生成AIの普及に伴い、データセンターで扱う情報量と消費電力が急増しています。処理能力を高めるには、GPUなどの計算装置だけでなく、大量のデータを運ぶ通信網も強化しなければなりません。NTTが進めるIOWN（Innovative Optical and Wireless Network）は、光技術を通信網からコンピューター内部まで広げ、通信容量、遅延、消費電力の課題を解決する構想です。この記事では、利用できる技術と開発中の技術を整理し、実現性とロードマップを確認したうえで、企業への導入効果を考えます。
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IOWNで何が変わるのか
IOWNは、光回線を高速化するだけの構想ではありません。電気信号でデータを伝送している領域にも光技術を取り入れ、ネットワークとコンピューターの構成そのものを変えようとしています。IOWNの技術が普及すれば、離れた場所にある設備や計算資源を、同じ拠点にあるかのように利用できる場面が増えます。
「光」をコンピューターの内部に届ける
現在、長距離のデータ伝送には光ファイバーが使われています。ただし、通信経路の全区間を光信号のまま伝送しているわけではありません。ルーターやスイッチが宛先を確認するときは、光信号を電気信号に変換して処理し、再び光信号に戻す場合があります。変換や中継の回数が増えるほど電力を消費し、遅延も発生します。
コンピューター内部では、CPU、GPU、メモリ、ストレージなどを電気配線で接続しています。計算性能の向上に伴って部品間を行き交うデータが増えると、電気配線による電力消費と発熱も増えます。特に大量のGPUを備えるAIデータセンターでは、計算装置だけでなく、データ転送や冷却にも多くの電力が必要です。
IOWNは、電気配線によるデータ伝送を段階的に光へ置き換えます。まず通信事業者のネットワークを光でつなぎ、次にデータセンターやコンピューターのボード間、半導体パッケージ間、チップ内部へと光の利用範囲を広げます。光技術を使えば、大容量のデータを長距離にわたって送っても、電気配線に比べて消費電力と発熱を抑えやすくなります。
IOWNを支える技術
NTTはIOWNを支える技術として、APN、PEC、AICPの3分野を挙げています。APNはオールフォトニクス・ネットワークの略称です。拠点間に光波長の専用経路を設け、伝送途中で生じる光信号と電気信号の変換やパケット処理を減らします。他の利用者の通信による混雑の影響も受けにくいため、大容量のデータを安定して運べます。
APNの特徴は、通信速度だけではありません。映像や機器の操作信号を遠隔地へ送る場合、平均的な通信速度が速くても、信号が届くまでの時間にばらつきがあると映像や動作が乱れます。APNは遅延を小さくするとともに、その変動である「揺らぎ」も抑えます。こうした特性は、非圧縮映像の伝送、機械の遠隔操作、複数拠点に分けた計算処理などに役立ちます。
APNが既存のインターネットを全面的に置き換えるわけではありません。多数の相手と柔軟に通信する用途には、データを小分けにして届けるパケット通信が適しています。APNは接続先をあらかじめ定め、帯域と遅延を一定に保ちたい用途で力を発揮します。業務の性質に応じて、通常のインターネットやクラウド接続とAPNを使い分けます。
PECは光電融合技術を指します。コンピューター内部のすべての配線を一度に光へ置き換えるのではなく、まずボード間の接続から光を導入し、電気信号が移動する距離を短くします。その後、光部品を半導体の近くに配置し、パッケージ間やチップ内部の接続まで光化する計画です。部品間のデータ転送に伴う電力を減らせれば、同じ電力でより多くの計算を実行できます。
AICPはAIコンピューティング基盤です。従来のサーバーは、CPU、メモリ、ストレージなどを1台の筐体に収めています。AICPでは、CPUやメモリなどを独立した構成要素として配置し、処理に必要な資源だけを組み合わせて使います。使っていない部品を停止できるため、計算資源の利用率を高めながら消費電力を抑えられます。光電融合技術は、分散配置した部品間で大量のデータを効率よく運ぶ役割を担います。
デジタルツインコンピューティングは、IOWNを構成する考え方の一つです。現実の人、物、社会をデジタル空間に再現し、将来の変化を予測します。コグニティブ・ファウンデーションは、ネットワークや計算資源をまとめて制御します。NTTはAPN、PEC、AICPを中心に技術を整理しており、デジタルツインと資源制御もIOWNを活用したサービスと運用を支えます。
離れた設備を同じ場所にあるように使える
IOWNは、電力効率を100倍、伝送容量を125倍に高め、端末間の遅延を従来の1/200に抑える目標を掲げています。ただし、提供中のサービスが3つの目標をすべて達成しているわけではありません。電力効率100倍と伝送容量125倍は、将来の技術開発まで含めた目標です。遅延を1/200に抑える目標は、同一県内で映像を圧縮せずに伝送する場合を想定した数値で、NTTはIOWN 1.0で達成したと説明しています。
光そのものの速度が変わるわけではありません。伝送途中の機器が光信号を電気信号に変換し、宛先を確認してから送り直す処理を減らすことで、通信にかかる時間と揺らぎを抑えます。専用の光波長を使えば、通信が混雑したときでも一定の帯域を確保できます。
遠隔操作では、現場までの無線区間や端末側の映像処理も遅延に影響します。APNだけで通信全体の性能や安全性を確保できるわけではなく、端末、構内ネットワーク、制御システムまで含めた設計が必要です。
大容量・低遅延・低揺らぎの通信を生かせば、離れた場所にあるGPU、ストレージ、撮影設備、産業機械を緊密に連携できます。機器を利用する現場の近くに置く必要が薄れ、電力を確保しやすい場所へ設備を移したり、災害リスクの異なる地域へ分散したりしやすくなります。IOWNによって変わるのは通信速度だけでなく、設備や計算資源の配置、人材の働き方、電力の調達方法です。
IOWNの実現性と現在地
IOWNには、すでに契約できる商用サービス、実証を終えて製品化に進む技術、長期の研究開発を要する技術が含まれます。IOWNの実現性は、ロードマップの段階ごとに評価する必要があります。
IOWN 1.0は既に商用化されている
NTT東日本とNTT西日本は2023年3月16日に、IOWNで初めての商用サービスとなるAPN IOWN 1.0の提供を始めました。通信網の全区間で光波長を専有し、最大100Gbpsでデータを安定して運ぶ法人向けサービスです。拠点間の遅延を測定・調整する端末も同時に発売しました。
2024年12月には、NTT東日本とNTT西日本が「All-Photonics Connect powered by IOWN」の提供を開始しました。ユーザー拠点間を最大800Gbpsで接続でき、2拠点間の帯域を保証するサービスです。100Gbpsと400Gbpsのイーサネットにも対応し、データセンター、放送局、研究施設などで既存の機器を接続しやすくなりました。
NTTドコモビジネスは2025年10月に「docomo business APN Plus powered by IOWN」を開始しました。固定帯域の回線に加え、100Mbpsから10Gbpsまでの範囲で、利用者がポータルやAPIから帯域を変更できるプランを提供しています。AI学習などで一時的に通信量が増える場合は、最大容量の回線を常時契約せず、必要な期間だけ帯域を増やせます。固定帯域のプランも最大1.2Tbpsまで拡充する方針です。
商用化済みではありますが、提供地域や設備条件によっては、すぐに利用できるとは限りません。All-Photonics ConnectはNTT東日本とNTT西日本の営業地域で提供されていますが、場所や設備によっては開通まで時間がかかったり、提供できなかったりする場合があります。料金は一律に公表されておらず、個別の見積もりが必要です。NTTはAPNの提供地域を2026年度に主要都市間、2027年度には県庁所在地間へ広げる計画を示しています。
IOWN 2.0のロードマップ
IOWN 2.0では、通信事業者のネットワークからコンピューター内部へ光の利用範囲を広げます。その中心となるPEC-2は、コンピューターのボード間を光で接続する光電融合デバイスです。光通信部品を情報処理用ICの近くに配置し、電気信号が通る距離を短くすることで、データ転送に必要な電力を減らします。
大阪・関西万博のNTTパビリオンでは、PEC-2と計算資源の制御技術を使ったコンピューターが実際に稼働しました。会場から送った映像を数十台のコンピューターでリアルタイムに解析し、NTTによると、従来の構成に比べて電力消費を1/8に抑えました。商用化に向けて、部品単体の実験から実際の用途を想定したシステムの実証へ進んでいます。
NTTはBroadcomやAccton Technologyなどと連携し、PEC-2を搭載した光電融合スイッチを開発しています。通信容量は合計102.4Tbpsで、2026年第4四半期の提供開始を予定しています。光エンジンを個別に取り外して交換できる設計を採用し、故障時に基板全体を交換せずに済むため、保守費用の抑制を狙えます。2026年9月時点では商用化を目前に控えており、販売価格や出荷量はまだ明らかになっていません。導入後の保守性も、実績が蓄積されるまで評価できません。
2032年に実現すること
IOWN 3.0では、光接続の範囲をボード間から半導体パッケージ間へ広げます。NTTはPEC-3の商用サンプルを2028年度に提供し、2029年ごろにIOWN 3.0を実現する計画です。電気配線が短くなれば、データ転送に必要な電力をさらに減らせます。同時に、光部品を小型化し、半導体の近くへ高い精度で組み込む技術が必要になります。
2032年ごろを目標とするIOWN 4.0では、チップ内部にも光技術を取り入れます。NTTが掲げる電力効率100倍は、この段階まで見据えた最終目標です。APNに関する2030年の性能目標はネットワークを対象とし、2032年ごろの計画はコンピューター内部の光化を対象としています。
チップに近づくほど、開発の難易度は高くなります。光部品と電子回路を近接して実装するには、製造歩留まり、放熱、信頼性、光源の配置、接続方法、故障時に部品を交換しやすい構造など、解決すべき課題が数多く残っています。特定のメーカーが単独で製品化しても、異なる企業の機器を接続できなければ市場は広がりません。
実現性は技術ごとに異なる
APNはすでに商用回線として提供され、放送やデータセンター間の接続に使われています。今後は、提供地域と対応機器の拡大、導入しやすい料金体系の整備が課題です。PEC-2も万博で稼働し、BroadcomやAccton Technologyなどと協力して製品化を進めています。ただし、費用に見合う効果を得られるかは、商用製品の運用実績が蓄積されるまで判断できません。
PEC-3とPEC-4はまだ研究開発の段階にあり、計画どおりに進むとは限りません。ただし、光部品を半導体やネットワーク機器へ組み込む動きは、NTT以外にも広がっています。光通信技術の業界団体OIFは、光部品とASICを近接させるCo-Packaged Opticsについて、インターフェース、放熱、信頼性、安全性、管理方式などの共通仕様を整えています。
IOWN Global Forumにも170を超える企業や団体が参加しています。NTT、Orange、Telefónicaなどは、複数の標準仕様に基づいて異なる企業の機器を接続し、1Tbps級の光回線を自動設定する実証を行いました。参加企業が多いからといって普及が保証されるわけではありませんが、各社が実装方法を共通化する動きは進んでいます。
IOWNの実現性は段階ごとに異なります。
APNは商用化済みですが、PEC-2は製品化の直前の段階です。PEC-3とPEC-4は量産技術の確立を目指す研究開発の段階にあります。
実現性を判断するには、光技術がネットワークからコンピューター内部へどこまで広がったかを確認する必要があります。
IOWNは何をもたらすのか
高速で安定した通信を利用できれば、設備や計算資源を置く場所や、専門人材が働く場所も変えられます。IT投資だけでなく、拠点配置、電力調達、人員配置、災害対策にも影響が及びます。
AIデータセンターを分散できる
大量のGPUを置くAIデータセンターでは、土地と電力を同時に確保しなければなりません。都市部で電力が不足すると、GPUを遠隔地に設置する方法もあります。しかし、拠点間通信に時間がかかると、遠隔地のGPUを一体の計算基盤として使いにくくなります。APNで大容量のデータを低遅延で運べれば、複数のデータセンターにGPUを分散しながら、一つの計算基盤として利用できる可能性が高まります。
NTTドコモビジネスは2026年7月に「GPU over APN Testbed」の提供を始めました。札幌、金沢、大阪、福岡、首都圏4か所の計8拠点にGPUを配置し、100Gbps級のAPNで接続しています。分散AI学習、分散推論、拠点間の大容量データ転送を実際の環境で検証できます。これは商用GPUサービスではなく、本格導入前に性能や運用方法を検証するための環境です。
NTT西日本、NTT、QTnetは、福岡と大阪のデータセンターをAPNでつなぎ、各地域の電力供給状況に応じて計算処理の拠点を切り替える実証も行いました。再生可能エネルギーを利用しやすく、電力に余裕のある拠点へ計算処理を移せれば、全体の電力利用を効率化できます。
NTTは通信網と電力網の連携を「Watt-Bit Collaboration」と呼び、電力の供給状況に応じて計算処理を配分する仕組みの標準化をITU-Tへ提案しています。発電拠点に近い地域へデータセンターを分散できれば、データセンターの立地を決める基準も変わります。ただし、APNの導入費用、送電網の状況、データの保管場所に関する規制や社内方針、システムの応答時間も考慮して拠点配置を決める必要があります。
設備と人材を複数の現場で活用できる
放送業界では、撮影現場ごとに中継車と技術者を派遣し、制作機材を運び込んできました。TBSテレビとNTTドコモビジネスは、国立競技場とリモートプロダクションセンターをIOWN APNで接続し、大規模なスポーツイベントの地上波生放送で非圧縮映像を伝送しました。映像を圧縮せずに遠隔地へ送り、制作設備を一か所に集約できれば、拠点ごとに同じ設備をそろえる費用や運搬の手間を減らし、複数の撮影現場で設備と人材を共有できます。
産業分野では、NTTドコモビジネスがチリ国営銅公社CODELCOと、銅鉱山の遠隔運用に向けた調査と実証を進めています。約1,500km離れた鉱山と遠隔オペレーションセンターをAPNで接続し、高精細映像による監視や重機の遠隔操作を検証する計画です。熟練者を危険な現場に常駐させず、一つの拠点から複数の鉱山を支援できれば、安全性を高めながら人手不足にも対応できます。
遠隔医療、自動運転、ロボットの遠隔操作にも、大容量で遅延や揺らぎの少ない通信が必要です。ただし、通信回線の性能だけで安全性を確保できるわけではありません。機器の故障、無線区間の通信断、操作ミス、サイバー攻撃に備え、現地で安全に停止できる仕組みも必要です。チリの鉱山での取り組みも、2026年9月時点では実用化に至っておらず、遠隔運用が可能かを確かめている段階です。
災害時に業務を引き継ぐ
遠隔地に予備のデータセンターを設けても、データを最新の状態に保ち、障害発生後に業務システムを再開できなければ、十分な事業継続対策にはなりません。データ量が多いほど複製に時間がかかり、本番環境と予備環境のデータに大きな差が生じます。
日立製作所、日立ヴァンタラ、NTTドコモビジネスは2026年8月に、600km以上離れたデータセンター間をAPNで接続し、災害時の復旧を想定した実証結果を発表しました。ストレージ仮想化とアプリケーション基盤を組み合わせ、障害の検知から遠隔地での業務再開までを自動化しています。データを保存するだけでなく、アプリケーションまで含めた業務環境を遠隔地へ切り替えられるかを実機で確かめました。
実証では、大容量・低遅延のAPNでストレージや仮想化基盤を接続し、監視から復旧までの手順を一連の流れとして組み込みました。IOWNを導入する際も、回線を置き換えるだけでなく、どの業務を何時間以内に復旧させるのかを決めたうえで、システム全体を設計し直す必要があります。
IOWN導入の指針
APNサービスは大容量の専用回線を必要とする法人を対象に提供されています。Webサイトの閲覧やメール、オンライン会議、一般的なクラウドサービスの利用には、既存の光回線で対応できます。通信容量の不足や遅延など、業務上の問題を確認しないままIOWN対応の回線へ切り替えても、費用に見合う効果を得られるとは限りません。
導入効果を判断するには、通信料金だけでなく、通信上の制約によって生じている費用も洗い出す必要があります。大容量データの転送を待つ間に生じる損失、拠点ごとに同じ設備を維持する費用、専門人材の移動費、都市部でGPUと電力を確保する費用、災害対策用システムの維持費などが対象です。APNの利用によって設備を集約し、専門人材の移動を減らせるなら、回線料金が高くても全体の費用を減らせる場合があります。
放送、AI開発、研究、金融取引、遠隔制御など、通信の遅延や揺らぎが品質、売上、安全性に直結する業務では、APNの導入効果を早い段階で検証する価値があります。NTTドコモビジネスが提供する帯域変更プランやGPUの実証環境を使えば、大容量回線を常時契約する前に、必要な帯域と利用時間を確認できます。
PEC-2以降の光コンピューティングは、光電融合デバイスを直接購入するほか、データセンターやクラウド事業者のサービスを通じて利用する形も考えられます。NTTは2026年にIOWN AI Fundを設立し、同年9月にはAIデータセンター向けの光回路スイッチを開発するiPronicsへの第1号投資を発表しました。NTTは自社製品の開発と他社への投資を並行して進め、光スイッチの選択肢と供給体制を広げようとしています。
IOWN全体の完成を待つ必要はありません。まず、APNで改善できる通信上の問題を特定し、対象業務を小規模に実証して、遅延や運用費がどの程度改善するかを測定します。PECを採用した製品やサービスは、サーバーやネットワーク機器の更新時期に合わせて、価格、消費電力、保守性を比較したうえで導入を判断します。
まとめ
IOWNを構成する技術の一部は、すでに実用化されています。APNは2023年に商用化され、放送制作、AI基盤、データセンター間の接続、災害対策で利用が始まっています。NTTは2026年度に主要都市間、2027年度に県庁所在地間へAPNの提供地域を広げる計画です。コンピューター内部へ光技術を導入するPEC-2も、2026年第4四半期の提供開始を予定しています。
NTTは2028年度にPEC-3の商用サンプルを提供し、2029年ごろにIOWN 3.0、2032年ごろにIOWN 4.0を実現する計画です。光部品をチップへ近づけるほど、量産技術、放熱、信頼性、保守、互換性に関する課題は大きくなります。APNはすでに商用化され、複数の企業が標準化や製品開発を進めているため、IOWNは構想から実用化へ進んでいます。ただし、今後も計画どおりに進むかは、PEC-3以降の製品化と普及の状況を見極める必要があります。
IOWNが企業にもたらす変化は、回線速度の向上だけではありません。設備やGPUを複数の拠点に分散し、電力を確保しやすい地域へデータや計算処理を移せるようになれば、専門人材の配置や働き方、データセンターの立地、災害対策、設備投資の考え方も変わります。まず通信性能が事業の制約になっている業務を特定し、削減できる設備費や運用費まで含めて効果を確かめる必要があります。
参考文献
600km超離れたデータセンター間でシステムの完全自動復旧を確認
チリの銅鉱山でIOWN APNを活用した遠隔オペレーションの調査・実証を開始
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