เตรียมบอกลาสายเคเบิลใยแก้ว สู่การส่งข้อมูลไร้สายผ่านเลเซอร์

เราทราบกันดีว่าการใช้งานระบบอินเทอร์เน็ตถือเป็นทั่วไปในชีวิตประจำวัน จากที่เคยเป็นเพียงอีกหนึ่งตัวเลือกในการสืบค้นและเข้าถึงข้อมูล ปัจจุบันนี่คือเครือข่ายที่ถูกยกระดับให้เป็นโครงสร้างพื้นฐาน และมีความสำคัญไม่แพ้การไฟฟ้าหรือประปา ถือเป็นส่วนสำคัญในการใช้ชีวิต

 

          แน่นอนการใช้งานอินเทอร์เน็ตทั่วไปเราอาจคุ้นเคยกับ สายเคเบิลใยแก้ว หนึ่งในตัวกลางการส่งสัญญาณที่ช่วยให้เราส่งผ่านข้อมูลแสงในปริมาณมากอย่างรวดเร็ว ถือเป็นอีกหนึ่งโครงสร้างสำคัญของระบบอินเทอร์เน็ต ที่จะชี้วัดทั้งความเร็ว ปริมาณ และความเสถียรในการส่งข้อมูล ถือเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงในปัจจุบัน

 

           ล่าสุดเริ่มมีแนวทางการพัฒนาครั้งใหม่ที่ช่วยให้เราส่งข้อมูลไร้สายผ่านเลเซอร์ อาจช่วยให้เคเบิลใยแก้วกลายเป็นของตกยุคและไม่มีความจำเป็นอีกต่อไป

 

 

จุดเด่นและจุดด้อยของการส่งข้อมูลผ่านเคเบิลใยแก้ว

 

          สายเคเบิลใยแก้วนำแสง หรือ Fiber optic ถือเป็นตัวกลางในการส่งสัญญาณข้อมูลที่ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะ ผลิตจากแก้วความบริสุทธิ์สูงที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กกว่าเส้นผม ถูกผลิตขึ้นมาทดแทนสายส่งสัญญาณแบบเดิมจากวัสดุโลหะ ซึ่งมักประสบปัญหาการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารอบนอก จึงมักเกิดการติดขัดหรือเสียหายของข้อมูลที่ส่งผ่านได้ง่าย

 

          จุดเด่นของสายเคเบิลใยแก้วนี้คือ คุณสมบัติในการส่งผ่านข้อมูลแสงจากจุดหนึ่งสู่อีกจุดหนึ่งโดยมีการสูญเสียน้อยมาก สามารถส่งผ่านข้อมูลได้ด้วยระดับความเร็วเทียบเท่าแสงอย่างรวดเร็ว น้ำหนักเบา อายุการใช้งานยาวนาน เหมาะสมในการใช้งานส่งข้อมูลปริมาณมากในระยะทางไกล ทั้งยังมีความเสถียรสูงเพราะโอกาสในการถูกรบกวนจากภายนอกน้อยมาก

 

          ปัจจุบันสายเคเบิลใยแก้วถือเป็นสายส่งสัญญาณหลักที่ได้รับความนิยมใช้งานแพร่หลาย ทั้งในอาคารบ้านเรือน บริษัทห้างร้าน หรือแม้แต่ผู้ให้บริการระดับประเทศ ล้วนพึ่งพาโครงข่ายเคเบิลใยแก้วในการเชื่อมโยงและส่งผ่านข้อมูลทั้งสิ้น ถือเป็นหัวใจหลักของระบบโทรคมนาคมและอินเทอร์เน็ตในปัจจุบัน

 

          กระนั้นระบบนี้เองก็ยังมีข้อจำกัดในบางด้านโดยเฉพาะตัวเคเบิลใยแก้วเอง แม้มีอายุการใช้งานยาวนานแต่มีความยืดหยุ่นต่ำ จึงอาจเกิดการแตกหักชำรุดได้หากมีแรงกระทำจากภายนอก เมื่อเป็นแบบนั้นการส่งต่อข้อมูลอาจเกิดการติดขัด โดยเฉพาะเคเบิลใยแก้วใต้ทะเล

 

          การซ่อมแซมสายเคเบิลใยแก้วใต้ทะเลต้องใช้ช่างที่มีความชำนาญและงบประมาณสูง ด้วยเหตุนี้เมื่อเกิดความเสียหายขึ้นกับสายเคเบิลใยแก้วใต้ทะเล จึงทำให้อินเทอร์เน็ตเกิดอาการหนืดหรือช้าและต้องใช้ระยะเวลาในการแก้ไขนานนับเดือน ถือเป็นเรื่องสร้างความหงุดหงิดรำคาญใจอยู่ไม่น้อย

 

          ล่าสุดจึงเริ่มมีการพัฒนาแนวทางส่งข้อมูลไร้สายผ่านเลเซอร์ขึ้นมา

 

 

แนวทางการส่งผ่านข้อมูลไร้สายผ่านแสงเลเซอร์

 

          ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก สถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิส ซูริค(ETH Zurich) ที่ทำการพัฒนาระบบการส่งข้อมูลรูปแบบใหม่ผ่านเครือข่ายดาวเทียมวงโคจรต่ำ ซึ่งจะช่วยให้เราสามารถส่งผ่านข้อมูลแสงขนาดหลายสิบ TB/s โดยอาศัยเพียงแสงเลเซอร์ ถือเป็นอีกหนึ่งทางที่อาจพลิกโฉมระบบโทรคมนาคมโดยสิ้นเชิง

 

          ดังที่กล่าวไปข้างต้นโครงสร้างพื้นฐานของระบบอินเทอร์เน็ตอาศัยการพึ่งพาสายเคเบิลใยแก้ว โดยเคเบิลใยแก้วมีขีดความสามารถในการส่งข้อมูลถึง 100 TB/s การเชื่อมต่อผ่านสายเคเบิลใยแก้วในปัจจุบันสามารถทำได้แม้เป็นการส่งข้อมูลข้ามทวีป ด้วยการติดตั้งสายเคเบิลใยแก้วใต้ทะเล

 

          ปัจจุบันมีการวางเครือข่ายเคเบิลใยแก้วใต้ทะเลอยู่กว่า 50 เส้นทั่วโลก แต่จากการขยายตัวของข้อมูลและระบบอินเทอร์เน็ตก็ดูยังไม่เพียงพอ และด้วยข้อจำกัดในการวางโครงสร้างพื้นฐานรูปแบบนี้มีต้นทุนสูงมาก เคเบิลใยแก้วใต้ทะเลแต่ละเส้นต้องใช้เงินหลายร้อยล้านดอลลาร์ ยังไม่รวมค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงมหาศาล ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาคอขวดในไม่ช้า

 

          ด้วยเหตุนี้จึงเริ่มมีแนวคิดในการผลักดันและสร้างรูปแบบการส่งข้อมูลไร้สายซึ่งจะช่วยประหยัดต้นทุนลงมาก

 

          แน่นอนเมื่อพูดถึงอินเทอร์เน็ตไร้สายเจ้าแรกที่ทุกคนต่างพากันนึกถึงย่อมเป็น Starlink เครือข่ายอินเทอร์เน็ตไร้สายของทาง SpaceX กลไกการทำงานของระบบจะอาศัยคลื่นวิทยุชนิดอ่อนกว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการส่งผ่านข้อมูล และอาศัยดาวเทียมจำนวนมหาศาลบนชั้นบรรยากาศในการส่งและขยายข้อมูลแทน

 

          ในขณะที่ระบบของพวกเขาจะอาศัยการส่งผ่านข้อมูลจากแสงเลเซอร์ ซึ่งสามารถส่งผ่านข้อมูลปริมาณมากได้แม้ในระยะทางไกล อาศัยเพียงสถานีส่ง ดาวเทียมที่ใช้ในการกระจายสัญญาณ และสถานีรับภาคพื้นดิน ผ่านชิปชนิดพิเศษและกระจกขนาดเล็กนับ 100 ชิ้นที่ได้รับการประกอบเข้าหากัน เพื่อทำการรวบรวมและรองรับข้อมูลแสงที่ส่งผ่านมาจากอวกาศ

 

          จากการทดลองใช้งานระบบส่งข้อมูลผ่านเลเซอร์ ระหว่างยอดเขา Jungfraujoch และเมือง Bern ในสวิตเซอร์แลนด์ ที่ระยะห่างกันราว 53 กิโลเมตร พวกเขาพบว่าสามารถส่งผ่านข้อมูลผ่านระบบอินเทอร์เน็ตได้อย่างราบรื่น โดยสามารถทำความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุดผ่านช่องทางนี้ได้ราว 40TB/s เลยทีเดียว

 

          นอกจากนี้พวกเขาไม่ใช่เจ้าเดียวที่มีแนวคิดส่งข้อมูลผ่านเลเซอร์ Alphabet บริษัทแม่ของ Google ก็พัฒนาแนวคิดนี้ในโครงการ Taara ร่วมมือกับ Bharti Airtel ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตรายใหญ่ของอินเดีย เพื่อให้บริการอินเทอร์เน็ตในพื้นที่ห่างไกลโดยไม่ต้องอาศัยเคเบิลใยแก้ว โดยจะเริ่มจากให้บริการหมู่บ้านขนาดเล็กทั่วอินเดีย ก่อนขยายตัวไปอีกใน 13 ประเทศ

 

          ข้อจำกัดที่ต้องได้รับการแก้ไขอย่างเร่งด่วนคือ ปัญหาในด้านการส่งข้อมูลที่อาจถูกรบกวน ด้วยแสงเลเซอร์มีโอกาสได้รับผลกระทบสูงจากการส่งผ่านชั้นบรรยากาศ จากปัญหาภัยธรรมชาติแบบต่างๆ ทั้งหิมะ, เถ้าภูเขาไฟ, ไอน้ำในฤดูร้อน หรือแม้แต่แสงไฟตามธรรมชาติเอง จึงจำเป็นต้องมองหาแนวทางเพิ่มความเสถียรกันต่อไป

 

 

 

          จริงอยู่เมื่อเปรียบเทียบกับสายเคเบิลใยแก้วใต้ทะเล การส่งข้อมูลผ่านเลเซอร์ยังด้อยกว่า ทั้งในด้านความเร็วการส่งข้อมูลและความเสถียร กระนั้นก็ปฏิเสธไม่ได้ว่าการส่งผ่านข้อมูลผ่านเลเซอร์ จะช่วยประหยัดต้นทุนในการวางโครงสร้างพื้นฐานทั้งจากเคเบิลใต้ทะเล และลดปัญหาขยะอวกาศที่จะเกิดขึ้นจากดาวเทียมจำนวนมหาศาลจากโครงการ SpaceX

 

          นี่จึงถือเป็นอีกแนวทางในการส่งข้อมูลและระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตที่อาจได้รับความนิยมในอนาคต

 

 

 

          ที่มา

 

          https://personet.co.th/fiber-optic-advantages-disadvantages/

 

          https://www.1belief.com/article/what-is-fiber-optic/

 

          https://interestingengineering.com/innovation/eth-zurich-send-data-lasers