TechTalkThai ศูนย์รวมข่าว Enterprise IT ออนไลน์แห่งแรกในประเทศไทย
เทคโนโลยีด้านระบบเครือข่ายมีความก้าวหน้าอย่างไม่หยุดยั้งในแต่ละวัน และในครั้งนี้ก็มีทีมนักวิจัยได้เผยแพร่งานของตนลงในวารสาร Nature ถึงวิธีการส่งข้อมูลด้วยแสงเลเซอร์ผ่านทางสาย Fiber Optic ด้วยความเร็วที่สูงถึง 661Tbps ซึ่งถือว่าเป็นความเร็วในระดับที่สูงกว่าเทคโนโลยีใดๆ ในอดีตที่เคยทำได้มาก่อนทั้งหมด และมีความเร็วมากกว่าปริมาณ Traffic ของ Internet ที่ใช้กันในแต่ละวันนี้เสียอีก
Paper ฉบับนี้มีชื่อว่า Single-source chip-based frequency comb enabling extreme parallel data transmission โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีในการส่งข้อมูลแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เนื่องจากทุกวันนี้ระบบโทรคมนาคมทั่วโลกนั้นก็ใช้พลังงานไฟฟ้ามากถึง 9% ต่อปี และยังมีแนวโน้มการเติบโตที่สูงถึง 20-30% ต่อปีด้วย
ด้วยการมีประเด็นด้านความคุ้มค่าและประสิทธิภาพเป็นโจทย์หลัก ทีมนักวิจัยจึงได้มุ่งไปที่การปรับปรุงให้การรับส่งข้อมูลด้วยแสงเลเซอร์นั้นมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เพราะเทคโนโลยีในปัจจุบันนี้ก็ยังคงมี Efficient อยู่ที่เพียง 30% เท่านั้น โดยในงานวิจัยนี้ได้ประยุกต์นำหลากหลายแนวคิดเข้ามาใช้งานด้วยกัน ดังนี้
-
ส่งข้อมูลในรูปของแสงเลเซอร์ผ่านทางสาย Fiber
-
แทนที่จะส่งข้อมูลด้วยเลเซอร์ที่เป็นแสงสีบริสุทธิ์สีเดียว งานวิจัยนี้ใช้การส่งเลเซอร์ที่แผ่ Pulse ของแสงออกมาแทน โดย Pulse เหล่านี้ถูกสร้างจากการนำแสงสีบริสุทธิ์หลายสีเข้าไว้ด้วยกัน โดยมี Gap ด้านความถี่ขนาดเท่าๆ กันคั่นอยู่
-
สาย Fiber ที่ใช้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 นาโนเมตรเท่านั้น ทำให้แสงที่ส่งผ่านเข้าไปนี้มีความสว่างเป็นอย่างมาก ซึ่งความเข้มข้นที่สูงในระดับนี้ก็ทำให้ตัวสายเองตอบสนองด้วยการสร้างแสงสีใหม่ๆ ขึ้นมาได้ตาม Pulse ที่ส่งเข้ามา แนวคิดนี้ทำให้การส่งแสงสีบริสุทธิ์จำนวนมากได้
-
ด้วยแนวทางข้างต้น ทำให้เลเซอร์เดียวนั้นสามารถสร้างแสงได้ 80 สีในการส่งข้อมูล
-
แสงเลเซอร์ที่แผ่ออกมานี้ถูกแบ่งตาม Polarization ออกเป็น 2 ชุด ดังนั้นแต่ละสีจึงมี 2 Channel
-
เนื่องจากแสงที่ใช้ส่งนี้เป็นลักษณะ Pulse ดังนั้นจึงสามารถส่งข้อมูลได้ 4 ชุดตาม Time Slot ที่แตกต่างกันด้วยการใช้ Time Division Multiplexing
-
ดังนั้นแสงแต่ละสีจึงสามารถส่งข้อมูล Raw Data ได้ประมาณ 320Gbps และเมื่อรวมแสง 80 สีเข้าด้วยกัน ก็สามารถส่งข้อมูลได้ 25Tbps
-
สาย Fiber ที่ใช้นั้นมี 30 Core ดังนั้นแต่ละ Core ที่ส่งข้อมูลได้ประมาณ 35Tbps เมื่อทำงานรวมกันแล้วก็จะส่งข้อมูล Raw Data ได้ 768Tbps
-
เมื่อจัดการทำ Reldundancy เพื่อแก้ไข Error ที่อาจเกิดขึ้นในการส่งข้อมูล ก็ทำให้ Data Transfer Rate ลดลงเหลือ 661Tbps
อย่างไรก็ดี แต่ละ Data Stream ที่รับส่งด้วยวิธีการเหล่านี้ก็ต้องมีการทำ Modulation ของตัวเองเพื่อถอดข้อมูลออกมา ดังนั้นพลังงานที่ต้องใช้ในการประมวลผลข้อมูลนี้ก็ยังคงมีอยู่ แต่การส่งข้อมูลผ่านสาย Fiber นี้ก็สามารถประหยัดพลังงานได้มากทีเดียวเมื่อเทียบกับ Bandwidth ที่ได้กลับมา โดยตอนนี้ยังไม่มีข้อมูลเรื่องระยะทางที่สามารถใช้ในการรับส่งข้อมูลได้ แต่ในงานวิจัยก็ระบุด้วยว่าเทคนิคนี้จะสามารถทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้
ผู้ที่สนใจสามารถอ่านงานวิจัยฉบับเต็มได้ที่ https://www.nature.com/articles/s41566-018-0205-5 ครับ โดยต้องเป็นสมาชิกของเว็บ Nature.com ก่อนถึงอ่านได้ครับ
ที่มา: https://arstechnica.com/science/2018/08/661tbits-through-a-single-optical-fiber-the-mind-boggles/
