Οπτικές ίνες κοίλου πυρήνα: Το μέλλον των δικτύων είναι σημαντικά ταχύτερο με την υποστήριξη της Microsoft

Μια τεχνολογική επανάσταση στις τηλεπικοινωνίες φαίνεται να βρίσκεται προ των πυλών, χάρη σε μια νέα έρευνα που υποστηρίζεται από τη Microsoft και αφορά τις οπτικές ίνες κοίλου πυρήνα. Οι επιστήμονες που εργάζονται πάνω σε αυτόν τον τομέα ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να πετύχουν τις χαμηλότερες απώλειες σήματος που έχουν ποτέ καταγραφεί σε οπτική ίνα, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε ταχύτερες ταχύτητες μετάδοσης και μικρότερες καθυστερήσεις.

Αυτή η εξέλιξη δεν αφορά μόνο τους λάτρεις της τεχνολογίας. Οι μειωμένες καθυστερήσεις είναι καίριας σημασίας για την ταχύτερη μεταφορά δεδομένων ανάμεσα σε cloud datacenters, αλλά και για εφαρμογές σε mobile δίκτυα. Μιλάμε για ένα άλμα που μπορεί να επιταχύνει την εκπαίδευση της τεχνητής νοημοσύνης, να υποστηρίξει την τηλεϊατρική σε πραγματικό χρόνο ή ακόμη και να βελτιώσει την ασφάλεια και την απόδοση των αυτόνομων οχημάτων.

Η ιστορία ξεκίνησε πριν μερικά χρόνια, όταν η Microsoft εξαγόρασε τη Lumenisity, μια spin-off εταιρεία από το University of Southampton. Η Lumenisity είχε ήδη δοκιμάσει πρωτότυπα καλώδια hollow-core fiber (HCF) σε συνεργασία με τον βρετανικό τηλεπικοινωνιακό κολοσσό BT. Σήμερα, οι ίδιοι ερευνητές, ενισχυμένοι με τους πόρους της Microsoft, ανακοινώνουν ότι ανέπτυξαν έναν σχεδιασμό που ξεπερνά τις παραδοσιακές οπτικές ίνες τόσο σε απόδοση όσο και σε εύρος ζώνης.

Ο Francesco Poletti, συνιδρυτής της Lumenisity και ένας από τους βασικούς συντάκτες της νέας μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Photonics, εξήγησε ότι η νέα τεχνολογία ανοίγει τον δρόμο για δίκτυα που θα αλλάξουν τα δεδομένα. «Μιλάμε για ένα πραγματικό ορόσημο στη φωτονοδηγούμενη τεχνολογία των τελευταίων 40 ετών».

Η ιδέα των οπτικών ινών κοίλου πυρήνα δεν είναι καινούρια. Το φως ταξιδεύει μέσα στο γυαλί με περίπου 200 εκατομμύρια μέτρα το δευτερόλεπτο, ενώ στον αέρα φτάνει τα 300 εκατομμύρια. Θεωρητικά, λοιπόν, μια ίνα γεμάτη αέρα θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά τις μεταδόσεις. Ωστόσο, οι πρώτες προσπάθειες απέτυχαν, καθώς το σήμα έχανε υπερβολικά πολλή ισχύ. Οι κλασικές οπτικές ίνες παρουσιάζουν ελάχιστη απώλεια 0,14 decibel ανά χιλιόμετρο, ενώ οι πρώτης γενιάς HCF ξεπερνούσαν το 1 dB km−1, κάτι που απαιτούσε πολλούς ενισχυτές σήματος στο δίκτυο.

Η μεγάλη ανατροπή ήρθε με τη χρήση μιας νέας τεχνικής, της λεγόμενης double nested antiresonant nodeless hollow core fiber (DNANF). Σε αυτήν, εξαιρετικά λεπτές γυάλινες μεμβράνες γύρω από τον κοίλο πυρήνα κατευθύνουν το φως με ελάχιστες απώλειες. Το αποτέλεσμα είναι εντυπωσιακό: για πρώτη φορά καταγράφηκε απώλεια κάτω από 0,1 dB km−1, με το καλύτερο πείραμα να φτάνει στα 0,091 dB km−1.

«Αυτό σημαίνει λιγότερους ενισχυτές, άρα και πιο “πράσινα” δίκτυα», τονίζει ο Poletti. Σύμφωνα με τις προβλέψεις της ομάδας, οι νέες ίνες μπορούν να προσφέρουν ταχύτητες έως και 45% υψηλότερες από τις σημερινές, ενώ με περαιτέρω βελτιώσεις θα μπορούσαν να υποστηρίξουν πέντε έως δέκα φορές μεγαλύτερο bandwidth.

Η έρευνα διαφοροποιείται από αντίστοιχες κινεζικές προσπάθειες που βασίζονται σε παχύτερες μεμβράνες, οι οποίες μπορεί να είναι πιο εύκολες και φθηνότερες στην παραγωγή, αλλά περιορίζουν το bandwidth. Όπως επισημαίνει ο Poletti, «σίγουρα θα έχουν αντίκτυπο, αλλά η δική μας λύση προσφέρει ανώτερη προοπτική για τις μελλοντικές επικοινωνίες».

Για τη Microsoft, η νέα τεχνολογία δεν είναι απλώς μια επένδυση αλλά μια εσωτερική ανάγκη. Η εταιρεία διαθέτει τεράστιες απαιτήσεις για οπτικές ίνες υψηλών επιδόσεων, καθώς τα δίκτυά της και τα datacenters της διογκώνονται διαρκώς. Σύμφωνα με τον Poletti, η παραγωγή της Lumenisity θα καταναλωθεί εξ ολοκλήρου από τη Microsoft τα επόμενα χρόνια, με σχέδια για γρήγορη κλιμάκωση.

Ωστόσο, η διάθεση στο ευρύτερο κοινό θα πάρει χρόνο. Οι υπεύθυνοι υπολογίζουν ότι οι διαχειριστές datacenters θα μπορέσουν να προμηθευτούν και να εγκαταστήσουν την τεχνολογία σε περίπου πέντε χρόνια, όταν θα έχει ολοκληρωθεί η διεθνής τυποποίηση και θα έχει αναπτυχθεί μια πιο ώριμη αγορά.

[via]