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Nikkei X-TECH_2023.8.23

기존 네트워크의 과제를 광기술로 극복하는 'IOWN'이란?
소비전력과 지연을 억제, 전력 효율 100배의 차세대 네트워크 구상

IOWN(Innovative Optical and Wireless Network)은 NTT가 2019년에 내놓은 차세대 네트워크와 정보처리 기반에 대한 구상을 말한다. NTT는 대용량 데이터 통신이 한층 더 증가하게 될 2030년대를 내다보고 네트워크에서 디바이스에 이르기까지 모든 것에 광기술을 도입해 낮은 소비전력으로 대용량·고품질의 통신환경을 실현하는 것을 목표로 하고 있다.

IOWN이 내걸고 있는 구상은 광범위하다. 각종 디바이스 칩에서 네트워크 인프라, 운용 관리, 애플리케이션까지 망라한다. 네트워크 인프라 분야에서는 1명의 이용자에 대해 ‘빛의 파장’을 1개 할당하는 APN(All-Photonics Network)이라는 콘셉트를 추진하고 있다. 기존의 네트워크에서 드러난 몇 가지 과제를 극복하기 위해서라고 한다.

-- 소비전력 및 지연 과제 해결 --
그 과제 중 하나는 트래픽 처리에 필요한 소비전력의 증가이다. 총무성이 2022년 11월에 실시한 조사에 따르면, 일본의 고정 브로드밴드 계약자가 다운로드 한 트래픽은 1일 당 약 301P 바이트. 전년 동월 대비 23.7% 증가했다. AI(인공지능)의 보급 및 발달 등을 배경으로 앞으로도 계속 늘어날 가능성이 높다.

네트워크나 컴퓨터의 처리 능력도 높아지고 있지만, 반도체의 전력 효율화가 따라잡지 못하고 있다. 이 때문에 소비전력 증대 문제 해소가 과제가 되고 있다. “데이터센터의 랙이 비어 있어도 전력을 확보할 수 없어 이용자가 기다려야 하는 상황이 이미 발생하고 있다”(NTT의 아라카네 요스케 IOWN 추진 실장).

또 다른 과제는 지연이다. 향후 이용 확대가 전망되는 원격 의료 등의 응용 소프트웨어를 상정하면, 통신의 지연이나 흔들림을 가능한 한 줄일 필요가 있다.

그러나, 인터넷 통신에서 사실상 표준이 되고 있는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)에서는 디바이스 간 데이터를 송수신할 때 여러 차례 주고받기 때문에 지연이나 흔들림을 피할 수 없다(PICT1). 또한 현재는 고정밀 영상을 압축해 주고받는 케이스가 많다. 압축 자체의 처리나 흔들림의 영향을 억제하는 버퍼링이 추가되기 때문에 지연이 증가한다. 이 때문에 현재의 구조로는 지연 억제에 대한 요구를 충족시키기 어렵다.

-- 이용자 개개인에 광파장 경로 --
IOWN에서는 전술한 APN으로 이러한 과제들을 극복할 방침이다. 이용자 개개인에게 광파장을 할당해 통신 상대와 온디맨드(On-Demand)로 패스(경로)를 설정할 수 있도록 한다. 디바이스 간 데이터 교환을 가능한 한 광신호 그대로 전송. 도중에 라우터 등에 의한 제어를 생략함으로써 전력 효율을 비약적으로 높일 수 있게 된다. 광신호는 전기신호보다 에너지 손실이 크게 작다.

NTT는 이 ‘빛 그대로 전달하는 구조’를 디바이스의 내부에까지 넓히는 구상을 그리고 있다. 그 실현을 위해 주력하는 것이 ‘광전 융합’이라고 부르는 기술이다. 컴퓨터 칩 배선 부분까지 광통신 기술을 도입해 전력 효율을 100배로 높이는 것이 목표이다.

광파장에 의한 전용 경로는 지연이나 흔들림의 억제에도 유효하다(PICT2). TCP/IP보다도 고효율의 프로토콜을 사용하는 방법 등을 조합해 지연을 현재의 200분의 1로 억제할 수 있다고 한다.

-- APN 상용 서비스 개시 --
NTT는 2030년경에 IOWN 구상을 실현할 계획이다. 올 3월에는 기술의 일부를 응용한 상용 서비스를 개시했다. NTT동일본과 NTT서일본의 전용선 서비스 ‘APN IOWN 1.0’이다.

APN IOWN 1.0에서는 100G비트/초에 거점 간을 전용선으로 접속한다. 동일한 현 내의 거점 간을 묶는 통신에서는 실제로 지연 시간을 기존 서비스의 200분의 1로 억제하고 흔들림을 제로로 하는 데 성공했다고 한다.

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