zum Job 
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.-Firmenlogo
Ingenieur/in Luft- und Raumfahrttechnik, Raumfahrtsystemtechnik, Space Systems Engineering o. ä. (w/m/d) Space Systems Engineering Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Faßberg Zum Job 
Stadtwerke Tübingen GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Netzleitwarte Stadtwerke Tübingen GmbH
Tübingen Zum Job 
Schüller Möbelwerk KG-Firmenlogo
Umweltingenieur (m/w/d) Schüller Möbelwerk KG
Herrieden Zum Job 
Forschungszentrum Jülich GmbH-Firmenlogo
Sicherheitsingenieur (w/m/d) Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich Zum Job 
Schluchseewerk AG-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur (m/w/d) Schwerpunkt Korrosionsschutz Schluchseewerk AG
Laufenburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Osnabrück Zum Job 
Synthos Schkopau GmbH-Firmenlogo
Investment Projekt Spezialist (m/w/d) Synthos Schkopau GmbH
Schkopau Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Dillenburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Verkehr Die Autobahn GmbH des Bundes
Osnabrück Zum Job 
Veltum GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur:in für Gebäudetechnik SHK Veltum GmbH
Waldeck Zum Job 
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Master / Diplom (Univ.) Bauingenieurwesen mit Fachrichtung Wasserbau oder vergleichbar Regierungspräsidium Freiburg
Freiburg im Breisgau Zum Job 
Rittal GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Entwickler / Konstrukteur (m/w/d) für Werkzeugmaschinen Rittal GmbH & Co. KG
Landkreis Wesermarsch-Firmenlogo
Stadt- und Regionalplaner*in Landkreis Wesermarsch
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) C-ITS Entwicklung Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 

Der Informatiker Steffen Bondorf, der den Lehrstuhl für Verteilte und Vernetzte Systeme an der Fakultät für Informatik der Ruhr-Universität Bochum leitet, beschäftigt sich genau damit. Er hat ein Modell entwickelt, mit dem Berechnungen auf der Datenautobahn möglich sind. Dieses sogenannte Netzwerkkalkül stellt er als Tool anderen Expertinnen und Experten kostenfrei zur Verfügung.

Es ist möglich, Daten auf der Datenautobahn Vorrang zu verschaffen

Nun gibt es bei Google-Anfragen noch den Vorteil, dass aufgrund der Tatsache, dass das Unternehmen auf allen Kontinenten Server betreibt, die Wege verhältnismäßig kurz sind und deshalb auch die Antworten recht schnell erfolgen. Das gilt allerdings nicht für alle Daten, die im Netz verkehren. In anderen Fällen müssen Steuersignale zum Beispiel als interkontinentaler Datenverkehr über Unterseekabel reisen. Dann passieren die Daten unterschiedliche Streckenabschnitte und Knotenpunkte. Das beeinflusst am Ende natürlich auch die Geschwindigkeit. Und somit unterscheidet sich die virtuelle Datenautobahn kaum von der realen Autobahn: Je mehr Verkehr sich dort bewegt, desto länger wird die Wartezeit und verlangsamt das Vorankommen.

Die Hintergründe sind ganz unterschiedlich, wie der Forscher erklärt: „Das Verhalten der einzelnen Komponenten ist einerseits durch technische Gegebenheiten definiert, aber nicht nur. Es werden andererseits auch Standards definiert, die Forschende, Hersteller von Hardware und Vertretende politischer Organe gemeinsam erarbeiten.“ Nun kommt es darauf an, wie man mit dem Stau auf der Datenautobahn umgeht. „Wenn zeitgleich zu viele Datenpakete an einem Internetknotenpunkt ankommen, können sie nicht sofort verarbeitet werden, und es entsteht eine Warteschlange“, sagt Bondorf. Nun gibt es innerhalb des Netzes Standards, die festlegen, nach welcher Priorität Daten behandelt werden müssen, damit es eben nicht zum kompletten Stau kommt. Bondorf vergleicht das mit einer roten Ampel, an der alle warten müssen, während die Feuerwehr aber passieren darf. Grundsätzlich ist es möglich, Daten Vorrang zu geben. Und genau diesen Fakt verwendet Bondorf für seine Arbeit.

Datenautobahn ist ein System aus vielen Komponenten

Es gibt ganz unterschiedliche Beispiele, bei denen klar wird, dass aufgrund des Internets, nicht alles am gleichen Ort stattfinden muss. Ein Callcenter sitzt eher auf einem anderen Kontinent als in der direkten Nachbarschaft. Auch ein Taxi lässt sich in New York von A nach B manövrieren, ohne dass dafür ein Fahrer vor Ort notwendig ist. Das Fahrzeug ließe sich zum Beispiel auch aus Brasilien steuern. Sogar eine Ärztin oder ein Arzt müssen für einen chirurgischen Eingriff nicht im OP stehen, sondern könnte die Instrumente für die Operation von überall in der Welt steuern. Patientinnen und Patienten erspart dies unter Umständen strapaziöse Reisen in Spezialkliniken. Streamingdienste nutzt heute ohnehin fast jeder, auch Videokonferenzen mit Kolleginnen und Kollegen aus aller Welt sind Standard.

Nun kennt man die Situation: Beim Filmeschauen ruckelt das Bild, während der Videokonferenz frieren die anderen Teilnehmenden ein. Das ist in solchen Situationen zwar ärgerlich, aber nicht lebensbedrohlich. Anders sieht das bei Operationen, Flugsteuerung oder Taxifahrten aus. Hier können Verzögerungen bei der Durchleitung von Steuersignalen für fatale Folgen sorgen. Genau an dieser Stelle setzt Steffen Bondorf mit seiner Forschung an. Er versucht, die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Datenübermittlung mathematisch nachzuweisen. Entscheidend sei dafür, dass man das Internet nicht als Ganzes betrachten könne, sondern die einzelnen Teile. Er hat deshalb sämtliche Stationen und Schnittstellen, die von den Daten passiert werden, in sein Modell integriert.

„Das funktioniert nur, weil die Organisation des Internets streng hierarchisch ist. Die Daten nehmen in dieser Hierarchie gerne den kürzesten Weg zum nächsthöheren Knotenpunkt und wieder zurück“, erläutert Bondorf. Auf diese Art und Weise kann er die Übertragungsdauer berechnen. Im Falle des Taxis darf sie nicht mehr als 700 Millisekunden betragen.

Mehr zum Thema Datenübertragung:

Ein Beitrag von:

  • Nina Draese

    Nina Draese hat unter anderem für die dpa gearbeitet, die Presseabteilung von BMW, für die Autozeitung und den MAV-Verlag. Sie ist selbstständige Journalistin und gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themen: Automobil, Energie, Klima, KI, Technik, Umwelt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.