新激光技術或在偏遠地區解決光纖無法覆蓋難題

10月11日消息，互聯網行業中有個所謂的“最後一公里”難題：全球數百萬人和企業無法接入寬帶，只因爲他們缺少能連接互聯網骨幹網的最後一段網絡。

這段關鍵連接網絡的長度可能從幾米到幾公里不等，但由於地形障礙或用戶數量較少，導致建設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“自由空間光通信”(FSO)技術，它利用激光在空中傳輸數據。這種技術是美國國家航空航天局（NASA）在20世紀60年代率先研發的，幾十年來被視爲有望改變互聯網基礎設施的關鍵技術。

然而，這項技術一直面臨着不可避免的障礙：天氣。霧、雨，甚至是普通的空氣湍流都足以干擾信號，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寬帶不像5G等無線電信號那樣需要許可或監管，但迄今爲止尚未實現商業化。

現在，總部位於美國弗吉尼亞州的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1500萬美元的融資。該公司表示，已經開始小批量生產主要硬件產品ALTIS-7，其中包括一個接收器和一個發射器，外觀類似監控攝像頭。Attochron計劃明年初提高產量，爲商業發佈做準備。

爲了演示這項技術，Attochron與電信公司Lumen和一家未具名的財富200強零售商合作，進行了爲期三個月的概念驗證實驗。這條激光鏈路在1.5英里（約合2.4公里）的距離上實現1.25Gbps的網絡傳輸速度。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。

這一成果得來不易。Attochron成立於2002年，迄今尚未發佈任何產品或服務，首席執行官湯姆·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，互聯網泡沫破裂的餘波使Attochron的發展放緩，靠朋友和家人的支持才得以維持。

他回憶道：“運營資金通常很低，有時全年只有5萬或10萬美元，還得用來支付人員、顧問、測試和測量硬件等所有開支。”“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弗吉尼亞州列剋星敦的基地，這裡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激光傳播最困難的時候。”

查菲解釋說，當激光在空氣中傳播時，溫度或溼度的輕微變化都會影響光束。簡而言之，與以往使用激光傳輸數據的嘗試相比，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，這使得信號穩定性大大提升。

“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，一家名爲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、肯尼亞和斐濟等十幾個國家的農村地區，通過名爲Taara的項目爲當地終端用戶部署了幾百條激光寬帶。

輔助而非替代

查菲認爲，用激光解決“最後一英里”的問題有很多優勢，首先它比鋪設光纖電纜便宜得多。他說，一個典型的Attochron硬件包只需要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，且審批流程耗時較長。

查菲說，系統可以安裝在無線通信基站上，部署Attochron發射器無需任何審批流程，只要保證視線不被阻擋。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連接也超出了大多數人的需求和承受範圍，因此企業纔是Attochron的目標市場。Attochron將把這些設備賣給寬帶提供商和運營商，由他們安裝部署，並向用戶收取月費。

Attochron還將目光瞄準了“最後一英里”以外連接的應用場景。比如說軍事領域，如果數據僅通過激光傳輸，那麼在發射器和接收器之間傳輸信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，但專家認爲它具有一定潛力。

俄克拉何馬大學(University of Oklahoma電信與網絡專業教授哈澤姆·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信委員會（FCC）的許可，”雷法伊說，“你只需在發射器和接收器之間發射激光。所需要的只是一條直視通道。”他補充說，理論上，Attochron的技術較現有技術有“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項目。他認爲這家公司的技術理論上看起來很合理，但仍存在技術挑戰，因爲其中使用的激光脈衝持續時間極短，比納秒還要短一百萬倍。

他質疑這項技術是否會因爲過於複雜而不適用於目標用途，並認爲能達到的傳輸速度可能存在侷限性。不過奧斯本也認爲，這項技術在數據安全方面有優勢，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。”（辰辰）