NEWS / Die Zukunft der Low-Latency-Infrastruktur

In der modernen digitalen Welt wächst die Nachfrage nach extrem schnellen und zuverlässigen Datenübertragungen stetig. Diese Anforderungen haben die Entwicklung spezialisierter Low-Latency-Technologien beschleunigt. Während herkömmliche Netzwerkinfrastrukturen oft mit Latenzen im zweistelligen Millisekundenbereich arbeiten, streben aktuelle Innovationen nach Verzögerungen im Mikrosekundenbereich.

Besonders mit der Verbreitung von 5G und Ultra-Reliable Low-Latency Communications eröffnen sich neue Möglichkeiten für Echtzeitkommunikation. Durch eine garantierte Latenz von unter einer Millisekunde lassen sich Szenarien realisieren, die zuvor undenkbar waren.

Neben industriellen und städtischen Anwendungen sind auch viele digitale Unterhaltungs- und Finanzbranchen auf niedrige Latenzen angewiesen. Infrastrukturen wie URLLC, Edge Computing und L4S sind die Schlüssel zu neuen Anwendungen, die unsere Art zu kommunizieren, zu arbeiten und zu spielen grundlegend verändern. In einer Zukunft, in der Echtzeitdaten die Norm sind, wird Low-Latency-Infrastruktur eine immer zentralere Rolle spielen.

In der digitalen Welt wächst die Nachfrage nach schnellen und zuverlässigen Datenübertragungen stetig. (Bildquelle: Pexels)

Die Einsatzbereiche sind vielfältig: Eine hohe Geschwindigkeit erfordert auch die Gaming-Industrie, insbesondere im Bereich des Cloud Gaming. Dienste wie NVIDIA GeForce Now oder Xbox Cloud Gaming müssen Bildsignale ohne spürbare Verzögerung übertragen, um ein flüssiges Spielerlebnis zu gewährleisten. Fortschritte im Bereich Adaptive Streaming-Technologien und optimierten Netzwerkprotokollen tragen dazu bei, dass Cloud-Gaming-Dienste mittlerweile mit lokal installierten Spielen konkurrieren können.

Ein entscheidender Faktor für verzögerungsfreies Cloud-Gaming ist die serverseitige Hardware. Hier kommen High-End-Grafikprozessoren wie die Nvidia A100 oder AMD Instinct MI300 zum Einsatz, die über spezialisierte Hardwarebeschleuniger für Videostreaming verfügen. Zudem wird der Datenverkehr über NVMe-SSDs mit PCIe-4.0- oder PCIe-5.0-Schnittstellen gepuffert, um Ladezeiten drastisch zu reduzieren.

Ein weiteres Beispiel für Echtzeitanwendungen mit hohen Anforderungen an die Latenz ist die Branche der Online-Buchmacher. Hier sind schnelle Reaktionszeiten entscheidend, um faire und verlässliche Wetten zu ermöglichen. Parallel dazu setzen auch Online-Gaming- und Casino-Plattformen auf niedrige Latenzzeiten, insbesondere in Bereichen wie Live-Dealer-Spielen, die insbesondere bei Anbietern mit ausländschen Lizenzen verbreitet sind. In einem Casino ohne LUGAS geht es um mehr als nur um Slots. Wobei auf diese bezogen direkt angemerkt werden kann, dass auch Automaten mit einem Jackpot denkbar sind. Die deutsche Lizenz schließt diese Möglichkeiten allerdings aus, ebenso wie ein Live Casino mit Roulette, Blackjack, Poker, Baccarat und mehr (Quelle: https://www.wette.de/online-casino/ohne-lugas/).

Viele Spiele nutzen RNG-Systeme (Random Number Generators) zur Sicherstellung fairer Spiele, sie benötigen extrem schnelle Datenbanken zur Verwaltung von Spielständen und setzen verstärkt auf Krypto-Transaktionen, um internationale Zahlungen mit minimalen Verzögerungen zu ermöglichen. In diesem Bereich spielt dedizierte Serverhardware eine Schlüsselrolle. Hochverfügbare Datenbanken setzen auf verteilte In-Memory-Systeme wie Redis oder VoltDB, die extrem schnelle Schreib- und Lesezugriffe ermöglichen. Für Krypto-Transaktionen werden spezielle Hardware-Sicherheitsmodule (HSMs) wie der Thales Luna Network HSM verwendet, um kryptografische Operationen in Echtzeit durchzuführen.

Auch im Bereich moderner Finanzdienstleistungen sind geringe Latenzen absolut unverzichtbar. Im Hochfrequenzhandel (HFT) beispielsweise entscheiden Mikrosekunden über Gewinne und Verluste. Finanzunternehmen setzen daher auf spezialisierte Hardware wie FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und SmartNICs, um Order- und Datenverarbeitung in Rekordzeit zu ermöglichen. SmartNICs sind Netzwerkadapterkarten mit Hardware-programmierbaren Beschleunigern und Ethernet-Konnektivität, die die auf der CPU des Hosts ausgeführten Infrastrukturanwendungen beschleunigen können (Quelle: https://www.intel.de/content/www/de/de/products/details/fpga/platforms/smartnic.html).

Die Serverarchitektur im Hochfrequenzhandel ist speziell darauf ausgelegt, Orders in Nanosekunden zu verarbeiten. Während herkömmliche Rechenzentren auf Multi-Core-CPUs setzen, verwenden HFT-Firmen FPGAs wie die Xilinx Alveo U50, die auf maßgeschneiderte, hardwarebasierte Order-Routing-Algorithmen optimiert sind. Zudem werden Optane Persistent Memory-Module von Intel genutzt, um ultraschnelle Cache-Lösungen mit extrem geringer Latenz zu realisieren.

Eine der bedeutendsten Entwicklungen im Bereich der Low-Latency-Infrastruktur ist Edge Computing. Während klassische Cloud-Architekturen große zentrale Rechenzentren nutzen, werden bei Edge Computing Daten direkt am Rand des Netzwerks verarbeitet – also dort, wo sie entstehen. Dies reduziert Verzögerungen erheblich, da weniger Daten über weite Strecken transportiert werden müssen.

Insbesondere im Bereich des Internets der Dinge und der Smart Cities hat sich Edge Computing als unverzichtbare Technologie etabliert. Verkehrsleitsysteme können beispielsweise Verkehrsdaten in Echtzeit verarbeiten und so Staus minimieren oder Rettungseinsätze koordinieren.

Ein weiterer technologischer Fortschritt in diesem Bereich ist der L4S-Standard (Low Latency, Low Loss, Scalable Throughput). Diese neue Architektur verbessert die Übertragungsmechanismen im Internet, indem sie Verzögerungen aufgrund von Netzüberlastungen minimiert. Während herkömmliche Netzwerke bei hoher Auslastung zu Latenzproblemen neigen, nutzt L4S explizite Stauankündigungen und adaptive Staukontrollmechanismen, um eine durchgängig niedrige Latenz sicherzustellen. Diese Technologie könnte in den kommenden Jahren zum neuen Standard für Echtzeitanwendungen im Internet werden.

Die zugrundeliegende Netzwerkhardware für Edge Computing besteht aus dedizierten Mikro-Rechenzentren, die auf ARM- oder RISC-V-Prozessoren basieren. Diese ermöglichen eine hohe Energieeffizienz bei gleichzeitig niedriger Latenz. Zudem werden NVMe-over-Fabrics-Technologien eingesetzt, um Speichermedien in Edge-Knoten nahtlos mit zentralen Rechenzentren zu verbinden und so eine hybride Cloud-Infrastruktur mit minimalen Verzögerungen zu schaffen.