新雷射技術或在偏遠地區解決光纖無法覆蓋難題
網路產業中有個所謂的「最後一公里」難題:全球數百萬人和企業無法接入寬頻,只因為他們缺少能連接網路骨幹網路的最後一段網路。這段關鍵連結網路的長度可能從幾公尺到幾公里不等,但由於地形障礙或使用者數量較少,導致建造成本過高或難度較大。在農村和偏遠地區,這些問題更加突出。
一個可能的解決方案是「自由空間光通訊」(FSO)技術,它利用雷射在空中傳輸資料。這種技術是美國國家航空暨太空總署(NASA)在1960年代率先研發的,幾十年來被視為有望改變網路基礎設施的關鍵技術。
然而,這項技術一直面臨著不可避免的障礙:天氣。霧、雨,甚至是普通的空氣湍流都足以乾擾訊號,而且發射器和接收器之間需要保持穩定的直線視距。因此,儘管FSO寬頻不像5G等無線電訊號那樣需要許可或監管,但迄今尚未實現商業化。
現在,總部位於美國維吉尼亞州的Attochron公司表示,經過20多年的開發,他們準備推出自己的商業版服務。
穿越霧和雨的挑戰
今年7月份,Attochron完成一輪總額1,500萬美元的融資。該公司表示,已經開始小批量生產主要硬體產品ALTIS-7,其中包括一個接收器和一個發射器,外觀類似監視攝影機。 Attochron計劃明年初提高產量,為商業發布做準備。
為了展示這項技術,Attochron與電信公司Lumen和一家未具名的財富200強零售商合作,進行了為期三個月的概念驗證實驗。這條雷射鏈路在1.5英里(約2.4公里)的距離上實現1.25Gbps的網路傳輸速度。 Attochron表示,最高速度已超過10Gbps,與最快的光纖業務傳輸速度相當。
這一成果來不易。 Attochron成立於2002年,迄今尚未發布任何產品或服務,執行長湯姆·查菲(Tom Chaffee)稱這是「堅信尚未實現好創意的典型例子」。查菲說,在2004年獲得天使輪投資後,網路泡沫破裂的餘波使Attochron的發展放緩,靠朋友和家人的支持才得以維持。
他回憶道:「營運資金通常很低,有時全年只有5萬或10萬美元,還得用來支付人員、顧問、測試和測量硬體等所有開支。」「這種情況持續了10年時間,直到公司獲得第一筆私募股權融資,雖然過程很艱難,但它讓Attochron在理解FSO物理學原理方面打下了堅實基礎,並打造出一支不畏漫長挑戰的團隊。
2012年,查菲將公司遷至現今位於維吉尼亞州列剋星敦的基地,有時會出現濃霧和其他對FSO不利的天氣。 「我們這裡的風速和降雨量變化都很大。」他說,但我想強調的是,不管你信不信,天氣晴朗的日子反而是雷射傳播最困難的時候。 」
查菲解釋說,當雷射在空氣中傳播時,溫度或濕度的輕微變化都會影響光束。簡而言之,與以往使用雷射傳輸資料的嘗試相比,Attochron的技術有兩方面創新:使用超短脈衝光,而不是連續光束;採用寬光譜而不是窄光譜,這使得訊號穩定性大大提升。
「這是Attochron的重大突破,」查菲說。 “我們目前大約有60或70項授權專利,還有大約200項正在申請。”
Attochron試圖在前人失敗的地方取得成功。 21世紀初,一家名為Terabeam的公司因計劃將類似技術推向市場而備受關注,但最終未能成功。谷歌母公司Alphabet表示,已經在印度、肯亞和斐濟等十幾個國家的農村地區,透過名為Taara的計畫為當地終端用戶部署了數百條雷射寬頻。
輔助而非替代
查菲認為,用雷射解決「最後一哩路」的問題有很多優勢,首先它比鋪設光纖電纜便宜得多。他說,典型的Attochron硬體套件只需要3萬美元就能實現10Gbps的連接鏈路,而光纖電纜基礎設施的成本則在25萬到100萬美元之間,且批准流程耗時較長。
查菲說,系統可以安裝在無線通訊基地台上,部署Attochron發射器無需任何審批流程,只要確保視線不會被阻擋。他還表示,這些設備可以在「幾個小時內完成部署,而不是幾個月或更長時間」。
但3萬美元的10Gbps連線也超出了多數人的需求和承受範圍,因此企業才是Attochron的目標市場。 Attochron將把這些設備賣給寬頻供應商和營運商,由他們安裝部署,並向用戶收取月費。
Attochron也將目光瞄準了「最後一哩路」以外連接的應用場景。比如說軍事領域,如果資料僅透過雷射傳輸,那麼在發射器和接收器之間傳輸訊號可以實現高度安全性。此外這項技術還可以部署在機場附近,應對無線電頻譜資源緊張導致容量有限的情況。
這項技術是否值得等待還有待觀察,但專家認為它具有一定潛力。
俄克拉荷馬大學(University of Oklahoma電信與網路專業教授哈澤姆·雷法伊(Hazem Refai)雖然沒有參與Attochron的項目,但他表示,使用FSO有其優勢。「無需獲得美國聯邦通訊委員會( FCC)的許可,」雷法伊說,「你只需在發射器和接收器之間發射雷射。有“很大改進”,如果實現,這將是一項“非常好的成就”。
英國杜倫大學物理系教授詹姆斯‧奧斯本(James Osborn)也沒有參與Attochron計畫。他認為這家公司的技術理論上看起來很合理,但仍存在技術挑戰,因為其中使用的雷射脈衝持續時間極短,比納秒還要短一百萬倍。
他質疑這項技術是否會因為過於複雜而不適用於目標用途,並認為能達到的傳輸速度可能有其限制。不過奧斯本也認為,這項技術在資料安全方面有優勢,而且在解決「最後一公里」的問題方面非常有用。 「這項技術值得關注,看看它會發展到什麼程度,」奧斯本說。
查菲明確表示,Attochron並不打算取代現有技術。 “一些FSO公司聲稱他們可以取代光纖。我們不是這麼說的,而是說我們是補充性的。”查菲說,“這實際上是一種賦能技術,而不是替代技術。”