倫敦大學(xué)學(xué)院研究人員發(fā)明的新型光纖寬帶技術(shù)具有無(wú)與倫比的速度、容量和可靠性，可以為無(wú)人駕駛汽車和無(wú)人機(jī)等未來(lái)應(yīng)用提供所需的連接。
這項(xiàng)研究于8月28日發(fā)表在《自然電子》雜志上，描述了稱為頻率參考復(fù)用的新型電信技術(shù)如何提供比現(xiàn)有最佳全光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)高20倍的容量以及比當(dāng)前典型英國(guó)家庭寬帶速度高65倍的技術(shù)。以及近乎保證的連接和低延遲。
【資料圖】
電信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行至關(guān)重要——它們相當(dāng)于承載數(shù)據(jù)的道路，將我們連接到云。最好的網(wǎng)絡(luò)使用光纖電纜來(lái)傳輸和接收信息。對(duì)于在英國(guó)各地推出的新型全光纖寬帶，時(shí)分復(fù)用(TDM)是用于管理流量的最常用技術(shù)，它將多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)組合成一個(gè)信號(hào)。每個(gè)用戶都被分配了短時(shí)隙，在數(shù)據(jù)在目的地重新組裝之前，他們的數(shù)據(jù)可以以小塊的形式傳輸。
TDM的關(guān)鍵問(wèn)題是每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)需要等待一個(gè)時(shí)隙才能通過(guò)光纖傳輸，就像汽車等待紅綠燈才能繼續(xù)行駛一樣。就目前的技術(shù)而言，這種方法對(duì)于協(xié)調(diào)通過(guò)光纖的傳輸是必要的，但這也限制了可用的數(shù)據(jù)容量并增加了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。
英國(guó)最快的全光纖寬帶服務(wù)可提供每秒1千兆位(Gb/s)的下載速度，但上傳速度通常要慢得多。近年來(lái)，隨著光纖連接遍布全國(guó)各地的家庭和企業(yè)，全光纖寬帶的使用量急劇增加，但對(duì)于大多數(shù)英國(guó)寬帶用戶來(lái)說(shuō)，進(jìn)入其家庭的線路的最后部分仍然是較舊、速度較慢的銅纜接線。
因此，2022年9月英國(guó)的平均寬帶速度僅為65.3兆比特每秒(Mb/s)。
從流媒體點(diǎn)播娛樂(lè)的興起到自COVID-19大流行以來(lái)在家工作的人們使用視頻會(huì)議的增加，對(duì)更快的速度和更可靠的連接的需求也大幅增加。但未來(lái)的某些應(yīng)用，例如無(wú)人駕駛汽車網(wǎng)絡(luò)，將需要更高的速度和近乎有保障的連接才能安全高效地運(yùn)行。
在這項(xiàng)研究中，倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員開發(fā)了頻率參考復(fù)用技術(shù)，以克服TDM等當(dāng)前方法的延遲和帶寬限制。
他們使用光學(xué)和時(shí)鐘頻率同步，通過(guò)頻率梳和信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，為每個(gè)用戶提供專用的光學(xué)通道。通過(guò)這種新方法，每個(gè)用戶都擁有自己專用車道的數(shù)字等效物，可以與云進(jìn)行通信，而無(wú)需在紅綠燈處等待。作為概念驗(yàn)證，他們建立了一個(gè)頻率參考復(fù)用系統(tǒng)，為最多64個(gè)用戶提供每用戶高達(dá)4.3Gb/s的速度(或所有用戶的聚合速度為240Gb/s)。
作者希望頻率參考復(fù)用能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前典型英國(guó)寬帶的20倍以上的容量和65倍以上的速度。由于用戶數(shù)據(jù)是并行發(fā)送和接收的，因此可以減少其他方法出現(xiàn)的延遲、功耗和容量問(wèn)題。這有可能降低未來(lái)全光纖寬帶的成本，并提高每個(gè)云用戶的網(wǎng)絡(luò)可用性和速度。
該研究的資深作者、倫敦大學(xué)學(xué)院電子與電氣工程系副教授劉志新表示：“一些技術(shù)評(píng)論員預(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，無(wú)人駕駛汽車和無(wú)人機(jī)車隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)將全部由云端控制?！半娦呕A(chǔ)設(shè)施無(wú)法滿足此類進(jìn)步，因此需要保證連接、最小延遲、同步時(shí)鐘和大幅提高的速度。我們的研究表明，頻率參考復(fù)用方法可以升級(jí)我們的光纖基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足這些技術(shù)需求。”
“從短期來(lái)看，該技術(shù)有潛力以較低的基礎(chǔ)設(shè)施成本提供更好的家庭寬帶服務(wù)。”