Laut NTT Data konnten Unternehmen steigende Anforderungen an ihre IT-Infrastruktur lange Zeit durch leistungsfähigere Hardware, zusätzliche Bandbreite und größere Rechenkapazitäten ausgleichen. Für viele klassische Anwendungen war dieser Ansatz ausreichend. Mit dem zunehmenden Einsatz von KI verändert sich jedoch die Situation: Heutige Modelle greifen auf riesige Datenmengen zu, müssen Ergebnisse nahezu in Echtzeit liefern und werden häufig über mehrere Standorte, Cloud-Umgebungen und Rechenzentren verteilt betrieben. Dabei wird das Netzwerk zunehmend zum kritischen Faktor. Herkömmliche Architekturen wandeln optische Signale auf ihrem Weg mehrfach in elektrische Signale um und verarbeiten sie anschließend erneut. Diese sogenannten Optical-Electrical-Optical-Konvertierungen verursachen Verzögerungen, verbrauchen Energie und können die Vorhersagbarkeit der Datenübertragung beeinträchtigen. Gerade KI-Anwendungen benötigen jedoch möglichst stabile und deterministische Verbindungen. Wie weiter erläutert wird, löst eine einfache Erhöhung der Bandbreite diese Herausforderung nur teilweise. Sie adressiere zwar die Menge der übertragbaren Daten, beseitige aber nicht die Latenz als limitierenden Faktor. Dies NTT Data zufolge insbesondere dann, wenn Daten zwischen verteilten Rechen- und Speicherressourcen übertragen werden müssen.
Was verändert Photonik bei der Datenübertragung?
Photonische Netzwerke verfolgen einen grundlegend anderen Ansatz, der in der Pressemitteilung wie folgt beschrieben wird: Anstatt Informationen überwiegend über elektrische Signale zu übertragen und an verschiedenen Punkten umzuwandeln, nutzt die Technologie Licht als Transportmedium. NTT Data erklärt, dass Daten dadurch mit deutlich höherer Geschwindigkeit und geringerem Energieaufwand über große Entfernungen übertragen werden können. Als wesentlicher Vorteil wird dabei auf die geringere Anzahl an notwendigen Umwandlungsschritten verwiesen. Jede Konvertierung zwischen optischen und elektrischen Signalen erzeugt zusätzlichen Aufwand – sowohl hinsichtlich Latenz als auch Energieverbrauch. Durch einen rein optischen Übertragungsweg lassen sich diese Engpässe eliminieren. Als Effekte für Unternehmen beschreibt NTT Data vor allem eine höhere Stabilität bei datenintensiven Anwendungen. KI-Training, KI-Inferenz, High-Performance-Computing oder Echtzeitanalysen sind darauf angewiesen, dass große Datenmengen zuverlässig und mit möglichst geringer Verzögerung zwischen unterschiedlichen Systemen bewegt werden können. Photonik sei damit nicht lediglich eine schnellere Variante bestehender Netzwerke, sie stehe vielmehr für einen Architekturwandel, so das Unternehmen.
Was ist das All-Photonics Network (APN) und wie funktioniert es?
Als zentrale Entwicklung im Bereich photonischer Netzwerke beschreibt der IT-Dienstleister in der Pressemitteilung das All-Photonics Network (APN), das vom IOWN Global Forum vorangetrieben wird. Ziel ist es, die Vorteile optischer Kommunikation nicht nur in einzelnen Netzwerksegmenten, sondern über zentrale Transportebenen hinweg nutzbar zu machen. Bisher war der Einsatz photonischer Technologien für viele Unternehmen mit hoher Komplexität verbunden. Zudem erfordert der Betrieb optischer Infrastruktur spezielles Knowhow, beispielsweise bei der Steuerung von Lichtsignalen und Netzwerkkomponenten. Das APN verfolgt deshalb einen anderen Ansatz: Unternehmen sollen die Leistungsfähigkeit photonischer Netzwerke nutzen können, ohne die technische Komplexität im Hintergrund selbst verwalten zu müssen. Statt Daten an zahlreichen Übergabepunkten zwischen elektrischen und optischen Signalen umzuwandeln, weitet das APN den optischen Übertragungsweg über Standorte, Regionen und Rechenzentren hinweg aus. Wie weiter erläutert wird, entstehen dadurch konsistentere Netzwerkverbindungen mit geringerer Schwankung bei der Übertragung. Gerade für verteilte IT-Architekturen sei dieser Ansatz relevant. Unternehmen, so schreibt der IT-Dienstleister, könnten Rechenkapazitäten, Speicher und Anwendungen flexibler über verschiedene Standorte hinweg verbinden.
Welche Vorteile bringt APN für Unternehmen konkret?
NTT Data betont, dass Energie im KI-Zeitalter der limitierende Faktor in Bezug auf die Infrastruktur ist. Müssen sich Rechenressourcen nahezu beliebig skalieren lassen, werden die verfügbaren Strommengen und der Zugang zu erneuerbaren Energien zum vielleicht wichtigsten Faktor bei der Standortwahl eines Rechenzentrums. Laut Pressemitteilung eröffnet APN hier neue Möglichkeiten: Durch die bandbreitenstarke, latenzarme Vernetzung verteilter Data Center können Workloads einfach dorthin verschoben werden, wo sowohl die benötigte Rechen- als auch die Stromkapazität verfügbar sind. Als Beispiel führt NTT Data den Proof of Concept (POC) ‚GPU over APN‘ an. Mehrere über ganz Japan verteilte Rechenzentren wurden über ein IOWN-APN-basiertes Layer-2-Netzwerk zu einer einzigen Domäne verbunden. GPU-Server und Datenspeicher funktionieren trotz der räumlichen Trennung über Tausende von Kilometern hinweg so, als wären sie am selben Standort. Betont wird außerdem, dass sich APN als Managed Service beziehen und in bestehende IT-Infrastrukturen integrieren lässt.
