این دستاورد شگفت‌انگیز که با استفاده از فیبرنوری با ضخامت استاندارد اما طراحی نوین ۱۹ هسته‌ای محقق شده، راه را برای پشتیبانی از فناوری‌های نوظهور مانند هوش مصنوعی، واقعیت مجازی و اینترنت اشیا هموار می‌کند.
تصور کنید که بتوانید ۱۰,۰۰۰ فیلم با کیفیت 4K را تنها در یک ثانیه دانلود کنید! تیمی از پژوهشگران ژاپنی با استفاده از یک فیبرنوری با طراحی ویژه که ضخامتی بیشتر از فیبرهای امروزی ندارد، به چنین سرعت اینترنت سرسام‌آوری دست یافته‌اند.
این محققان با انتقال ۱.۰۲ پتابیت (معادل ۱.۰۲ میلیون گیگابایت) داده در هر ثانیه در مسافتی به طول ۱۸۰۸ کیلومتر (حدود ۱۱۱۸ مایل) با استفاده از فیبرنوری خاص ۱۹ هسته‌ای جفت‌شده (coupled 19-core) خود، رکورد جهانی جدیدی را به ثبت رساندند. با این حال، این دستاورد تنها به معنای اینترنت سریع‌تر نیست.
در مطالعه جدید خود، پژوهشگران ادعا می‌کنند که فناوری فیبرنوری تازه توسعه‌یافته آن‌ها می‌تواند به ما در آماده‌سازی شبکه‌هایمان برای آینده‌ای کمک کند که در آن به لطف هوش مصنوعی، نسل ششم شبکه موبایل (6G)، اینترنت اشیا و فراتر از آن، حجم ترافیک داده به شدت افزایش خواهد یافت.
سال‌هاست که دانشمندان تلاش می‌کنند میزان داده‌ای را که می‌تواند از طریق فیبرهای نوری منتقل شود، افزایش دهند. اگرچه آن‌ها پیش از این نیز موفق به ارسال داده با سرعت پتابیت در ثانیه شده بودند، اما تنها در مسافت‌های کوتاه (کمتر از ۱۰۰۰ کیلومتر یا ۶۲۱ مایل) قادر به انجام این کار بودند.
انتقال داده در مسافت‌های طولانی همواره چالش‌برانگیز بوده است؛ زیرا سیگنال با طی مسافت ضعیف می‌شود و تقویت آن در چندین هسته فیبر بدون ایجاد تداخل، یک چالش فنی بزرگ محسوب می‌شود. نویسندگان این مطالعه با طراحی نوع خاصی از فیبرنوری – یک فیبر ۱۹ هسته‌ای – با این مشکل مقابله کردند.
این موضوع را مانند جایگزینی یک جاده تک‌بانده با یک ابرشاهراه ۱۹ بانده تصور کنید که همگی در یک فیبر به ضخامت تنها ۰.۱۲۵ میلی‌متر، هم‌اندازه با فیبرهای مورد استفاده در زیرساخت‌های موجود، گنجانده شده‌اند. هر هسته به‌طور مستقل داده‌ها را حمل می‌کرد و مجموع آن‌ها امکان انتقال همزمان حجم عظیمی از اطلاعات را فراهم می‌آورد.
پژوهشگران همچنین یک سیستم تقویت هوشمند توسعه دادند. سیگنال‌های نوری با حرکت در طول فیبر قدرت خود را از دست می‌دهند، بنابراین از تقویت‌کننده‌ها برای تقویت آن‌ها استفاده می‌شود. با این حال، یک نکته ظریف وجود داشت: هر هسته باید همزمان و در دو باند نوری مختلف (باند C و باند L) تقویت می‌شد.
این تیم سیستمی ساخت که از ترکیبی از تقویت‌کننده‌های ویژه برای انجام این کار در تمام ۱۹ هسته بدون تداخل سیگنال‌ها استفاده می‌کرد. آن‌ها ۱۹ حلقه بازچرخشی (recirculating loops) راه‌اندازی کردند که هر کدام از یک هسته فیبر استفاده می‌کرد و سیگنال‌ها را ۲۱ بار از آن‌ها عبور دادند تا مسافت کلی ۱۸۰۸ کیلومتر را شبیه‌سازی کنند.
در انتهای این مسیر، یک گیرنده ۱۹ کاناله سیگنال‌ها را دریافت کرد و یک پردازنده دیجیتال مبتنی بر سیستم چند ورودی-چند خروجی (MIMO)، آن‌ها را پاک‌سازی، تداخل را حذف و نرخ داده را محاسبه کرد.
نتیجه شگفت‌انگیز بود. ظرفیت کلی ۱.۰۲ پتابیت در ثانیه در مسافت ۱۸۰۸ کیلومتر به دست آمد که رکورد جهانی جدیدی برای ارتباطات فیبرنوری با استفاده از فیبرهایی با اندازه استاندارد به ثبت رساند. حتی چشمگیرتر از آن، حاصل‌ضرب ظرفیت در مسافت، که یک معیار کلیدی برای عملکرد فیبر است، به ۱.۸۶ اگزابیت در ثانیه-کیلومتر رسید که بالاترین میزان ثبت‌شده تاکنون است.
این اولین باری نیست که یک فیبرنوری ۱۹ هسته‌ای مورد آزمایش قرار می‌گیرد. نویسندگان مطالعه افزودند: «انتقال داده از طریق نسل قبلی فیبر ۱۹ هسته‌ای جفت‌شده، به ۱.۷ پتابیت در ثانیه در مسافت نسبتا کوتاه ۶۳.۵ کیلومتر محدود بود.»
با این حال، این اولین بار است که این فناوری انقلابی با انتقال داده در مسافتی بیش از ۱۸۰۰ کیلومتر، محدودیت‌های مسافت را شکسته است. این موفقیت می‌تواند نحوه ساخت اینترنت آینده را به‌طور کامل تغییر دهد.
همچنان که جهان وارد دوران پس از نسل پنجم (پسا-5G)، با خودروهای خودران، دستیارهای هوش مصنوعی، واقعیت مجازی آنی و میلیاردها دستگاه متصل می‌شود، ما به شاهراه‌های داده عظیم برای فعال نگه داشتن همه‌چیز نیاز خواهیم داشت.
نویسندگان مطالعه افزودند: «در جامعه پسا-5G، انتظار می‌رود حجم ترافیک داده به دلیل خدمات ارتباطی جدید به‌طور انفجاری افزایش یابد و تحقق زیرساخت‌های پیشرفته اطلاعاتی و ارتباطی ضروری است.»
این پژوهش نشان می‌دهد که ساخت شبکه‌های فیبرنوری فوق سریع و دوربرد بدون تغییر اندازه زیرساخت‌های موجود امکان‌پذیر است، که استقرار آن در دنیای واقعی را بسیار آسان‌تر می‌کند. با این حال، اینکه این فناوری جدید فیبرنوری چه زمانی واقعا عرضه خواهد شد، هنوز مشخص نیست.
مطالب مرتبط
پربازدیدهای هفته
پادکست زوم
