Nhật Bản dẫn đầu chuẩn hóa mạng toàn quang APN cho thời đại AI

Mạng toàn quang APN (All-Photonics Network) truyền và xử lý dữ liệu bằng tín hiệu ánh sáng thay cho tín hiệu điện tử trên toàn tuyến từ đầu cuối đến đầu cuối, qua đó hỗ trợ truyền dữ liệu dung lượng lớn với độ trễ thấp và mức tiêu thụ điện năng thấp.

Công nghệ APN vừa có thêm cơ sở để mở rộng ứng dụng cho hạ tầng AI khi Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) thông qua bộ nguyên tắc thiết kế mạng độ trễ thấp, tiêu thụ ít điện năng thành chuẩn quốc tế, tạo nền tảng cho các hệ thống AI hoạt động trên quy mô toàn cầu.

NEC cho biết ITU-T phê duyệt khung tiêu chuẩn vào ngày 13/8/2026, trong khi KDDI xác nhận quá trình chuẩn hóa quốc tế cũng hoàn tất trong ngày này. Bảy doanh nghiệp Nhật Bản gồm KDDI, NTT, 1Finity thuộc Fujitsu, NEC, Rakuten Mobile, Oki Electric Industry và Sumitomo Electric Industries cùng tham gia xây dựng khung tiêu chuẩn.

Bộ nguyên tắc được quốc tế chuẩn hóa thành Khuyến nghị ITU-T Y.3335, đặt ra cấu trúc mạng và các yêu cầu kỹ thuật để xây dựng các tuyến truyền thông độ trễ thấp, tiêu thụ ít điện năng giữa nhiều nhà mạng. Tiêu chuẩn hệ thống hóa kiến thức về mạng toàn quang cùng các kết quả nghiên cứu về liên kết mạng quang, đồng thời được xây dựng theo hướng không phụ thuộc vào một tổ chức hay cách triển khai cụ thể.

Vì sao mạng toàn quang lại quan trọng với thời đại AI

Mạng toàn quang (All-Photonics Network - APN) sử dụng tín hiệu ánh sáng thay cho tín hiệu điện tử trong toàn bộ quá trình truyền tải và xử lý dữ liệu từ đầu cuối đến đầu cuối, qua đó tạo nền tảng cho truyền thông dung lượng lớn, độ trễ thấp, tiêu thụ ít điện năng và xử lý theo thời gian thực các nguồn dữ liệu do cảm biến, robot thu thập tại những địa điểm cách xa trung tâm.

Hình minh họa cách ứng dụng bộ nguyên tắc thiết kế mạng toàn quang APN hướng tới phổ biến toàn cầu. Nguồn: KDDI

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo vật lý và nhiều dịch vụ thế hệ mới đang hình thành, giới công nghệ kỳ vọng APN sẽ trở thành hạ tầng nền tảng được triển khai rộng rãi trên toàn cầu. Tổng giám đốc điều hành NTT Akira Shimada cho rằng APN giữ vai trò quan trọng trong quá trình tập đoàn chuyển đổi sang xây dựng hạ tầng phục vụ AI. Trước đó, nhà mạng DoCoMo thuộc NTT, đã trình diễn nền tảng thử nghiệm kết nối các cụm GPU phân tán qua mạng diện rộng, sử dụng các liên kết quang có độ trễ thấp.

KDDI cho biết, bộ nguyên tắc thiết kế lần này góp phần hiện thực hóa mạng toàn quang, một lĩnh vực chiến lược nằm trong "Chiến lược hiện thực hóa hạ tầng thông tin và truyền thông thế hệ mới phục vụ xã hội AI - Chiến lược thúc đẩy Beyond 5G 2.0" do Bộ Nội vụ và Truyền thông Nhật Bản triển khai.

Theo NEC và KDDI, hướng tới mục tiêu phổ biến APN, IOWN Global Forum do NTT dẫn dắt đang xây dựng các tài liệu kỹ thuật chung về kiến trúc và yêu cầu chức năng của mạng toàn quang. Đồng thời, các thành viên diễn đàn nghiên cứu và phát triển công nghệ liên kết mạng quang, qua đó cho phép APN do nhiều nhà mạng khác nhau vận hành kết nối ổn định với nhau, từ xây dựng phương thức kết nối đến kiểm chứng trên thiết bị thực tế.

Thách thức lớn nhất hiện nay là xây dựng khả năng tương tác và mở rộng APN trên quy mô toàn cầu, trong đó các nhà mạng, quốc gia và khu vực chưa tham gia những hoạt động này vẫn có thể áp dụng và kết nối với hệ thống chung. Để đạt mục tiêu đó, ngành viễn thông cần một bộ nguyên tắc thiết kế được xây dựng trên cơ sở đồng thuận quốc tế. Nhu cầu xây dựng bộ nguyên tắc chung này thúc đẩy các nhà mạng và nhà sản xuất thiết bị viễn thông Nhật Bản phối hợp chủ trì quá trình soạn thảo.

Khi bộ nguyên tắc thiết kế chung về APN được áp dụng trên phạm vi toàn cầu, các nhà mạng sẽ thuận lợi hơn trong việc xây dựng dịch vụ APN liên thông giữa nhiều mạng, giúp người dùng tiếp cận dịch vụ truyền thông tốc độ cao, tiêu thụ ít điện năng ngay cả khi kết nối giữa các cơ sở nằm cách xa nhau về địa lý.

Không dễ để APN sớm đi vào thực tế

Việc ITU-T thông qua khung tiêu chuẩn tạo cơ sở để APN mở rộng phạm vi ứng dụng, song quá trình đưa mạng toàn quang vào triển khai thực tế vẫn còn nhiều việc phải làm. Sự đồng thuận tại ITU-T không thay thế công việc kỹ thuật của IOWN Global Forum, nhưng mở rộng cơ hội để các nhà mạng ngoài Nhật Bản và ngoài IOWN tiếp cận, áp dụng mô hình này. Một tiêu chuẩn quốc tế chỉ phát huy giá trị khi được nhiều thị trường chấp nhận và đưa vào triển khai, thay vì dừng lại ở một văn bản khuyến nghị.

Nhóm bảy doanh nghiệp Nhật Bản cho biết sẽ tiếp tục thúc đẩy hoạt động chuẩn hóa trong nước và quốc tế, dựa trên nền tảng công nghệ mạng và kinh nghiệm đã tích lũy. Tại ITU-T, nhóm đang tham gia xây dựng khuyến nghị về kiến trúc chức năng cho mạng có độ trễ thấp và mức tiêu thụ điện năng thấp, dự kiến hoàn thành vào tháng 10/2028. Như vậy, phần kiến trúc chức năng chi tiết dự kiến cần thêm hơn hai năm để hoàn thiện, cho thấy quá trình đưa APN trở thành công nghệ được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu vẫn cần thêm thời gian.

Tín hiệu tích cực đến từ việc IOWN mở rộng hợp tác với Cloud Native Computing Foundation thuộc Linux Foundation, đưa các kết quả nghiên cứu về phần cứng có khả năng kết hợp trong hạ tầng phân tách của CNCF vào chương trình thúc đẩy APN. Tháng 7, APN tiếp tục được kiểm chứng qua hợp tác giữa Chunghwa Telecom của Đài Loan và bộ phận kinh doanh mạng 1Finity của Fujitsu nhằm mở rộng ứng dụng mạng toàn quang trên toàn Đài Loan. Những động thái này cho thấy APN đang mở rộng phạm vi ứng dụng ra ngoài Nhật Bản, song để trở thành hạ tầng phổ quát cho thời đại AI, mạng toàn quang vẫn cần được cộng đồng nhà mạng quốc tế chấp nhận và triển khai trên quy mô rộng hơn.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng