【專題探索】日本布局全光網推動智慧城市創新發展應用之研析
蕭宜楨（台灣經濟研究院助理研究員） (2026/07/09) 《台經月刊第49卷第7期》
日本布局「創新光無線網路」(IOWN)推動智慧城市，透過全光網路、數位孿生、認知基礎等前瞻技術，在城市治理跨系統協調、自駕與醫療低延遲應用，以及資料中心綠能算力調度上展現顯著價值。台灣具備半導體與資通訊供應鏈優勢，且已與日方展開跨國驗證；未來若能深化國際合作、建置研發平台並推動示範場域落地，將有助於在全光網路與智慧城市創新應用中掌握關鍵角色。
面對AI、雲端運算、智慧城市與高畫質影音服務快速發展，全球資料傳輸量與即時運算需求攀升，傳統以電子訊號處理為核心的通訊架構，逐漸面臨高功耗、高延遲與容量不足等挑戰。日本電信電話株式會社(NTT)提出創新光無線網路(Innovative Optical and Wireless Network, IOWN)概念，透過全光網路(All-Photonics Network, APN)、數位孿生運算(Digital Twin Computing, DTC)與認知基礎(Cognitive Foundation, CF)等核心技術，打造低功耗、高傳輸容量與低延遲的次世代數位基礎設施。本文首先說明IOWN與全光網路之技術內涵，接著分析日本於智慧城市、智慧交通、智慧醫療及資料中心能源調度等應用案例，最後提出我國推動全光網與智慧城市創新應用之發展啟示。
IOWN發展背景與技術內涵
隨著AI、物聯網、雲端運算與智慧城市應用快速發展，全球網路流量、即時運算需求與資料中心耗電量持續提升。傳統通訊架構雖已透過光纖網路提升資料傳輸效率，但在多數網路節點與資訊處理過程中，仍須經過光訊號與電訊號之間的轉換。此種架構在面對超高畫質影像、自動駕駛、遠距醫療、AI運算與大量感測資料傳輸時，逐漸面臨傳輸容量不足、端對端延遲過高及能源消耗等挑戰。
2019年NTT提出IOWN構想，並於2020年與Intel及Sony共同成立IOWN全球論壇，推動相關技術研發、標準制定與應用驗證。IOWN並非單一網路技術，而是一套結合通訊、運算、資料處理與智慧控制的次世代數位基礎設施。其核心架構主要包含全光網路、數位孿生運算及認知基礎三大面向，分別對應資料傳輸、模擬預測與資源調度等功能。
全光網路是IOWN最重要的技術基礎。現行光纖網路雖已使用光作為傳輸媒介，但在路由、交換與節點處理過程中，仍需將光訊號轉換為電訊號後再進行處理，最後再轉回光訊號傳輸，形成所謂光―電―光(O-E-O)轉換架構。相較之下，全光網路希望透過光子技術，使資料在端到端傳輸與交換過程中盡可能維持光訊號狀態，減少不必要的光電轉換程序。由於光具有高速、高頻寬、低干擾與低功耗等特性，若能將光通訊從骨幹網路延伸至資料中心、伺服器乃至晶片層級，將有助於提升網路傳輸效率並降低能源消耗。根據NTT設定之目標，IOWN期望至2030年達成電力效率提升100倍、傳輸容量提升125倍，以及端對端延遲縮短至現行水準1/200的效果。
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