IOWN構想とは？次世代の光通信技術をわかりやすく紹介

IOWN構想とは、従来の電気通信に革新的な光通信技術を取り入れた、NTTが提唱している次世代のコミュニケーション基盤のことで、2030年頃の実用化に向けて取り組みが進められています。

近年、世界中で通信量やデータ量が飛躍的に増加しており、それに伴い、消費電力の増加や輻輳などによる遅延の増加といった課題が生じています。IOWN構想はこのような課題を解決し、低消費電力・大容量・低遅延のネットワークを実現すると期待されています。

IOWN構想の概要や求められる背景、実現するメリットなどについて、日本電信電話株式会社 IOWN総合イノベーションセンタ 副センタ長　大石 哲矢 氏にお伺いしました。

人材活用に関するお役立ち情報をお送りいたします。

森本：初めに、IOWN構想の基礎的な内容から教えてください。

大石氏［以下、大石］：IOWN（Innovative Optical and Wireless Network）構想とは、NTTが2019年に提唱した、光を中心とした革新的技術を活用した新たなネットワーク・情報処理基盤の構想のことです。IOWN®は、「アイオン」と読みます。

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  出典：日本電信電話株式会社

NTTは、自社が研究開発を進めてきた光電融合技術がIOWN構想を実現するキー技術になると考えていますが、その他にも数多くの革新的な技術が必要であり、NTTグループのみで実現できることではありません。そのため、インテル、ソニーととも設立したIOWN GLOBAL FORUM™に多くのパートナーに参画いただき、連携して研究開発を進めることで、2030年までに低消費電力・大容量・低遅延を兼ね備えた新たなコミュニケーション基盤の社会実装を目指しています。

森本：IOWN構想を取り入れると、どのような社会が実現されるのでしょうか。

大石：IOWN構想では次のような性能目標を掲げて研究開発を進めています。

• 低消費電力…電力効率が100倍
• 大容量…伝送容量が125倍
• 低遅延…エンドエンド遅延が200分の1

　

従来の情報処理には、一般的に電気処理が行われてきました。しかし、IOWN構想では「光技術」を微細化し、電気処理に光処理を融合させることで、情報通信基盤の低消費電力化を図ることができる点が大きな特徴です。

森本：IOWN構想は、現在の情報通信基盤が抱えている課題を解決してくれる可能性を秘めているのですね。IOWN構想において中核的な技術についても教えていただけますでしょうか。

大石：IOWN構想のコア技術である「光電融合デバイス」と、IOWN構想の3つの構成要素をご紹介します。

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  出典：NTT講演資料

大石：IOWN構想の成功の鍵を握るのは、NTTが研究開発を進めている「光電融合デバイス（PEC）」です。光電融合デバイスとは、1つのシステム内で電子回路と光回路を統合するデバイスで、これを組み込んだシステムの低消費電力化を実現させます。

従来のコンピュータ処理に用いられている電気配線では、データの速度や伝送距離の増加に伴って伝送損失が大きくなり、消費電力が大幅に増加してしまうという課題があります。 それに対して、光電融合技術によって光配線に置き換えることで、データ速度や伝送距離が増大しても消費電力の増加を抑えることが期待されています。

その開発ロードマップですが、まずは「PEC-1」としてデータセンタ間の通信向けデバイスの開発を進めており、一部は既に製品化済です。その後、「PEC-2」以降はコンピューティング領域への適用を目指し、「PEC-2」ではコンピュータ内のボード間通信、「PEC-3」では半導体パッケージ間通信、「PEC-4」では半導体パッケージ内のダイ間通信と進化させていく計画です。

大石：IOWN構想は、以下に挙げる3つの要素から構成されています。

• 1.
  オートフォルニクス・ネットワーク（APN）
• 2.
  デジタルツインコンピューティング（DTC）
• 3.
  コグニティブ・ファウンデーション（CF）

それぞれについて、詳しく解説します。

大石：オールフォトニクス・ネットワーク（All Photonics Network：以下、APN）とは、ネットワークから端末まで全てに光ベースの技術を導入する、新たな通信ネットワークのことです。APNにより、光の持つ特性を生かした「低遅延」「大容量」「低消費電力」、さらには「高品質」なネットワーク通信が実現します。

現在のネットワークでも、光の伝送路である「光ファイバー」を使った光通信は利用されていますが、実際には、途中の区間で電気信号に戻して処理しており、それが通信遅延や遅延の揺らぎ、電力消費増の要因になっています。

そこで、通信を全てフォトニクス（光）で行えるAPNを導入することで、従来と比較して大幅な低消費電力や低遅延が実現可能です。APNは、次世代のコミュニケーション・インフラとして、社会をよりスマートにする可能性があると期待されています。

大石：デジタルツインコンピューティング（Digital Twin Computing：以下、DTC）とは、サイバー空間上に配置したさまざまなデジタルツインを自由に掛け合わせて演算を行い、分析や予測、試行などを可能にするコンピュータ技術です。

デジタルツインは、自動車や生産機械などの実世界に存在するモノやヒトを、サイバー空間上で再現し、それに対して分析・予測を行うことを指します。それに対して、NTTの提唱するDTCは従来のデジタルツインの概念を発展させ、多様な産業間のモノとヒトのデジタルツインを掛け合わせて演算を行うことによって、大規模なシミュレーションや未来予測が可能になり、社会課題の解決や新たなサービスの創出につながると期待されています。

大石：コグニティブ・ファウンデーション（Cognitive Foundation：以下、CF）とは、クラウドやネットワークサービス、エッジコンピューティングやユーザ設備など、さまざまなICT※リソースの構築や管理を一元的に行う仕組みのことです。

従来は、アプリケーションやソリューションごとにICTリソースを個別に配置し、構成を最適化していく必要がありました。しかしCFでは、マルチオーケストレータ（Multi Orchestrator：以下、「MO」）という機能により、アプリケーションやソリューションの要望に応じてICTリソースの配備・構成を最適化し、さらにはMOの機能拡充により、運用の自動化・自律化を目指していきます。

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  ICT：Information and Communication Technologyの略称で、情報通信技術のこと。スマートフォンやパソコンなどのコンピュータを活用した情報処理・通信技術を指す。