なぜ光ネットワークがスケーラブルなAIインフラの基盤となるのか

人工知能（AI）は、業界を問わず実験的な導入からミッションクリティカルなワークロードへと急速に進化してきました。自律システム、予測診断、リアルタイムの不正検知など、AIの需要は急増しており、インフラストラクチャの課題も同様に拡大しています。しかし、GPUやコンピューティングアクセラレーションが注目を浴びる中、目立たないながらも同様に重要な要素が、AIのスケール化成功の鍵を握っています。それがネットワークです。

AIのワークロードが複雑さと規模を拡大するにつれ、大量のデータを迅速かつ安全に、遅延なしに移動する能力は不可欠なものとなります。これが、従来のネットワークが限界に達し、光伝送インフラが中心的な役割を果たすようになるポイントです。

AIのボトルネックは計算能力ではなく、接続性

従来の企業向けや消費者向けのトラフィックとは異なり、AIワークロードは継続的で高ボリュームかつ遅延に敏感なデータフローを生成します。ペタバイト規模のモデルトレーニングからエッジでのミリ秒単位の推論決定まで、AIインフラストラクチャに課せられる要件は、バースト型やベストエフォート型のネットワークトラフィックとは根本的に異なります。

従来のパケット交換ネットワークは、これらの要求に対応するのに苦労しています。輻輳、変動する遅延、およびジッターは、数マイクロ秒の差が成功と失敗を分ける状況では問題となります。AIは単に高速なネットワークを必要とするだけでなく、予測可能で確定的で安全な輸送を、レイヤー1から必要としています。

レガシーネットワークを破壊する現実世界のユースケース

3つの主要なAIアプリケーションを検討する：

モデルトレーニング:
大規模な言語モデルやマルチモーダルモデルは、分散型GPUクラスター間で大規模なデータセットの移動を必要とします。これらのワークロードは、都市間や地域間の距離を跨ぐ持続的な大容量のデータ転送を必要とし、保証された配信速度と同期が求められます。

推論の配信:
リアルタイム医療診断や自律航行システムのようなアプリケーションは、マイクロ秒単位の応答速度に依存しています。ここで、わずかな遅延でもサービス品質の低下やミッションクリティカルな故障を引き起こす可能性があります。

フェデレーテッドラーニング:
GDPRやHIPAAなどのデータプライバシー規制が強化される中、機関はモデルをローカルでトレーニングし、暗号化された更新のみを交換する傾向が強まっています。これらの連携型AIフレームワークにおいて、パフォーマンスとプライバシーの両方を維持するためには、高速で安全なレイヤー1トランスポートが不可欠です。

これらのユースケースは、現在のAIが単に計算負荷が高いだけでなく、ネットワークに依存していることを示しています。

光ネットワーク：AI規模に対応した設計

これらの制約を克服するため、組織はパケット層の下で動作する光伝送技術を採用しています。これらのレイヤー1システムは、輻輳のない透明な接続を提供し、超低遅延、安定したスループット、および物理層のセキュリティを保証します。

従来のIPルーティングとは異なり、パフォーマンスや機密性を保証できないのに対し、光インフラストラクチャは、ミッションクリティカルなAI環境が求める確定的な動作で大規模なデータ転送を可能にします。

インテリジェントな基盤を支える技術

最新のAI規模の光インフラは、以下の主要な技術に基づいて構築されています:

DWDM（高密度波長分割多重）:
光ファイバー上で異なる波長を使用し、複数の高速データストリームを同時に伝送可能にし、帯域幅を大幅に拡大します。

OTN（Optical Transport Network）:
長距離AIデータフローの管理、SLA遵守の確保、および障害の隔離を目的として、フレーム化、スイッチング、およびエラー訂正機能を追加します。

ROADMs （Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexers ）:
光ファイバーネットワーク全体で、手動介入なしにリアルタイムのルーティング調整とワークロードのバランス調整を可能にします。

レイヤー1暗号化:
AES-256暗号化は、遅延やジッターなしに機密性の高いAIデータを保護し、QKD（量子鍵配送）のような量子安全な手法により、ネットワークを明日のサイバーセキュリティ脅威に備えます。

光ファイバーモニタリングツール（例：OTDR、OSA）:
非侵入型のリアルタイム診断により、プロアクティブな障害検出とサービス保証を実現します。

これらのテクノロジーを組み合わせることで、現代のAIインフラストラクチャに求められる高速かつ安全な基盤が構築されます。

戦略的優位性：スピードだけではない

PacketLightの光ソリューションは、この次世代インフラストラクチャを体現しています。1本の光ファイバーあたり最大8Tbpsの処理能力をサポートし、コンパクトで省電力設計を採用したシステムにより、組織はプレミアムなAIサービスを提供し、コストを削減し、将来のニーズに対応した運用を実現できます。

ビジネスへの効果は明確です

・総所有コスト（TCO）の削減と投資利益率（ROI）の向上
・AIサービスの迅速な展開
・サービスレベル契約（SLA）に基づくTransport-as-a-Service（TaaS）による収益機会の創出

図：AI用大容量ネットワークの例