حامیم: سریع‌ترین شبکه‌ی فیبری جهان با سرعت ۴۳ ترابیت بر ثانیه
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه فنی دانمارک، که اولین گروهی بود که به سرعت انتقال یک ترابیت در سال 2009 دست یافته بود، امروز موفق شده سرعت خیره کننده‌ی 43 ترابیت بر ثانیه را در یک فیبر نوری آن هم تنها با یک مخابره کننده‌ی لیزری بدست آورد. در این مقاله به توضیح پیشرفت دیگری در زمینه‌ی گسترش سرعت شبکه‌های اینترنتی خواهیم پرداخت.

چندی پیش در خصوص دستاورد  محققان دانشگاه آلبرگ، MIT و کلتک در خصوص توسعه‌ی یک تکنیک مبتنی بر ریاضیات به شما خبر دادیم که با استفاده از آن می‌توان سرعت انتقال داده‌های اینترنتی را تا ده برابر افزایش داد. این شیوه بر هوشمندسازی چشمگیر گره‌های (نودهای) شبکه و افزایش قابلیت انطباق آن‌ها متکی بود و در نهایت موجب بهبود چشمگیر امنیت شبکه نیز می‌شد. گفته شد که این پروتکل جدید قادر است به شبکه‌هایی نظیر شبکه‌ی مخابراتی 5G، ارتباطات ماهواره‌ای و اینترنت اشیا وارد گردد. اما به نظر می‌رسد هیچ پایانی بر توسعه‌ی شبکه‌های کامپیوتری و ارتباطی وجود نداشته و اکنون با دستاورد دیگری روبرو هستیم.

بیان کاربر پسندتر دستاورد محققان دانمارکی، از این قرار است که سرعت 43 ترابیت بر ثانیه چیزی معادل انتقال داده با سرعتی حدود 5.4 ترابایت (5,375 گیگابایت بصورت دقیق) در ثانیه خواهد بود. بنابراین اگر دست‌تان به این شبکه‌ی فیبری-لیزری جدید دانشگاه فنی دانمارک برسد، قادر خواهید بود حجم یک ترابایتی حافظه‌ی دیسک سخت خود را تنها در یک پنجم ثانیه پر نمایید؛ البته مسلم است که سرعت نوشتن دیسک شما است که اینجا محدودیت ایجاد خواهد کرد! همچنین برای دانلود یک فیلم 1 گیگابایتی در این حالت، تنها به 0.2 میلی ثانیه زمان نیاز خواهد بود.

رکورد سرعت قبلی بر بستر یک فیبر نوری واحد، 26 ترابیت بر ثانیه بود که در سال 2011 توسط انستیتو تکنولوژیKarlsruhe بدست آمده بود. این رکورد به شکل غافلگیر کننده‌ای برای مدت طولانی دست نخورده باقی ماند. دانشگاه فنی دانمارک پیش‌تر نیز در سال‌های 2009 و 2011 رکوردهایی در خصوص شبکه‌های تک فیبری به نام خود ثبت کرده، اما تا به این لحظه مجبور شده بود زیر سایه‌ی سنگین رکورد Karlsruhe قرار گیرد. مسلما تحمل این مساله چندان برای محققان دانمارکی ساده نبوده و حتی در اطلاعیه‌ی مربوط به این دستاورد نیز به شکستن رکورد موسسه‌ی مذکور اشاره کرده‌اند. تصور می‌کنیم اندکی رقابت دوستانه در این زمینه چندان هم بد نباشد!

مساله‌ی مهم در خصوص این رکورد جدید، استفاده‌ی محققان دانشگاه فنی دانمارک از یک فرستنده‌ی لیزری در یک فیبر نوری واحد است. تا کنون شبکه‌های بسیاری با سرعت‌های نجومی صدها و حتی هزاران ترابیت بوجود آمده، اما تمام آن‌ها از چندین فرستنده لیزری بر بستر چندین و چند فیبر نوری استفاده می‌کرده‌اند که به هیچ عنوان عملیاتی بودن روش تک فیبری را نمی‌توان از آن شاهد بود. چنین ارقام نجومی با استفاده از ساختارهای چندگانه، بسیار دور از واقعیت قابل اجرا در شبکه‌های فیبر نوری هستند و چندان نیز ارزش بحث کردن ندارند. زمانی که ما در خصوص لینک‌های فیبر نوری تجاری سخن می‌گوییم، عموما منظور ما همان حالت تک‌ فیبر و تک لیزر خواهد بود چرا که کل ستون فقرات اینترنت بر همین اساس پیاده‌سازی شده است. به بیان دیگر، تکنیک مورد استفاده‌ی دانمارکی ها برای دستیابی به سرعت 43 ترابیت بر ثانیه، در حقیقت احتمال راه پیدا کردن به شبکه‌های واقعی را طی چند سال آینده داراست. ممکن است کاربران طی سال‌های آینده قادر باشند یک برنامه‌ی تلویزیونی یا فیلم را به معنای واقعی کلمه، در یک چشم بر هم زدن دریافت کنند.

اما محققان دانمارکی چگونه موفق به دستیابی به این سطح سرعت و ربودن عنوان جهانی از Karlsruhe شدند؟ پاسخ این است که به شکل جالبی، آن‌ها در حقیقت تقلب کرده‌اند. اگرچه این محققان تنها از یک لیزر واحد استفاده کرده‌اند، اما فیبر مورد استفاده‌ی آن‌ها از نوع چند هسته‌ای بوده است. بنابراین، آنچه شاهدش هستیم هنوز یک رشته فیبر شیشه‌ای واحد است اما چندین کانال جدا از هم که هر یک قادر هستند سیگنال نوری خاص خود را منتقل کنند در دل آن جای گرفته است. در این مورد بخصوص، محققان از یک رشته فیبر با ۷ هسته بهره گرفته‌اند که توسط غول تلکام ژاپنی یعنی NTT تولید شده است. زمانی که انستیتو Karlsruhe به رکورد 26 ترابیت بر ثانیه با استفاده از یک فیبر تک هسته‌ای دست یافت، تولید فیبرهای نوری چند هسته‌ای هم بسیار دشوار، و هم بسیار گران قیمت بود. اما اکنون در سال 2014، به نظر می‌رسد که مشکلات مربوطه تا حدود زیادی مرتفع شده و NTT برنامه‌های به کار گیری تجاری خود را به پیش می‌برد. لازم به ذکر است که تصویر ارائه شده در بالای این مقاله، یک فیبر توخالی چند هسته‌ای آزمایشی است که توسط دارپا تولید شده است.

اگرچه از این موضوع مطلع هستیم که تیم تحقیقاتی دانمارکی از فیبر چند هسته‌ای برای دستیابی به این موضوع استفاده کرده، اما جزییات بیشتری در خصوص چگونگی رسیدن آن‌ها به سرعت انتقال 5.4 ترابایت در ثانیه بر بستر این شبکه‌ی تک فیبری در دست نیست. روال معمول برای افزایش سرعت انتقال بر بستر فیبر نوری، استفاده از دو شیوه‌ی SDM (تسهیم فضایی) یا WDM (تسهیم طول موجی) است. برای نمونه‌، استفاده‌ از فرکانس‌های متفاوت نور برای هر سیگنال یا متناوب نمودن هر سیگنال واحد در چند میکروثانیه که مانع از به هم خوردن آن‌ها می‌شود را می‌توان در نظر گرفت.

در حال حاضر، سریع‌ترین سرویس تجاری ارائه‌ی اینترنت بر بستر شبکه ی تک فیبری/تک لیزری، تنها حداکثر سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه (اترنت 100 گیگابیت) را فراهم می‌کند. انستیتو مهندسان الکتریک و الکترونیک در حال کار بر روی امکان پذیر بودن یک استاندارد اترنت 400 گیگابیت بر ثانیه‌ای یا 1 ترابیت بر ثانیه‌ای است و قرار است این استاندارد حداکثر تا سال 2017 به تصویب برسد. مسلما تکنولوژی 43 ترابیتی این محققان به این زودی‌ها در دنیای واقعی پیاده‌سازی نخواهد شد، اما در هر حال نمی‌توان این دستاورد را نادیده گرفته و اذعان نکرد که با نشانه‌ی خوبی از گسترش پهنای باند روبرو هستیم؛ البته مشتریان ISPهای افتضاح و نیز کشورهایی نظیر ایران را از این مبحث مستثنی کنید.
«حامیم ارتباط، مجری تخصصی پیاده سازی پسیو شبکه های کامپیوتری، برق اضطرا، دوربین مداربسته و چاه ارت»