آینده اینترنت: آیا فناوریهای سریعتری از فیبر نوری وجود دارند؟
اینترنت فیبر نوری به دلیل سرعت بالا و تأخیر کم، پیشرفتهترین زیرساخت ارتباطی شناخته میشود. با این حال، پژوهشگران در حال توسعه فناوریهای جدیدی هستند که مرزهای سرعت را جابجا میکنند. این مقاله سه جبهه اصلی رقابت با سرعت فیبر نوری را معرفی میکند: ارتقای خود فیبر، شبکههای بیسیم نسل آینده و اینترنت کوانتومی.
مروری بر فناوریهای فراتر از فیبر نوری
با وجود پیشرفت چشمگیر اینترنت فیبر نوری، تقاضای روزافزون برای پهنای باند که با ظهور هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء (IoT) و سرویسهای استریمینگ 8K تشدید میشود، محققان را به سمت نوآوریهای جدید سوق داده است. این نوآوریها نه تنها به دنبال افزایش سرعت هستند، بلکه امنیت و کارایی شبکهها را نیز هدف قرار دادهاند. در ادامه، سه حوزه کلیدی که آینده ارتباطات را تعریف میکنند به نقل از مبناتلکام بررسی میشوند.
عبور از محدودیتها با نسل جدید فیبر نوری
ظرفیت واقعی کابلهای فیبر نوری هنوز به طور کامل مورد بهرهبرداری قرار نگرفته است. تحقیقات جدید نشان میدهد که با ارتقای ظرفیت انتقال داده در خود فیبرها، به سرعتی فراتر از استانداردهای کنونی دست مییابیم.
الف) رکوردشکنی با کابلهای استاندارد
پژوهشگران در دانشگاه آستون بریتانیا، با همکاری نوکیا بل لبز، توانستند رکورد سرعت پهنای باند را با همان کابلهای استاندارد بشکنند. این تیم با گسترش باندهای طول موج نور، انتقال دادهای تا ۴.۵ میلیون برابر سریعتر از حد فعلی را محقق ساخت.
- روش کار: انتقال داده در اینترنت فیبر نوری مرسوم از باندهای نوری C و L استفاده میکند. این تحقیق با افزودن دو باند اضافی S و E که پیش از این استفاده نمیشدند، ظرفیت سیستم را به شکل چشمگیری افزایش داد.
ب) سرعت پتابیت در فواصل طولانی
محققان ژاپنی رکورد جهانی جدیدی در ارتباطات فیبر نوری ثبت کردند. این تیم دادهها را با سرعت حیرتانگیز ۱.۰۲ پتابیت بر ثانیه (معادل یک میلیون گیگابیت بر ثانیه) در مسافت ۱۸۰۸ کیلومتری منتقل کرد. دستیابی به این سرعت با استفاده از یک فیبر نوری خاص با ۱۹ هسته به همپیوسته حاصل شد. این سطح از ظرفیت برای آیندهای که ترافیک شبکهها به دلیل هوش مصنوعی و اینترنت 6G افزایش مییابد، بسیار مهم است.
شبکههای بیسیم نسل ششم (6G) و فرکانس تراهرتز
فناوریهای بیسیم نسل ششم (6G) که در اوایل دهه ۲۰۳۰ به طور رسمی در دسترس قرار میگیرند، سرعتهایی در محدوده ترابیت بر ثانیه (Tbps) ارائه میدهند. این سرعت به مراتب از اینترنت فیبر نوری تجاری برای کاربران نهایی بیشتر است.
الف) دستاوردهای سرعت در شبکههای ۶G
- رکورد ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه: کنسرسیومی از شرکتها در ژاپن اولین دستگاه بیسیم پرسرعت 6G جهان را ساخت. این دستگاه دادهها را با سرعت ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه در فاصله ۹۰ متری انتقال داد. این سرعت تا ۲۰ برابر سریعتر از شبکه 5G است.
- نزدیک به ۱ ترابیت بر ثانیه بیسیم: دانشمندان در کالج دانشگاهی لندن (UCL) با ترکیب فناوریهای رادیویی و نوری، رکورد جدیدی در انتقال بیسیم داده ثبت کردند و به سرعت ۹۳۸ گیگابیت بر ثانیه دست یافتند. این سرعت، دانلود یک ویدیوی 4K با حجم ۳۰ گیگابایت را تنها در ۰.۲۶ ثانیه ممکن میکند.
ب) مبانی فرکانس تراهرتز (THz)
تفاوت اصلی میان 5G و 6G به باندهای فرکانسی مورد استفاده بازمیگردد. شبکههای 6G با امواج تراهرتز (THz) کار میکنند. طیف تراهرتز، که میان طیف مایکروویو و اپتیکال (نوری) قرار دارد، پهنای باند عظیمی را برای کاربردهای نسل آینده مانند تماسهای هولوگرافیک و ویدیوهای 8K فراهم میکند.
اینترنت کوانتومی: امنیت ذاتی و تأخیر نزدیک به صفر
اینترنت کوانتومی یک فناوری انقلابی است که در سرعت، امنیت و معماری با اینترنت فیبر نوری کلاسیک تفاوت بنیادی دارد. این فناوری بر پایه اصول مکانیک کوانتومی ساخته شده است.
الف) سرعت و تأخیر
- کیوبیتها و برهمنهی: اینترنت کوانتومی به جای بیتهای کلاسیک (۰ و ۱)، از کیوبیتها (Qubits) استفاده میکند. کیوبیتها به طور همزمان در چندین وضعیت وجود دارند (برهمنهی کوانتومی). این ویژگی، ظرفیت بسیار بالاتری برای رمزگذاری و انتقال اطلاعات فراهم میآورد.
- تلهپورتاسیون و تأخیر صفر: یک مفهوم کلیدی این فناوری، تلهپورتاسیون کوانتومی است که حالت کوانتومی یک ذره را به ذرهای دیگر منتقل میکند. شبکههای کوانتومی مبتنی بر این پدیده، انتقال اطلاعات را مستقل از فاصله فیزیکی انجام میدهند. این امر، نویدبخش انتقال دادهها با تأخیر نزدیک به صفر در آینده است.
ب) امنیت ذاتی
امنیت در اینترنت کلاسیک به الگوریتمهای ریاضی متکی است. اما امنیت در اینترنت کوانتومی از دل فیزیک استخراج میشود.
- غیرقابل شنود بودن: به دلیل قوانین مکانیک کوانتومی، کیوبیتها قابل کپیبرداری یا شنود نیستند. هر تلاش برای اندازهگیری کلید رمزنگاری کوانتومی (QKD)، حالت سیگنال را تغییر میدهد و بلافاصله آشکار میشود. به همین دلیل، هک کردن در اینترنت کوانتومی بیمعناست.
جمعبندی
اینترنت فیبر نوری در مناطق شهری توسعهیافته از نظر تأخیر (حدود ۱ میلیثانیه) همچنان بر اینترنت ماهوارهای (با تأخیر حدود ۲۰ میلیثانیه) برتری دارد. این فناوری به عنوان ستون فقرات تمامی فناوریهای پرسرعت آینده عمل خواهد کرد.
- زیرساخت ۶G: شبکه اینترنت فیبر نوری به دلیل پهنای باند بالا و تأخیر کم، گزینهای ایدهآل برای پشتیبانی از نیازهای زیرساختی 6G است.
- اینترنت ماهوارهای: حتی اینترنت ماهوارهای استارلینک، که برای تبادل داده بین ماهوارهها از پرتوهای لیزری استفاده میکند، برای اتصال به شبکه جهانی در نهایت به زیرساخت زمینی فیبر نوری وابسته است.
در حالی که پژوهشها مرزهای سرعت را با انتقال پتابیت در ثانیه از طریق فیبر و انتقال ترابیت در ثانیه به صورت بیسیم با 6G گسترش میدهند، اینترنت کوانتومی با امنیت ذاتی و تأخیر نزدیک به صفر، چشمانداز آینده را ترسیم میکند. این آینده، سرعت و امنیت را به سطحی جدید و فراتر از محدودیتهای فیزیک کلاسیک خواهد رساند.
سوالات متداول در مورد اینترنت فیبر نوری
در این بخش به برخی از پرسشهای رایج در مورد آینده اینترنت فیبر نوری و فناوریهای مرتبط پاسخ میدهیم.
آیا فناوری 6G جایگزین اینترنت فیبر نوری خواهد شد؟
خیر. فناوری 6G یک شبکه دسترسی بیسیم برای کاربر نهایی است و جایگزین زیرساخت اصلی شبکه نمیشود. این شبکهها برای انتقال حجم عظیم داده به یک ستون فقرات (Backbone) با ظرفیت بسیار بالا نیاز دارند. اینترنت فیبر نوری به دلیل پهنای باند گسترده و پایداری در فواصل طولانی، این زیرساخت حیاتی را فراهم میکند. بنابراین، 6G و فیبر نوری مکمل یکدیگر هستند، نه رقیب.
تفاوت اصلی اینترنت کوانتومی با اینترنت فیبر نوری چیست؟
تفاوت بنیادین در دو حوزه امنیت و واحد انتقال داده است. اینترنت فیبر نوری دادهها را با بیتهای کلاسیک (صفر و یک) از طریق پالسهای نوری منتقل میکند و امنیت آن مبتنی بر الگوریتمهای رمزنگاری ریاضی است. در مقابل، اینترنت کوانتومی از “کیوبیتها” استفاده میکند که به دلیل پدیده برهمنهی، میتوانند چندین حالت را همزمان داشته باشند. امنیت آن ذاتی و مبتنی بر قوانین فیزیک است؛ هرگونه تلاش برای شنود، حالت کیوبیت را تغییر داده و فورا شناسایی میشود.
آیا کابلهای فیبر نوری فعلی به حداکثر ظرفیت خود رسیدهاند؟
خیر. تحقیقات نشان میدهد که ظرفیت کابلهای فیبر نوری موجود، بسیار بیشتر از میزانی است که اکنون استفاده میشود. با بهکارگیری تکنیکهای جدید مانند استفاده از باندهای نوری که قبلاً استفاده نمیشدند (باندهای S و E) یا فیبرهای چند هستهای، میتوان سرعت انتقال داده در زیرساخت فعلی را میلیونها برابر افزایش داد و به سرعتهای پتابیت بر ثانیه دست یافت.
اینترنت کوانتومی چه زمانی برای عموم در دسترس قرار میگیرد؟
اینترنت کوانتومی هنوز در مراحل اولیه تحقیق و توسعه قرار دارد. اگرچه شبکههای کوانتومی در مقیاس کوچک و آزمایشگاهی ساخته شدهاند، اما دسترسی عمومی به یک شبکه جهانی کوانتومی به احتمال زیاد چندین دهه زمان میبرد. کاربردهای اولیه آن به حوزههای بسیار تخصصی مانند امنیت ملی، محاسبات علمی پیچیده و بازارهای مالی محدود خواهد شد که در آنها امنیت غیرقابلنفوذ، اولویت اصلی است.
نظرات
0 دیدگاه