يمكن أن تأخذ الليزر خدمات النطاق العريض إلى أماكن لا تصل إليها الألياف الضوئية

في صناعة الإنترنت، تُعرف هذه المشكلة بمشكلة "الميل الأخير": ملايين الأشخاص والشركات حول العالم غير قادرين على الوصول إلى النطاق العريض لأنهم يفتقدون المرحلة الأخيرة من شبكة النطاق العريض، والتي تربط المستخدم بالعمود الفقري للإنترنت.

وغالباً ما تكون هذه البنية التحتية الحيوية، التي يتراوح طولها من بضع مئات الأقدام إلى بضعة أميال، مكلفة للغاية أو يصعب بناؤها، بسبب التحديات المتعلقة بالتضاريس أو لأنها ستخدم عدداً قليلاً جداً من المستخدمين - وهي مشاكل تمثل مشكلة أكبر في المناطق الريفية والنائية.

يمكن أن يأتي أحد الحلول من تقنية تسمى "بصريات الفضاء الحر" (FSO)، والتي تستخدم الليزر لنقل البيانات عبر الهواء. وقد ابتكرتها وكالة ناسا في الستينيات من القرن الماضي، وظلت لعقود من الزمن تمثل عاملاً محتملاً لتغيير قواعد اللعبة في البنية التحتية للإنترنت.

ومع ذلك، واجهت هذه التكنولوجيا دائمًا عقبة لا يمكن تجنبها: الطقس. فالضباب والمطر، بل حتى الاضطرابات الجوية البسيطة، كافية لتعطيل الإشارة، والتي تتطلب أيضًا خط رؤية مستقر ومباشر بين جهاز الإرسال والاستقبال. لذا، على الرغم من ميزة عدم الحاجة إلى أي ترخيص أو تنظيم، على عكس الإشارات اللاسلكية مثل الجيل الخامس، فإن النطاق العريض FSO لم يتحول بعد إلى واقع تجاري.

والآن، تقول شركة Attochron، ومقرها فيرجينيا، إنها مستعدة لإطلاق نسختها الخاصة منها - بعد أكثر من 20 عامًا من التطوير.

من خلال الضباب والمطر

تقول شركة Attochron، التي أكملت جولة تمويل بقيمة 15 مليون دولار في يوليو، إنها بدأت في إنتاج جهازها الرئيسي الذي يسمى ALTIS-7، والذي يتضمن جهاز استقبال وجهاز إرسال ويشبه بشكل غامض كاميرا أمنية. وتخطط الشركة لزيادة الإنتاج في أوائل العام المقبل استعدادًا لإطلاقه تجاريًا.

ولإثبات هذه التقنية، دخلت شركة أتوتوكرون في شراكة مع شركة الاتصالات لومن وشركة تجزئة لم يتم الكشف عن اسمها ضمن قائمة فورتشن 200، وذلك من أجل "إثبات المفهوم" لمدة ثلاثة أشهر. وقد امتدت وصلة الليزر على مسافة 1.5 ميل بسرعة 1.25 جيجابت في الثانية، وتقول الشركة إنها حققت سرعة قصوى تزيد قليلاً عن 10 جيجابت، وهو ما يوازي أسرع اتصال للألياف الضوئية للأعمال.

ولكن هذا الأمر استغرق وقتاً طويلاً. تأسست شركة Attochron في عام 2002، ولم تطلق بعد أي منتجات أو خدمات، وهو أمر يصفه الرئيس التنفيذي توم تشافي بأنه "مثال رائع على الإيمان بفكرة عظيمة لم يحن وقتها بعد." يقول شافي إنه بعد تلقي التمويل التأسيسي في عام 2004، تباطأت الأمور بسبب انهيار موقع دوت كوم، وظلت الشركة واقفة على قدميها من قبل الأصدقاء والعائلة.

ويتذكر شافي قائلاً: "هذا المستوى المتواضع من التمويل، الذي كان يبلغ أحياناً 50 ألف دولار أو 100 ألف دولار فقط لمدة عام كامل، كان عليه أن يدفع تكاليف كل شيء: الموظفون والاستشاريون وأجهزة الاختبار والقياس". "استمر هذا الوضع لمدة 10 سنوات، حتى أول تمويل من الأسهم الخاصة، وعلى الرغم من أنه كان مؤلماً، إلا أنه سمح لشركة Attochron ببناء أساس متين في فهم فيزياء (FSO) وبناء فريق من الذين لم يثنيهم الطريق الطويل."

وفي عام 2012، نقل تشافي الشركة إلى مقرها الحالي في ليكسينغتون بولاية فيرجينيا، والتي يمكن أن تشهد ضباباً كثيفاً وطقساً آخر صعباً بالنسبة إلى (FSO). "لدينا تطرف في سرعة الرياح وهطول الأمطار. ولكنني أريد أن أشدد على أنه، صدق أو لا تصدق، يوم جميل وصافٍ في الهواء هو أحد أصعب الأوقات لنشر الليزر".

ويوضح شافي أنه أثناء انتقال الليزر عبر الهواء، تؤثر التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة أو الرطوبة على الشعاع. و تقدم تقنية أتوتوكرون، بعبارات بسيطة، ابتكارين مقارنة بالمحاولات السابقة لنقل البيانات باستخدام الليزر: فهي تستخدم نبضات ضوئية قصيرة للغاية بدلاً من شعاع متواصل، وتستخدم طيفاً واسعاً من الضوء بدلاً من طيف ضيق، مما يسمح للإشارة بتحقيق استقرار أعلى بكثير.

"يقول شافي: "هذا هو الإنجاز الكبير الذي حققته أتوتوكرون. "لدينا ما يقرب من 60 أو 70 براءة اختراع ممنوحة وحوالي 200 براءة اختراع أخرى معلقة."

تحاول Attochron النجاح حيث فشل الآخرون. في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تصدرت شركة تُدعى Terabeam عناوين الصحف بخطتها لطرح تقنية مشابهة جداً في السوق، ولكنها لم تنجح أبداً. وتعمل شركة Alphabet، الشركة الأم لجوجل، حاليًا على مشروع النطاق العريض الأرضي القائم على الليزر يسمى Taara، ولكن بعد الاختبارات الناجحة في عام 2021، لم يتم إطلاقه تجاريًا بعد.

التمكين وليس الاستبدال

وفقًا لشافي، فإن مزايا ربط الميل الأخير بالليزر كثيرة، بدءًا من حقيقة أنه أرخص نسبيًا من مد كابلات الألياف البصرية. ويقول إن حزمة أجهزة أتوتوكرون النموذجية تكلف 30,000 دولار لوصلة 10 جيجابت، في حين أن البنية التحتية لكابلات الألياف الضوئية يمكن أن تكلف ما بين 250,000 دولار ومليون دولار لوصلة مخصصة، بالإضافة إلى أنها تتطلب عمليات ترخيص طويلة.

شريطة أن يتم الحفاظ على خط الرؤية (يقول شافي إنه يمكن وضع النظام على برج هاتف خلوي للمساعدة في ذلك)، لا تتطلب أجهزة إرسال أتوتكرون أي عملية تنظيمية قبل التثبيت. كما يمكن نشرها في "ساعات بدلاً من أشهر أو أكثر".

إن اتصال 10 جيجابت مقابل 30,000 دولار يفوق احتياجات وإمكانيات معظم الناس، وهذا هو السبب في أن الشركات هي السوق المستهدفة. ستبيع شركة Attochron الوصلات إلى مزودي خدمات النطاق العريض وشركات الاتصالات الذين سيقومون بتركيبها وفرض رسوم شهرية على الشركات التي ترغب في استخدامها.

كما تتطلع الشركة إلى ما هو أبعد من اتصال الميل الأخير للشركات، مستشهدةً باستخدامات في القطاع العسكري - حيث تكون الإشارة المرسلة بين جهاز الإرسال والاستقبال فقط آمنة، إذا كانت البيانات في الليزر فقط - أو الحالات التي تكون فيها السعة الراديوية محدودة بسبب ازدحام الطيف الراديوي، مثل الحالات القريبة من المطارات.

ويبقى أن نرى ما إذا كانت هذه التقنية تستحق الانتظار، لكن الخبراء يقولون إنها تنطوي على إمكانات.

وفقًا لحازم رفاعي، رئيس كرسي ويليامز للاتصالات والشبكات في جامعة أوكلاهوما، الذي لا يشارك في أتوتورك، هناك مزايا لاستخدام FSO. "وقال: "لا تحتاج إلى ترخيص من لجنة الاتصالات الفيدرالية. "يمكنك فقط وضع جهاز إرسال وجهاز استقبال وإطلاق الليزر بين الاثنين، وكل ما تحتاجه هو خط رؤية مباشر." ويضيف أنه على الورق، تقدم تقنية Attochron "تحسينًا كبيرًا على التقنيات الحالية"، وإذا تحققت، فستكون "إنجازًا جيدًا للغاية".

يقول جيمس أوزبورن، الأستاذ في قسم الفيزياء في جامعة دورهام في المملكة المتحدة، والذي لا يشارك أيضاً في شركة أتوتوركون، إن تقنية الشركة تبدو سليمة على الورق، على الرغم من أن التحديات التقنية لا تزال قائمة بسبب حقيقة أن نبضات الليزر التي تستخدمها سريعة جداً - أقصر بمليون مرة من النانو ثانية.

ويتساءل عما إذا كانت التقنية قد تكون معقدة للغاية بالنسبة للغرض الذي تخدمه، ويعتقد أن هناك حدوداً للسرعات التي يمكن أن تحققها. ومع ذلك، يضيف أن لها مزايا لأمن البيانات ويمكن أن تكون أكثر من مفيدة لسد الميل الأخير. وقال: "هذا الأمر يستحق المراقبة، لنرى إلى أين ستصل".

يوضح شافي أن أتوتوكرون لا تحاول أن تحل محل التقنيات الحالية. "تقترح بعض شركات FSO أنها يمكن أن تحل محل الألياف. نحن لا نقول ذلك - نحن نقول إننا مكملون لها". "إنها في الحقيقة تقنية تمكينية، وليست تقنية بديلة."