Đột phá trong công nghệ cáp quang khi truyền dữ liệu với tốc độ kỷ lục lên tới 402 Tbps

Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Aston (Vương quốc Anh) vừa tạo nên một bước đột phá trong lĩnh vực truyền thông khi đạt tốc độ truyền dữ liệu bằng cáp quang lên tới 402 Tbps, nhanh hơn khoảng 1,6 triệu lần so với kết nối Internet tại nhà hiện nay.

Thành tựu này mở ra những khả năng vô hạn cho việc truyền tải dữ liệu lớn, từ việc xem video 8K mượt mà cho đến các ứng dụng thực tế ảo phức tạp. Tuy nhiên, để đưa công nghệ này vào ứng dụng thực tế, các nhà khoa học vẫn còn nhiều thách thức phải vượt qua.

Để đạt được tốc độ ấn tượng này, các nhà khoa học đã khai thác tất cả các bước sóng được sử dụng trong công nghệ cáp quang thương mại thay vì chỉ sử dụng 1 hoặc 2 bước sóng như hiện nay. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trong một báo cáo kỹ thuật của Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông quốc gia Nhật Bản (NICT).

Theo ước tính, kỷ lục về tốc độ truyền dữ liệu bằng công nghệ cáp quang lần này nhanh hơn 25% so với kỷ lục trước đó do chính nhóm các nhà khoa học này thiết lập vào tháng 3 vừa qua. Trong các thí nghiệm trước đó, họ đã đạt tốc độ 301 Tbps bằng cách sử dụng bốn trong số sáu bước sóng trong cáp quang.

Liên quan đến vấn đề này, ông Ian Phillips, giảng viên về điện tử và kỹ thuật máy tính tại Đại học Aston cho biết trong một tuyên bố rằng: “Phát hiện này có thể giúp tăng dung lượng trên một sợi cáp quang đơn lẻ, giúp thế giới có một hệ thống hiệu suất cao hơn. Công nghệ mới được phát triển dự kiến ​​sẽ đóng góp đáng kể vào việc mở rộng dung lượng truyền thông của cơ sở hạ tầng truyền thông quang khi nhu cầu về các dịch vụ dữ liệu trong tương lai tăng lên nhanh chóng”.

Để đạt được kỷ lục mới này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng hệ thống truyền dẫn quang học đầu tiên trên thế giới trải dài trên cả 6 bước sóng được sử dụng trong truyền thông cáp quang, bao gồm băng tần 0 (bước sóng 1.260-1.360 nm), băng tần E (bước sóng 1.360-1.460 nm), băng tần S (bước sóng 1.460-1.530 nm), băng tần C (bước sóng 1.530-1.565 nm), băng tần L (bước sóng 1.565-1.625 nm) và băng tần U (bước sóng 1.625-1.675 nm).

Báo cáo nghiên cứu của các nhà khoa học cho biết, hầu hết các kết nối cáp quang thương mại hiện tại truyền dữ liệu bằng cách sử dụng các băng C và L, có bước sóng nằm trong khoảng từ 1.530 nm đến 1.625 nm, vì chúng là những băng tần cho phép truyền tải dữ liệu ổn định nhất, nghĩa là lượng dữ liệu bị mất trong quá trình truyền dẫn là ít nhất. Tuy nhiên, do nhu cầu truyền tải dữ liệu ngày càng lớn, các băng tần này không đáp ứng được nhu cầu, có nghĩa là cần phải sử dụng các băng tần mới.

Điều quan trọng ở trong nghiên cứu đột phá này là các nhà khoa học đã đạt được tốc độ kỷ lục 402 Tbps trên các sợi cáp quang tiêu chuẩn thương mại, có nghĩa là không cần phải sử dụng các sợi cáp quang chuyên dụng.

Hiện nay, công nghệ cáp quang được sử dụng trong mọi kết nối băng thông rộng tốc độ cao, hoạt động bằng cách phản xạ các chùm ánh sáng dọc theo mặt trong của các sợi thủy tinh. So với cáp đồng vốn phổ biến trước đây, cáp quang cho tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn, ít bị mất dữ liệu hơn và có thể truyền một lượng lớn dữ liệu cùng một lúc.

Một trong những lợi thế lớn nhất của cáp quang là ánh sáng có thể truyền qua chúng ở nhiều bước sóng khác nhau. Các tín hiệu được truyền tải qua các băng tần khác nhau trong quang phổ hồng ngoại không gây nhiễu lẫn nhau khi truyền qua cáp. Điều này có nghĩa là cáp quang có thể truyền nhiều tín hiệu cùng một lúc, giúp tăng đáng kể lượng dữ liệu có thể truyền tải tại bất kỳ thời điểm nào.

Công ty truyền thông và dịch vụ phát trực tuyến đa quốc gia Netflix khuyến nghị người dùng nên có băng thông tối thiểu là 3 Megabit mỗi giây (Mbps) để truyền phát nội dung độ nét cao mà không bị gián đoạn. Như vậy, tốc độ mà các nhà nghiên cứu đạt được trong thử nghiệm này nhanh hơn 100 triệu lần so với tốc độ được Netflix khuyến nghị.

Trong khi đó, theo một nghiên cứu của Tập đoàn Kiểm toán đa quốc gia Deloitte, một hộ gia đình gồm 5 người có thể chỉ cần băng thông không quá 50 Mbps. Ngay cả một hộ gia đình có 4 người, trong đó 3 người tải video 4K và tải xuống nội dung cùng lúc cũng chỉ cần băng thông hơn 314 Mbps.

Như vậy, với tốc độ đạt được trong nghiên cứu này, dữ liệu từ hàng triệu hộ gia đình có thể được truyền qua một sợi quang mà không có bất kỳ sự chậm trễ nào.