Weniger IT-Last, geringere Energie-Aufnahme Dank AMD CPUs sinkt der Energieverbrauch in der Telco Cloud um 65 Prozent

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Mithilfe von AMD-CPUs hat die Deutsche Telekom den Energieverbrauch ihrer 'Telco Cloud' drastisch reduzieren können. Weitere Erfolgsfaktoren liefert das Zusammenspiel von Hardware und Software, das ein Energie-Right-Sizing ohne Performance-Einbußen erlaubt.

Ohne die 5G-Performance beeinträchtigen zu müssen, hat die Telekom den Energieverbrauch ihrer Telco-Cloud-Infrastruktur grundlegend optimieren können. Gemeinsam mit AMD, Mavenir, Lenovo, HPE und Juniper hat der Telekommunikationskonzern zugleich die Energiekosten im Core Network in verkehrsarmen Zeiten um bis zu 65 Prozent senken können, Das Projekt zeige eindrucksvoll, wie sich durch das Zusammenspiel von Hardware und Software über den gesamten Technologie-Stack hinweg erhebliche Effizienzgewinne erzielen lassen, hießt es nun von den Partnern.

Ausgangspunkt war ein branchentypisches Problem: Die Telco-Cloud-Infrastrukturen sind für Spitzenlastzeiten dimensioniert, verbrauchen aber auch bei deutlich geringerem Datenverkehr, etwa nachts bei nur rund 25 Prozent des Tagesaufkommens, nahezu gleich viel Energie. Manuel Keipert, Programme Lead Innovation, Service & Platforms (Core Net) bei der Deutschen Telekom, beschreibt die Herausforderung:

„Seit der Cloudifizierung der mobilen Telekommunikation haben sich Ingenieure in der Regel gegen jede Art von Energieskalierung ausgesprochen. Nachts haben wir nur rund 25 Prozent des Netzwerkverkehrs, aber fast den gleichen Energieverbrauch wie in den Stoßzeiten. Das wollten wir ändern."

Die Hardware-Basis: 5G Core auf AMD Epyc

Das 5G Core Network der Deutschen Telekom ist zuvor bereits auf 3. Generation AMD Epyc Server CPUs gelaufen. Doch mit dem Umstieg auf die 4. Generation ergaben sich so signifikante Leistungs- und Effizienzvorteile, dass das Projektteam dadurch seine hochgesteckten Ziele erreicht hat.

Ulrich Bittroff, Systemingenieur bei der Deutschen Telekom, erinnert sich: „Unser 5G-Kern lief bereits auf AMD Epyc Server-CPUs“, so dass man begann, neue Hardware für die Telco-Cloud zu bestellen, während das Live-Netzwerk auf der 3. Generation lief. Doch die Vorteile des Wechsels von der 3. zu den wesentlich leistungsstärkeren der 4. Generation seien so bedeutend gewesen, dass man die gesteckten Ziele erreichen konnte. Er sagt: „Als wir die offiziellen Daten der SPECint-Benchmarks verglichen, war die AMD Epyc Server-CPU der 4. Generation der beste Prozessor, den wir bekommen konnten.“

Die deutlich höhere Core-Dichte der 4. Generation AMD Epyc Prozessoren war dabei ein wesentlicher Hebel für die erzielten Energie-Einsparungen. Für die Deutsche Telekom war zudem der Open-Source-Ansatz von AMD attraktiv: AMD stellte tiefgehende Einblicke in die Core-Architektur sowie spezialisierte Tools bereit, die für die Umsetzung der Optimierungen entscheidend waren.

70 Features für maximale Einsparung

Die Deutsche Telekom setzt auf den Ansatz der „Full Stack Energy Efficiency", bei dem Hardware- und Software-Ebenen inklusive Kubernetes gemeinsam dynamisch skaliert werden. Anders als bei herkömmlichen Optimierungen, die einzelne Komponenten isoliert betrachten, adressiert dieser Ansatz den Energieverbrauch über den gesamten Technologie-Stack hinweg. Das Projektteam untersuchte insgesamt 70 Optimierungs-Features, von der UEFI-BIOS-Konfiguration über den „Kubernetes Power Manager“ bis hin zu Open-Source-Techniken.

Zudem liege ein entscheidender Vorteil der AMD-CPUs in ihrer Fähigkeit, Frequenzen „besonders schnell und in feiner MHz-Granularität“ hoch- und herunterzuskalieren. Das erweist sich für die Telco-Cloud ein kritischer Faktor für latenzempfindliche Anwendungen, die keine großen Frequenzsprünge vertragen. Die Kombination aus Effizienzsteigerung durch richtige BIOS-Konfiguration und dynamischer Leistungsreduktion bei geringem Bedarf bildet die Grundlage der Vision „Zero bits, zero watts".

Rollout in Europa geplant

Der 5G-Kern der Deutschen Telekom läuft bereits auf AMD Epyc Server-CPUs. „Der 5G-Kern ist schrittweise gewachsen, während die Kunden von 4G auf 5G umgestiegen sind“, erläutert Keipert. „Deshalb war es wichtig, dieses Full-Stack-Energie-Management zu implementieren. Wir haben Zehntausende von CPUs, auf denen unser 5G-Kern läuft, so dass die Gesamteinsparungen an Strom durch die Umsetzung dieses Projekts beträchtlich sind.“

Er setzt hinzu: „Wir erwarten mindestens weitere 20 Prozent Einsparungen mit der nächsten AMD Epyc Server-CPU-Plattform. Außerdem wolle die Telekom das so genannte Full-Stack-Energie-Management weiterentwickeln.“

Außerdem sei das Projekt, das zunächst auf den 5G-Core-Stack mit Mavenir fokussiert war, kompatibel mit den meisten anderen Applikationen auf derselben Cloud-Plattform, darunter Hunderte verschiedener Anwendungen für Messaging, Telefonie, Notrufe, TV, Media und Datendienste. Keipert sagt: „Nachdem wir nun den Basis-Stack implementiert haben, der uns die Skalierung von Software und Hardware ermöglicht, werden wir diesen gemeinsam mit AMD bei den nächsten CPU-Generationen überprüfen und verbessern. Wir freuen uns auf deutlich höhere Energie-Einsparungen durch wesentlich effizientere CPUs in der Zukunft.“

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