2023.11.13 InfoCom T&S World Trend Report

見直されるネットワーク —新たな可能性の追求—

一時、ネットワークの「土管(ダムパイプ)化」という言葉がIT業界でよく語られていた。もちろん明確な定義がある訳ではないが、通信事業者が付加価値のない(少ない)接続サービスのみしか提供できない状態を指すネガティブな意味合いを含んでいる。クラウドをはじめとするさまざまなITサービスが生まれ、目覚ましい機能進化が続いている。その中で、ネットワークに関しては、早くから光ファイバーによるサービスの普及が進み、「光の速さは変えられない」との認識、すなわち、市場に大きなインパクトを与えるような根本的、革新的な機能改善は望めないとの諦観のようなものも、一部にはあったように思われる。

しかし、最近ではこれが変わりつつある。物理的な光の速さは変えられなくても、end-to-endのサービスとしては、速度を含めたさまざまな改善がなされ、通信事業者や大手クラウド事業者による新たなサービスが投入されている。

そこで、本稿では、このようなネットワークサービスに関する最近の動きについて紹介し、ネットワークサービスの新たな可能性について検討したい。

新たなネットワークサービス

ここでは、ネットワークサービスに関する特徴的な動きとして、まず最近投入された新たなサービスについてみておく。

米国の通信事業者Lumen Technologies(旧CenturyLink。以下、「Lumen」)は2023年6月、大手クラウド事業者3社と共同で開発したデータセンター相互接続サービス「ExaSwitch」を発表した。これは、「あらゆる種類のデータ・トラフィック交換に必要な容量を迅速に展開するためのオンデマンド・ネットワーク接続」とされ、大規模なインターネットとクラウドネットワーク間(データセンター間[1]ラフィックのルーティングを可能にするもの[1]。「参加者」がサードパーティの介入なしにネットワーク間でトラフィックを動的かつ迅速にルーティングできるように設計されているのが特徴である。初期参加者は、Lumen、Google Cloud、Microsoft Azureの「大規模クラウドプロバイダー」とされている。

このサービスの仕組みは以下のとおりである。ExaSwitchの管理者(Lumen)は、参加者が選んだ場所に必要な光ネットワーク機器を設置する。参加者は、ExaSwitchに接続するための(各社保有の)光ファイバーソースを決定し、2参加者が接続に同意すると、自己プロビジョニングもしくは管理者が運営するAPIポータルを通じて迅速に接続できる(図1)。接続は400Gbps単位で設定され、100G単位で、オンデマンドでの利用が可能である。Lumenは当初、米国内3都市(シカゴ、ダラス、バージニア)でサービスを開始しているが、今後「大規模なインターネット・ハブがある北米のすべての主要市場」に拡大予定としている。

【図1】「ExaSwitch」による接続のイメージ図

Optical connection:光接続 Participant data centers:参加企業データセンター
【図1】「ExaSwitch」による接続のイメージ図
(出典:Lumen報道発表)

このサービスの特色は、「参加者」が大容量の光接続を自身でコントロールできること、そしてその接続がセルフサービス・ポータルの活用により、極めて迅速に行えることである。通常の接続の場合、工事と開通設定などでかなりの時間を要する。光ファイバーの事前引込み等により、これを短縮すること自体は珍しくないが、接続に関わるすべての要素を瞬時に揃えるのは簡単なことではない。

Lumenは、ExaSwitchを利用する参加者が増えれば増えるほど、このプラットフォームの「メンバー間のキャパシティの自動化、拡張、管理」がさらに容易になるとしている。ネットワークにおいて接続可能性のある相手が増えれば、プラットフォームの利便性、価値が増すのは明らかである。Lumenは、プラットフォーム管理者として、大手クラウド各社のデータセンターへのアクセスとネットワーク管理を担うポジションを得る。今後の米国内、欧州、アジア等他地域への展開にも注視が必要と考えられる。

大手クラウド事業者の取り組みについてもみておきたい。Google Cloudは2023年6月1日、競合他社クラウドに10Gbps/100Gbpsの高速専用回線経由で接続可能なネットワークサービス「Cross-Cloud Interconnect」を提供すると発表した[2]。当面の接続先はAWS、Microsoft Azure、Oracle Cloud Infrastructure、Alibaba Cloudの4サービスである。安全でパフォーマンスに優れたネットワークを介して、あらゆるパブリッククラウドとGoogle Cloudとの接続を可能にするとして、次の3点を利点として挙げている。①複数のクラウドでのアプリケーションの実行、②マルチクラウド環境SaaSにおけるネットワーキングの簡素化、③クラウド間のワークロードの移行、である(図2)。マネージドサービスとして提供され、99.99%のSLA保証がされている。料金は、時間単位+トラフィック量で決まる。同社は従来からGoogle Cloudへの接続サービスとして「Cloud Interconnect」を提供してきたが、今回はこの対象を他社クラウドに広げるもので、競合他社が接続先になっている点が興味深い。Google Cloudは市場シェアでAWS、Azureを追う立場であることから、法人顧客に対しては、AIなどでの2番目のクラウドとしての食い込みを狙っている。このサービスは、ネットワーク部分でマネージドサービスを提供し、マルチクラウドにおける(不可欠な)接続ハブ化を図るものとみることができる。これまで通信事業者が中立性をアピールしていたクラウド間接続をGoogleが狙いにきた形であり、迅速な開通、変更、利用中止と時間単位の課金(月額課金、最低利用期間設定など、これまでの通信サービスにおける利用条件の改善)はユーザーにとっての強いアピールとなる可能性があると考えられる。

【図2】Google Cloudと他クラウドサービスプロバイダーとの接続のアーキテクチャー図

【図2】Google Cloudと他クラウドサービスプロバイダーとの接続のアーキテクチャー図
(出典:Google Cloud Blog)

研究開発の取り組み

次に、新たなネットワークサービスにつながる研究開発の動きをみておきたい。Microsoftは2022年12月、主にデータセンターやISP向けに中空コアファイバー(Hollow Core Fiber : HCF)技術を開発する、英国のLumenisityを買収すると発表した[3]。Lumenisityは英サウサンプトン大学Optoelectronics Research Centre(ORC)からのスピンアウト企業である。Lumenisityの次世代HCFは、光が空気の芯の中を伝播する独自の設計を採用しており、Microsoftはこの技術のメリットについて、速度向上とレイテンシ減、セキュリティ向上と侵入検知の強化、コスト削減とネットワーク品質向上が可能となると述べている。また、リピーターなしでより長距離の利用を可能にする超低信号損失の可能性もあるとされる。

Microsoftがネットワークに関するハードウェア企業を買収するのは異例とみられたが、同社は、HCFは、高速トランザクション、セキュリティ強化、帯域幅の拡大、大容量通信を必要とするネットワークやデータセンターに依存しているヘルスケア、金融サービス、製造、小売、政府機関など幅広い業種にメリットをもたらすとしている。The Registerによれば、光ファイバーの遅延が問題になるのは長距離の場合であるとして、同社の関心はデータセンター相互接続(DCI)を中心としているのではないかとしている[4]。Lumenisityの構想が目論見どおりに進むかは現時点では不明だが、もし成功すれば、より高速な光ファイバーが実現することになる。

日本の動き

日本に目を向けると、NTTが2019年5月に発表したIOWN(Innovative Optical and Wireless Network)構想における要素の一つであるオールフォトニクスネットワーク(APN)に関する新たなネットワークサービスが生み出されている。

APNは、end-to-endで、ネットワークから端末までのすべてにおいてフォトニクス(光)ベースの技術を導入することにより、高品質・大容量、低遅延と電力効率化を同時に実現するものだ。2030年に向けた目標として、①伝送容量125倍、②エンド-エンド遅延1/200、③電力効率100倍が挙げられている。このうち、②エンド-エンド遅延1/200は、波長単位の伝送によりデータの圧縮を不要としていること、end-to-endを光波長パスで専有していることから、途中経路におけるパケット処理、再送等が発生しないことなどにより実現される[5]。信号の変換を繰り返しながら、ベストエフォートで、失敗したら再送を行うパケット通信は、性能や品質が異なるさまざまな通信設備が組み合わさってできているインターネットにおいて、通信を確保するためにとても有効な仕組みではあるものの、容量やスピード、性能、エネルギー消費の観点からは必ずしも効率的ではないことから、APNはこの問題を解決しようとするものと言える。

IOWN APNは実用化が進んでおり、2023年3月、サービス第一弾として、NTT東日本・NTT西日本からAPN IOWN1.0の提供が開始されている[6]。このサービスでは、上記の2030年に向けた目標のうち、②エンド-エンド遅延1/200が実現している。また、遅延を減らすだけでなく、遅延の可視化や1マイクロ秒単位での遅延調整が可能となり、遅延をコントロールできているのも特長である。今後のステップとして、2024年度に日本の主要都市間接続、2026年度に全国展開が予定されている。

また、NTTは2023年10月、マルチコアファイバケーブルで、世界で初めて毎秒1.6テラビット光伝送実験に成功したことを発表した。これも、大規模データセンターネットワークにおけるイーサネットの大容量化技術として期待されている[7]

需要の背景

ここまで、ネットワークサービスの高度化についてさまざまな取り組みがなされていることをみてきたが、この背景には何があるのだろうか。

まずは、クラウドの普及を背景としたハイブリッドクラウド化、マルチクラウド化を挙げることができるだろう。多くの組織が、自組織(オンプレミス)、データセンター(コロケーション)、クラウドを使い分けている。クラウドは1種類ではなく、複数社のクラウドを使っていることが多い。仮に単一社のクラウドを利用していても、そのクラウドが置かれているデータセンター、アプリケーションによって異なる場所にある可能性もある。また、オンプレミス・データセンターの情報やアプリケーションをクラウドに移行するクラウド化だけでなく、システム要件や経済性の観点から、クラウド利用を見直す(別のクラウドに移行する、クラウド利用をやめてオンプレミスやデータセンターに戻す等)動きもある。もはやオンプレミスか単一クラウドかの選択ではない。

これは、自組織内の業務であっても、オンプレミス、データセンター、クラウド間で、業務に必要な多くのデータをやり取りする必要があることを意味する。必要な場所に必要なデータがなくては、処理はできない。そして、データのやり取りに時間がかかりすぎることも許容されない。

ネットワークのレイテンシの議論になると、必ずと言っていいほど「低遅延を要求するアプリケーションは何か」との議論になる。しかし、筆者が複数の業界関係者から聞いた話でも、エッジコンピューティングで議論されるような、自動運転、遠隔医療や相場取引といったレイテンシがクリティカルになるアプリケーションだけが問題になる訳ではない。アプリケーションが特定されていない場合でも、レイテンシは課題となるし、可能な限り小さくすることが求められる。これはCDN(Content Delivery Network)の議論と似ている。すべてのコンテンツが、レイテンシを許容しないものではなくても、より多くのユーザーを満足させるためには、遅延を一定範囲内に抑える必要があるのである。

いわゆる「低遅延を要求するアプリケーション」に関するネットワーク需要も徐々に本格化してきているようである。AT&T Network PresidentのChris Sambar氏は、2023年9月に発表したブログ[8]で、5Gネットワークとスタンドアロン5Gの進展をアピールし、将来の計画として、そう遠くない将来、5Gコネクテッド・カーがAT&Tのスタンドアロン5Gで動作すると述べている。加えて、ネットワーク・スライシングのような技術的進歩により、特定のニーズに合わせて設計されたサービスを提供することで、5Gの可能性を最大限に引き出すことができるとしている。そして、この進歩により実現することには、医療で用いられる画像や患者の記録を送信する際の特別な広帯域アクセスの提供や、クラウドゲーミング、自律走行車、高度なロボティクスも含まれている。

筆者は2023年9月、米オースティンで開催されたカンファレンス「DataCloud USA」に参加した。そこで語られたトピックの一つが生成AIであった。生成AIのために、より高性能なチップを用いて、より高度な計算を高速に行う必要がある。大手データセンター事業者幹部と話したところ、生成AIのモデルのトレーニングに必要な学習データの供給などを考えても、システムがデータを取り込むための大容量の接続が非常に重要となる、とコメントしていた。

また、その大規模処理のためにはデータセンターで電力が大量に必要になる。しかし、大量の電力を潤沢に使える場所は限られている。そして、送電線を建設するには多額の費用がかかる。この内容の詳細は別稿に譲るが、カンファレンスで議論されていたのは、送電線よりはるかに安価なファイバーを敷設し、電力その他の事情が良い場所にデータを運ぶ可能性である。最近注目が集まっている生成AIによる新たな需要への対応と、データセンター立地に関する課題を、ネットワークで解決できる可能性もあるといえるだろう。

まとめ

ここまで、最近のネットワークに関する動向についてみてきた。クラウド活用の進展や生成AIなど、市場や技術の急速な変化を背景に、線形の成長の域を超えてサービスや技術が進化していると思われるが、いかがだろうか。

AT&TのChris Sambar氏は、前述のブログで「ネットワークは新たなキラーアプリ」と述べた。アプリやクラウドなどのサービスが中心となり、一時は「土管」と化したネットワークが、価値創出の根源となる「キラーアプリ」になるとまで断言できるのかはわからないが、ネットワークの重要性が改めて見直されていることは窺えるのではないだろうか。引き続き今後の動向に注目し、報告したい。

[1] Lumen Technology ニュースリリース,“Lumen, Google and Microsoft create new on-demand, optical interconnection ecosystem”(2023/6/12)https://news.lumen.com/2023-06-12-Lumen,-Google-and-Microsoft-create-new-on-demand,-optical-interconnection-ecosystem

[2] Google Cloud Blog,“Announcing Cross-Cloud Interconnect: seamless connectivity to all your clouds”(2023/6/1)https://cloud.google.com/blog/products/networking/announcing-google-cloud-cross-cloud-interconnect

[3] Official Microsoft Blog,“Microsoft acquires Lumenisity®, an innovator in hollow core fiber (HCF) cable”(2022/12/9)https://blogs.microsoft.com/blog/2022/12/09/microsoft-acquires-lumenisity-an-innovator-in-hollow-core-fiber-hcf-cable/

[4] The Register,“Why did Microsoft just buy fiber optic cable company Lumenisity?” (2022/12/13)https://www.theregister.com/2022/12/13/microsoft_acquires_lumenisity/

[5] NTT技術ジャーナル「IOWN(Innovative Optical and Wireless Network)構想実現に向けた取り組み」https://journal.ntt.co.jp/article/1638

[6] NTT東日本プレスリリース「APN IOWN1.0の提供開始について」(2023/3/2)https://www.ntt-east.co.jp/release/detail/20230302_01.html NTT西日本プレスリリース「APN IOWN1.0の提供開始について」(2023/3/2)https://www.ntt-west.co.jp/news/2303/230302a.html

[7] NTTプレスリリース「フィールド環境敷設のマルチコアファイバケーブルで、世界で初めて毎秒1.6テラビット光伝送実験に成功~大規模データセンタネットワークにおけるイーサネットの大容量化技術として期待~」(2023/10/5)https://group.ntt/jp/newsrelease/2023/10/05/231005a.html

[8] Chris Sambar President – AT&T Network, “Network is the Killer App”(2023/9/11)https://about.att.com/blogs/2023/network-ready.html

※この記事は会員サービス「InfoCom T&S」より一部抜粋して公開しているものです。

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