什麼是「IOWN構想」？深入淺出剖析NTT的「次世代戰略」

IOWN 不僅是一種技術革新，也是一場「超越網際網路（beyond Internet）」「超越5G（beyond 5G）」的運動。其關鍵在於打造一個全光網路（All Photonics Network），讓訊號在傳輸與交換處理的全過程中保持光訊號狀態，大幅突破現行電子網路的性能限制。

什麼是 IOWN 構想？

IOWN（Innovative Optical and Wireless Network，創新光無線網路）構想，是由日本NTT集團於2019年5月所提出的未來資訊通信基礎建設藍圖。其核心理念是從傳統的電子技術（Electronics）轉向光技術（Photonics），以實現比現行網路更具低延遲、低耗電、大容量與高品質的通訊基礎建設。

NTT 指出，數位技術的進步雖然促成了超高解析度影像等應用的誕生，但若要持續推動技術進化，則必須跳脫以往思維框架。IOWN 的目標之一，即是讓人類不再用單一價值觀去過濾世界，而是透過更豐富、多樣的感知角度來如實感受現象與資訊。

IOWN 構想引用德國生物學家雅各布・馮・尤克斯庫爾（Jakob von Uexküll）所提出的「環世界（Umwelt）」概念作為哲學支撐。環世界主張，每個生物根據其物種特有的感知系統而生活在其獨特的感知世界中。

這意味著：「觀察的主體不同，對世界的理解與資訊處理方式也不同。」IOWN 構想正是基於這樣的理念，主張要利用數位技術，建構出能夠對應多種「環世界」的資訊基礎，追求讓人們以感受不到壓力、能自然地享受的放鬆狀態（Natural）。

圖1：NTT的IOWN構想：Digtal to Natural
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1

IOWN構想誕生的背景是什麼？

IOWN構想的誕生，源於當前網際網路所面臨的多重限制與挑戰。

隨著物聯網（IoT）的快速發展，接入網路的裝置數量急劇增加，導致整體網路流量呈爆炸性成長。然而，事實上許多IoT應用與服務，並不一定非得透過「公共網際網路」來傳輸資料。舉例來說，自動駕駛車輛所產生的感測數據、監控攝影機拍攝的影像等，大多數最終都只需傳送至特定伺服器進行處理，因此它們之間未必需要經由傳統互聯網來傳輸。

目前的網際網路設計，主要是基於「大量連接設備」與「壓低單位成本」的原則所建構，使用的協定（如TCP/IP）也圍繞此理念發展。然而，NTT提出IOWN構想的核心觀點之一，就是：並非所有應用場景都必須遵循這樣的網路模型或協定標準。針對某些用途與需求，更專門且高效率的網路架構才是理想選擇。

此外，像遠距手術這類與人命安全高度相關的應用情境，也對網路的「確實性」與「低延遲性」提出了極高要求。在這種情況下，若仍依賴傳統的網際網路來連接手術設備與醫師的操作系統，便可能存在風險。因此，更安全、穩定且可直接控制設備的新型網路架構，成為不可或缺的需求。

IOWN構想所訴求的「思維轉換」

在解決當前網際網路問題的過程中，「思維的轉換」成為必要條件。NTT以蝦蛄的視覺作為例子進行說明。

人類是透過紅、綠、藍三原色的三種感光受體來接收光線，並在大腦中合成出中間色。而蝦蛄則擁有12種感光受體，能直接在大腦中處理12種色彩，因此其反應速度非常快。

這個例子說明了資訊處理的方法並非只有一種。NTT主張，不應以人類的價值觀來過濾資訊，而應該處理如實呈現的原始資訊。換句話說，IOWN構想試圖實現的，是如同蝦蛄、蜜蜂等生物的環世界那樣，能夠根據不同價值觀，將各種資訊完整且準確地傳達與處理。

提出這種新思維的背景，是來自於現今網際網路已逐漸接近極限的事實。隨著網路流量的激增與IT設備耗電量的上升，已經突破摩爾定律（Moore's Law）「半導體集積度每18個月翻倍」的規則。
事實上，半導體的集積率早在2010年前後就已達到高峰。如今，由於受限於運作頻率與耗電量之間的瓶頸，要再提升集積率已變得極為困難。IOWN構想所追求的目標，是要建立一個能支撐前所未有龐大資訊處理量的創新資訊處理基礎，藉此突破現有技術的極限，特別是耗電量的限制，帶來一場徹底的技術變革。

圖2：NTT的IOWN構想：持續可能成長的所面對的課題
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1
 

圖3：NTT的IOWN構想：What’s IOWN 
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1
 

支撐 IOWN 構想的關鍵技術：「光子技術（Photonics）」

無法再提升半導體集積率的主要原因之一，就是電力消耗。也就是說，若要處理與傳輸更龐大的資訊量，關鍵就在於如何降低功耗。IOWN構想針對這個問題提出的解決方案，即是「全光網路（All-Photonics Network）」。

在全光網路中，運用光來進行資料的傳輸與交換處理，這便是所謂的「光子技術（Photonics）」。

目前網際網路所使用的 IP 協定，其所有資料處理仍是以電作為媒介。而在光子技術中，這些處理則轉由光來完成。藉由光的特性，可實現低功耗、大容量、高品質與低延遲的網路傳輸。

所謂「全光網路」，並非指將所有電子元件全部換成光元件，而是指在各種場景與部位靈活地導入光技術。其技術核心在於光傳輸技術與電子處理技術的高度融合。

這種光電融合的技術，其實並非無中生有，而是延續自 NTT 在寬頻與 FTTH（光纖到府）推動上的光技術成果。過去，NTT就曾推出一項應用光技術的服務──「FLET’S・電視」。這項由NTT集團透過光纖提供的服務，不使用IP封包，而是將廣播電波直接對應至某個光波長上進行傳輸。這樣的技術原理，正是IOWN構想所追求的方向之一。只是以往這類服務的應用情境仍十分有限。

由此可見，全光網路（All-Photonics Network）是促進資訊處理平台潛力大幅提升的重要技術。根據NTT目前的目標，預計將來能實現：

•  電力效率提升 100 倍
• 傳輸容量提升 125 倍
• 延遲縮短至現今的 1/200

圖4：全光網路
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1

IOWN構想的現況

NTT自2019年5月發表IOWN構想以後，目前的進展情況如下：

2019年，NTT開發出「光電晶體」，成功將耗電量降至傳統的1/100。雖然目前仍屬於原型試作階段，但這一成果讓NTT對IOWN構想的實現更具信心。

此外，NTT也已成功開發出在特定應用中實現超低延遲的傳輸的「全光交換技術」，即所有資料交換處理皆以光來完成，為大型分散式系統提供可能，這項技術甚至登上了國際學術期刊《Nature Photonics》的封面。

NTT指出，在所有能轉換為光的元件中，最能降低耗電量的是I/O（輸入／輸出）部分。因為在LSI（大規模積體電路）中，I/O單元的耗電量是最高的，只要將其轉換為光處理，就有可能讓耗電降至原來的1/100。因此，NTT為取代傳統 SerDes 與 I/O 匯流排，已開發出原型光I/O模組。

另外針對最具挑戰的晶片內部光互連上，NTT正與全球領先的矽光子與半導體廠商合作，探索如何在單一晶片內以光進行資料傳遞，徹底改寫片上網路（NoC）的設計。

目前，考量現實技術條件，並非所有元件與處理都能立即全面光化，NTT目前採取的是同時運用「光與電」的融合的混合處理方式進行過渡，未來將逐步邁向全光處理的「全光網路（All-Photonics Network）」目標。

2024年，NTT更與中華電信啟用全球首例跨國全光網路，台北至東京3000公里僅需17毫秒，展現其在現實世界的可行性。然而，光模組的小型化、製造良率、與傳統SoC封裝整合等仍是當前技術瓶頸。

圖5：NTT的IOWN構想：Electronics to Photonics
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1

NTT 說明指出：「透過 IOWN 構想所實現的網路，絕對不是要取代現有的網際網路。」該公司並不認為網際網路會消失，但也認為，就如同 IoT（物聯網）的例子那樣，有許多通訊應用並不一定非得使用網際網路不可。

舉例來說，在 5G專網（Local 5G）環境中，無線部分的延遲可以降得非常低。然而，5G 網路的後端仍然連接著 IP 網路，因此從端對端的整體來看，實際上並不能稱得上是「真正的低延遲」。對於這類情境，NTT 認為，與其使用 IP 傳輸架構，不如直接採用光技術進行資料傳輸與處理會更為合適。

IOWN構想中所預想的應用情境

IOWN構想中所預想的應用情境之一是活動現場與電競（eSports）領域。

NTT 也舉出了一些具體案例，例如：在虛擬空間中重現可進行雙向高畫質影像與音訊互動的活動現場，或是透過極低延遲的資料交換，即使身處異地，也能獲得如同實際到場般的體驗。這些構想的目標，是讓遠距的使用者也能在幾乎無延遲的情況下參與大型活動或互動式娛樂。

圖6：NTT的IOWN構想的應用情境：演唱會場、電競
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1

此外，在運動賽事領域，IOWN構想也旨在推動「虛實整合」。具體而言，包括將遠端觀眾的反應即時傳送至現場會場，並同時將這些反應回饋給其他觀眾，創造更加沉浸式、互動性的觀賽體驗。

在分散型場地的比賽中，則會收集各地競賽的狀況並於虛擬空間中加以合成，讓更多觀眾可以透過合成影像進行觀賞。同時，也設想利用「義肢（強化型遠端設備）」等技術，將其他選手的比賽狀態即時回傳給遠端參賽者，讓身處不同地點的選手能如同在同一場地般即時互動與對抗。

圖7：虛實整合(運動領域)
資料來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601#&gid=null&pid=1

Find觀點

IOWN是一項橫跨技術、哲學與產業架構的總體構想。它的成功與否，不僅取決於技術是否可行，更仰賴全球科技業者能否共同構建新的網路秩序。

短期內，它可能會率先應用於資料中心、高階工業設備、軍用通訊與智慧城市中。中期則會推動邊緣運算與裝置光互連的全面普及。長期而言，IOWN若能與6G、量子加密、數位分身等技術結合，將可能為人類建立前所未有的網路基礎文明。

在現今AI與網路逐步融合的時代，IOWN代表的是一種從硬體到哲學的轉型。它挑戰了現有網路的物理極限，也顯示了一種尊重多元感知與價值觀的資訊未來。如果說網際網路定義了前30年，那麼 IOWN 或許將定義接下來的30年。
 

封面圖片來源：https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601
參考資料來源：
「IOWN構想」とは何か？ NTT“次世代戦略”と参加企業をわかりやすく解説at https://www.sbbit.jp/article/cont1/37601