ژاپنی‌ها با فیبرنوری رکورد سرعت اینترنت جهان را شکستند
یک دستاورد تازه در حوزه ارتباطات پرسرعت، توجه جامعه علمی و فناوری اطلاعات را به خود جلب کرده است؛ پژوهشگران ژاپنی با توسعه فیبر نوری ۱۹ هسته‌ای و آزمایش موفقیت‌آمیز آن، توانسته‌اند داده‌هایی با حجم بی‌سابقه ۱.۰۲ پتابیت در هر ثانیه (معادل بیش از یک میلیون گیگابایت) را در مسافتی بیش از ۱۸۰۰ کیلومتر انتقال دهند. این رکورد نه تنها پرتویی بر آینده شبکه‌های ارتباطی می‌اندازد، بلکه مسیر توسعه بسیاری از فناوری‌های نوین را هموارتر می‌کند.
بر اساس نتایج این مطالعه که با همکاری چندین مؤسسه تحقیقات مخابراتی ژاپن صورت گرفته، فناوری فیبر نوری جدید با بهره‌گیری از ۱۹ هسته موازی توانسته است محدودیت‌های فنی در ظرفیت و مسافت انتقال داده را که سال‌ها پیش روی دانشمندان قرار داشت، کاهش دهد. قطر این فیبر نوری با همان استاندارد‌های فعلی یعنی ۰.۱۲۵ میلی‌متر طراحی شده، به گونه‌ای که با زیرساخت‌های موجود سازگار باقی مانده و نیاز به تغییرات اساسی در ساختار شبکه‌های اپتیک فعلی وجود نداشته باشد.
در سال‌های اخیر، پژوهشگران و شرکت‌های مخابراتی در تلاش بوده‌اند تا با ارتقای فناوری فیبر نوری، رشد تصاعدی نیاز‌های ارتباطی را پاسخ دهند. افزایش دستگاه‌های متصل به اینترنت، توسعه هوش مصنوعی، ورود ۶ G و واقعیت مجازی، به طور ویژه الزاماتی مبنی بر افزایش ظرفیت شبکه، سرعت و کاهش تأخیر ایجاد کرده‌اند. در فناوری فیبرهای تک هسته‌ای، انتقال داده با سرعت بالا اغلب به دلیل تضعیف سیگنال در فاصله‌های طولانی یا ایجاد نویز و تداخل میان کانال‌ها دچار محدودیت می‌شود. چنین محدودیتی به‌ویژه در شبکه‌های backbone بین‌المللی محسوس است.
روش به‌کارگرفته‌شده در این پروژه بر پایه ایده انتقال همزمان داده از طریق ۱۹ هسته جداگانه در یک فیبر ساخته شده است. هر هسته قابلیت انتقال داده به شکل مستقل را دارد، به‌طوری‌که همزمان می‌توان حجم زیادی از داده را منتقل کرد. نویسندگان مقاله تحقیقاتی، برای اینکه بتوانند این فناوری را در مقیاس عملی شبیه‌سازی کنند، از یک سامانه حلقه بازگشتی با ۱۹ مسیر مجزا استفاده کردند؛ به این معنی که ۱۹ داده موازی پس از هر بار انتقال در طول فیبر، دوباره به ابتدای مسیر بازمی‌گردند و این فرایند تا رسیدن به مجموع مسافت ۱۸۰۸ کیلومتر، ۲۱ بار تکرار می‌شود.
یکی از چالش‌های اصلی در توسعه این سیستم، نیاز به تقویت سیگنال همزمان در ۱۹ هسته و در دو باند نوری (C و L) بدون تداخل و برهم‌ریختگی سیگنال‌ها بود. تیم تحقیقاتی با طراحی تقویت‌کننده‌های خاص چندباندی، توانست این مسئله را برطرف کند. علاوه بر این، برای اینکه داده دریافتی در انتهای مسیر دچار خطا و تداخل نشود، از سیستم پردازشگر دیجیتالی پیشرفته مبتنی بر فناوری MIMO (چند ورودی – چند خروجی) بهره گرفته شد؛ این فناوری امکان جداسازی و پاک‌سازی سیگنال‌ها از نویز و محاسبه دقیق نرخ داده را فراهم می‌کند. سیستم گیرنده نیز به گونه‌ای توسعه یافته که قادر به دریافت و مدیریت ۱۹ کانال همزمان است.
از نکات قابل توجه دیگر در این مطالعه، بهبود چشمگیر شاخص ظرفیت-مسافت (Capacity-Distance Product) است. تیم تحقیقاتی موفق شد رکورد ۱.۸۶ اگزابیت بر ثانیه-کیلومتر را برای این شاخص در فیبرهای با ضخامت استاندارد ثبت کند. این معیار، نشان‌دهنده امکان انتقال حجم بیشتری از داده در فواصل طولانی با استفاده از فیبرهای قابل استفاده در شبکه‌های فعلی است.
پیشینه توسعه فیبرهای چند هسته‌ای به چند سال گذشته بازمی‌گردد، اما دستیابی به چنین حجم و فاصله‌ای برای نخستین بار است که ممکن می‌شود. در مطالعات پیشین، حداکثر سرعت ۱.۷ پتابیت بر ثانیه، اما فقط در فواصل کوتاه‌تر از ۶۴ کیلومتر ثبت شده بود و چالش‌های فنی متعدد امکان انتقال داده در فواصل طولانی را محدود می‌کرد. فناوری جدید ژاپنی، نخستین بار است که مزیت‌های همزمان ظرفیت بالا و سازگاری با زیرساخت‌های فعلی را به نمایش می‌گذارد.
وجود این ظرفیت در شبکه‌های ارتباطی، در افق بلندمدت، می‌تواند بستر لازم برای رشد و توسعه فن‌آوری‌های نوین مبتنی بر داده‌های حجیم را فراهم آورد؛ حوزه‌هایی نظیر حمل و نقل هوشمند، پزشکی از راه دور، اینترنت اشیا، پردازش ابری و حتی زندگی روزمره با افزایش مصرف محتوای ویدیویی با کیفیت فوق‌العاده، به این زیرساخت نیازمند خواهند بود. پژوهشگران این طرح با اشاره به انتظارات جهان از شبکه‌های ارتباطی نسل آینده تأکید کرده‌اند که با افزایش جمعیت دستگاه‌های متصل و ظهور فناوری‌های نو، اگر از همین امروز به افزایش ظرفیت شبکه‌ها اقدام نشود ممکن است با چالش‌های جدی در تأمین نیاز‌ها مواجه شویم.
به گفته نویسندگان Interesting Engineering، در شرایطی که سرعت رشد ترافیک داده در شبکه‌ها بالاتر از توان فعلی است، بهره‌گیری از فناوری‌هایی مانند فیبر نوری ۱۹ هسته‌ای می‌تواند راهکاری عملی برای مقیاس‌پذیری و ارتقای زیرساخت بدون ایجاد دگرگونی‌های پرهزینه باشد. همچنین، به علت طراحی قطر استاندارد فیبر استفاده‌شده، امکان پیاده‌سازی محدود و آزمایشی آن در شبکه‌های اصلی فعلی وجود دارد؛ این ویژگی می‌تواند فرآیند انتقال تدریجی شبکه‌ها به ظرفیت‌های جدید را تسهیل کند.
در پایان، این دستاورد با وجود اینکه فعلاً در مرحله آزمایشگاهی است، چشم‌انداز جدیدی برای آینده صنعت ارتباطات و فناوری اطلاعات ایجاد می‌کند تا بتواند پاسخگوی نیاز‌های پرشتاب جامعه دیجیتال جهانی باشد.
انتهای پیام/
