Photonics krijgt veel aandacht van technologiebedrijven. Dat is niet zo gek, want als het mogelijk is om alle data-overdracht via optische verbindingen te doen, en zo de conversies tussen optisch en elektronisch er tussenuit te halen, kan er heel veel winst geboekt worden. NTT nodigde ons uit om de impact van Innovative Optical and Wireless Network All-Photonics Network (IOWN APN) met eigen ogen te komen bekijken tijdens de Osaka Expo in Japan.
De demonstratie tijdens de Osaka Expo bestond uit een live Kabuki-optreden. Acteurs op het podium in Osaka namen deel, maar ook acteurs in Taipei in Taiwan. Kabuki is een traditionele Japanse theatershow. Daarin beelden fraai geklede en beschilderde acteurs een verhaal uit. Ze zetten een specifieke manier van acteren in. We zijn geen theatercritici hier, maar vonden het er erg goed uitzien.
De koppeling met NTT zit hem uiteraard ook niet zozeer in de performance van de acteurs, maar in de performance van het onderliggende netwerk. Deze versie van Kabuki noemt het CHO KABUKI. Volgens onze informatie kunnen we CHO vertalen als ‘Super’. We hebben het hier namelijk niet over een optreden alleen op het podium van de Osaka Expo. Het vindt ook plaats op een podium in Taipei, Taiwan, ruim 1700 kilometer verderop. Het geheel is een samenwerking tussen NTT uit Japan en Chunghwa Telecom in Taiwan.
Het bijzondere aan dit gezamenlijke optreden is dat het gelijktijdig plaatsvindt. Daarnaast zijn er scenes waarin de acteurs ook interactie hebben. Dat wil zeggen, de acteurs spelen dan in real time gezamenlijk een scene. Drie Taiwanese generaals helpen de protagonist op het podium in Osaka. Ze helpen met het verslaan van de slechterik in het optreden in een uitgebreide vechtscene.
Voor de liefhebbers van Japanse cultuur, de prinses (er moet altijd een prinses zijn natuurlijk) in het verhaal wordt gespeeld door de in Japan (en daarbuiten) enorm populaire Hatsune Miku. Ze is een Vocaloid die hele concertzalen vol krijgt als hologram. Het geeft maar aan hoeveel moeite NTT en Chunghwa Telecom erin hebben gestopt.
IOWN APN als backbone
We waren uiteraard niet primair aanwezig bij het optreden als kunstrecensent. Het gaat ons vooral om de onderliggende technologie. Om een dergelijk optreden in real time te kunnen realiseren moet de verbinding tussen de twee locaties zo snel mogelijk zijn. Dat is waar IOWN APN om de hoek komt kijken. De show maakt namelijk gebruik van het eerste internationale IOWN APN-netwerk ooit, horen we van NTT.
In de basis is het vrij duidelijk wat de bedoeling is van een All-Photonics Network. Dat is het elimineren van elektronische verbindingen in het netwerk. Deze vervangt het door optische verbindingen. De conversie tussen optisch en elektrisch (en andersom) heeft namelijk een stevige impact op de prestaties van het netwerk als geheel. Het doel van een All-Photonics Network is het energieverbruik 100 keer lager te krijgen. Daarnaast wil het de capaciteit (bandbreedte) 125 keer omhoog en de latency 200 keer lager te krijgen dan bij conventionele systemen. We haalden enkele van deze dingen recent ook al aan in een interview met Chris Wright, de CTO van Red Hat.
Wellicht nog goed om te vermelden, het IOWN-initiatief gaat niet alleen om verbindingen via glasvezelkabels. In de naam staat ook duidelijk Wireless. Er zit dan ook een component in rondom Low-Earth Orbit-satellieten en alles wat daarbij komt kijken. Daarvoor wil men overstappen op laser in plaats van standaard radiogolven.
Meerdere fases van IOWN APN
IOWN APN is er niet van de ene op de andere dag natuurlijk. Tijdens ons bezoek aan Osaka Expo vertelt de CEO van NTT, Akira Shimada, dat het bedrijf er al sinds 2016 mee bezig is. Het hele traject bestaat uit meerdere stappen richting Photonics-Electronics Convergence (PEC)-apparatuur.
Het bestaande glasvezel tussen datacenters is er uiteraard al geschikt voor. Maar in fase 1 van het proces heeft men gewerkt aan de pluggables die aan het einde van die glasvezelkabels zitten. Die stap is inmiddels voltooid.
De tweede stap is inmiddels ook gezet. Die heeft te maken met PEC voor verbindingen tussen bordjes die binnen de apparatuur gelegd moeten worden. De derde stap moet ook fotonische verbindingen tussen chips op de bordjes mogelijk maken. De laatste stap is binnen chips die-to-die fotonische verbindingen te kunnen leggen.
NTT kan het niet alleen
Bovenstaande stappen gaan van (relatief) eenvoudig naar enorm ingewikkeld. Tijdens ons bezoek hebben we een slide gezien waarop 2032 als jaar werd aangegeven dat PEC-4, zoals NTT het noemt, gerealiseerd moet worden.
2032 als richtjaar voor IOWN APN is vrij ambitieus. Er moet namelijk nog heel veel gebeuren. NTT kan dit sowieso niet allemaal alleen doen. Ook al was het maar omdat het niet in alle onderdelen van het traject actief is. Gelukkig is NTT niet de enige speler die zich bezighoudt met photonics. Dat werd wel duidelijk nadat het in 2020 samen met Sony en Intel het IOWN Global Forum opzette. Dat heeft sinds die tijd meer dan 150 leden opgetekend.
Hoe presteert het IOWN APN tijdens het optreden?
Het IOWN APN presteerde het al behoorlijk indrukwekkend tijdens het optreden dat we hebben gezien. Er was wel degelijk een zichtbare latency tussen de twee omgevingen. Als je bedenkt dat we nog maar op de helft van de ontwikkeling zitten, is dat ook vrij logisch. De latency was echter ook weer niet zo enorm dat het de choreografie in de war stuurde. Dat is op zich al vrij knap, gezien de afstand van ruim 1700 kilometer.
De latency helemaal opheffen is natuurkundig sowieso lastig (om een understatement te gebruiken). Het licht moet nu eenmaal een bepaalde afstand overbruggen. Dat zal altijd een bepaalde tijd nodig hebben om ergens anders te komen. Of je wel of geen latency ervaart heeft dus ook te maken met hoe groot de afstand is die data moet overbruggen. Met een kleine 300 miljoen meter per seconde als lichtsnelheid is er echter nog wel behoorlijk wat te winnen. Zeker als je bedenkt hoe groot de aarde is. Tel daarbij op dat onze ogen een latency onder een drempelwaarde niet meer waarnemen. Er zijn dus zeker mogelijkheden.
IOWN draait om meer dan APN
We gaan ons binnenkort nog wat meer verdiepen in IOWN. We zullen dan een uitgebreider verhaal schrijven over hoe het allemaal in elkaar zit. Voor nu is het nog even belangrijk om aan te stippen dat APN maar een van de drie onderdelen is waar IOWN zich op richt. Het wil ook nog geavanceerde Digital Twin Computing-mogelijkheden ontwikkelen. En een Cognitive Foundation opzetten. Hiermee wil het het volledige potentieel voor AI, robotics en IoT ontsluiten. Ook daar zullen we te zijner tijd op terugkomen.
Hieronder zie je een enigszins volle schematische weergave van wat de bedoeling is van IOWN. Hier zijn de drie componenten op zichtbaar en zijn er ook voorbeelden van wat er zoal aan elkaar gekoppeld kan worden.
