شکستن مرزهای پهنای باند مخابراتی بدون نیاز به تکرارکننده

غول‌های مخابراتی و توسعه‌دهندگان زیرساخت‌های ارتباطی در چین موفق به ثبت یک نقطه عطف تاریخی در فناوری‌های نوری شده‌اند. این کنسرسیوم با اجرای اولین آزمایش میدانی و عملیاتی روی یک سامانه مبتنی بر فیبر نوری هسته توخالی (Hollow-Core Fiber)، توانست نرخ انتقال خیره‌کننده ۱.۲ ترابیت بر ثانیه را به ازای هر طول موج ثبت کند. این دستاورد حاصل هم‌پوشانی علمی و فنی میان شرکت‌های «چاینا تله‌کام»، «یانگتسه اپتیکال فایبر اند کابل (YOFC)» و «دکولی» در قالب یک کلان‌پروژه ملی است که طولانی‌ترین لینک فیبر نوری هسته توخالی جهان را هدف آزمایش قرار داده است.

 

محققان در این پروژه موفق شدند مجموع ظرفیت پهنای باند را به ۵۱.۳ ترابیت بر ثانیه در یک خط لوله ارتباطی به طول ۲۰۶ کیلومتر برسانند. نکته شگفت‌انگیز و استراتژیک این آزمایش، حذف کامل «تکرارکننده‌ها» (Signal Repeaters) یا همان تقویت‌کننده‌های میانی مسیر بود. در شبکه‌های سنتی، سیگنال‌های نوری پس از طی مسافتی دچار افت کیفیت می‌شوند و نیاز به ایستگاه‌های تقویت‌کننده دارند، اما این معماری جدید توانسته بدون افت سیگنال قابل‌توجه، رکورد جدیدی را در انتقال داده‌های حجیم در فواصل طولانی ثبت کند.

 

در فیبرهای نوری مرسوم که امروزه جهان را به هم متصل می‌کنند، فوتون‌های نور از میان یک هسته شیشه‌ای یا سیلیکایی جامد عبور می‌کنند. شکست نور در شیشه باعث کندی حرکت آن در مقایسه با سرعت نور در خلاء می‌شود. در مقابل، فناوری هسته توخالی به نور اجازه می‌دهد تا از میان هوا یا خلاء داخل کابل عبور کند. این بازنگری ساختاری سه مزیت بنیادین دارد:

۱. کاهش چشمگیر تأخیر (Latency): سرعت حرکت نور در هوا حدود ۳۰ درصد سریع‌تر از شیشه است که این امر پینگ شبکه را به حداقل می‌رساند.

۲. افزایش ظرفیت پهنای باند: امکان عبور هم‌زمان کانال‌های داده بیشتر بدون تداخل.

۳. پایداری حرارتی و فیزیکی: رفع محدودیت‌های ناشی از ذوب یا اعوجاج شیشه در توان‌های بالا.

 

بزرگ‌ترین مانع پیش روی تجاری‌سازی فیبرهای هسته توخالی تا پیش از این، حساسیت شدید آن‌ها به خمیدگی، فشار و چالش‌های محیطی در دنیای واقعی بود که پیش از این پایداری آن‌ها را تنها در اتمسفر کنترل‌شده آزمایشگاه‌ها ممکن می‌ساخت. مهندسان این پروژه توانستند با غلبه بر این چالش، سیگنال‌های پرقدرت لیزری را در یک شبکه واقعی و عملیاتی به پایداری کامل برسانند. این موفقیت، کابل‌های هسته توخالی را به گزینه‌ای ایده‌آل برای دیتاسنترهای غول‌پیکر ابری، شبکه‌های پردازش هوش مصنوعی (که به تأخیر حساس هستند) و زیرساخت‌های نسل بعدی مخابرات تبدیل می‌کند.

 

موفقیت این آزمایش تنها مدیون جنس کابل نیست، بلکه به معماری نرم‌افزاری و مدیریتی ارسال داده نیز مربوط می‌شود. در این سیستم از یک مکانیزم کنترل نرخ تطبیقی پویا استفاده شده است. به جای فرستادن پالس‌ها با فرکانس و توان ثابت، سیستم به صورت لحظه‌ای و هوشمند نحوه انتقال داده روی هر طول موج را بر اساس نویزهای محیطی تنظیم می‌کند. این انعطاف‌پذیری به شبکه اجازه می‌دهد نرخ‌های انتقال متفاوت و توان‌های مستقلی را به هر کانال اختصاص دهد و در نتیجه، بازدهی و توازن کل پهنای باند به بالاترین حد ممکن برسد.