Cáp quang lõi rỗng vừa đạt cột mốc đáng chú ý tại Trung Quốc, khi YOFC, China Telecom và Dekoli công bố thử nghiệm truyền dữ liệu 51,3 Tb/s qua quãng đường 206,5 km mà không cần tái tạo tín hiệu. Kết quả này được xem là bước tiến quan trọng trong bối cảnh hạ tầng mạng cho AI ngày càng trở thành điểm nghẽn.

Yangtze Optical Fiber and Cable Joint Stock Limited Company, thường gọi là YOFC, cho biết họ đã hoàn tất thử nghiệm thực địa đầu tiên với hệ thống hollow-core fiber WDM đạt 1,2 Tb/s trên mỗi bước sóng qua một đoạn truyền siêu dài không dùng bộ lặp. Thử nghiệm được thực hiện cùng China Telecom và nhà sản xuất thiết bị quang Dekoli.

Tổng dung lượng truyền đạt 51,3 Tb/s trên khoảng cách 206,5 km, tương đương khoảng 128 dặm, mà không cần tái tạo tín hiệu giữa đường. Theo các đơn vị tham gia, đây là kỷ lục mới về hiệu năng dung lượng – khoảng cách của WDM không dùng bộ lặp và không dùng bộ khuếch đại bơm từ xa.

Điểm đáng chú ý là hệ thống chỉ sử dụng khuếch đại bằng erbium-doped fiber amplifier, thường gọi là EDFA. Việc đạt dung lượng lớn trên khoảng cách hơn 200 km trong điều kiện mạng thực tế, thay vì chỉ trong phòng thí nghiệm, là yếu tố khiến thử nghiệm này được chú ý.

Trước đó, China Telecom từng trình diễn tốc độ 1,2 Tb/s trên một bước sóng vào tháng 7/2024, nhưng khoảng cách chỉ là 20 km. Một số nghiên cứu khác cũng từng đưa hollow-core fiber vượt hơn 300 km không dùng bộ lặp, song ở dung lượng thấp hơn nhiều. Vì vậy, kết hợp được tốc độ cao, khoảng cách dài và kiểu khuếch đại thông thường là điểm mới trong công bố lần này.

Hollow-core fiber là một dạng cáp quang thế hệ mới, trong đó ánh sáng được dẫn qua một kênh chứa không khí thay vì lõi thủy tinh silica như cáp quang truyền thống. Vì ánh sáng di chuyển trong không khí nhanh hơn trong thủy tinh, công nghệ này có thể giảm độ trễ, đồng thời hạn chế một số méo phi tuyến và tán sắc vốn tồn tại trong sợi quang lõi đặc.

YOFC từng tuyên bố công nghệ của họ có thể giảm 31% độ trễ, tăng 47% tốc độ truyền và gần như loại bỏ phi tuyến quang so với sợi quang truyền thống. Nếu các lợi thế này được thương mại hóa ở quy mô lớn, hollow-core fiber có thể trở thành một nền tảng quan trọng cho mạng dữ liệu tốc độ cao trong kỷ nguyên AI.

Tuy nhiên, điểm yếu lâu nay của cáp quang lõi rỗng là suy hao. So với sợi silica đã được tối ưu trong nhiều thập niên, hollow-core fiber thường có mức suy hao cao hơn, khiến tín hiệu cần được khuếch đại sớm hơn. Thử nghiệm lần này cho thấy giới hạn đó đang được thu hẹp, ít nhất trong một số điều kiện triển khai thực tế.

Các bên tham gia cho biết họ đạt kết quả nhờ hai hướng cải tiến chính. Ở cấp hệ thống, nhóm thử nghiệm dùng cơ chế tối ưu tự phát triển để phân bổ tốc độ và công suất cho từng bước sóng. Thay vì buộc mọi kênh hoạt động ở cùng tốc độ và cùng công suất, hệ thống điều chỉnh từng kênh theo điều kiện đường truyền.

Cách làm này cho phép truyền hỗn hợp với nhiều tốc độ dữ liệu, khoảng cách kênh và mức công suất khác nhau. Theo nhóm thử nghiệm, cơ chế đó giúp giảm tổn thất dung lượng do các đỉnh hấp thụ khí trong lõi rỗng, một đặc điểm riêng của việc dẫn ánh sáng qua không khí thay vì thủy tinh.

Ở phần cứng, nhóm nghiên cứu xây dựng bộ khuếch đại công suất cao dùng kiến trúc hai khối khuếch đại mắc tầng và thiết kế pha tạp đa nguyên tố. Hệ thống đạt công suất đầu ra tối đa 33,5 dBm, khoảng 2,24 W, đồng thời duy trì độ lợi tương đối phẳng trên dải hoạt động.

Vì truyền công suất cao trên một tuyến quang thực tế luôn có rủi ro hỏng hóc, hệ thống được trang bị các cơ chế an toàn như phát hiện bất thường công suất trên đường quang, tự động ngắt liên động và phản hồi theo cảnh báo. Những lớp bảo vệ này nhằm phát hiện lỗi sớm trước khi thiết bị bị hư hại.

Ý nghĩa của thử nghiệm gắn trực tiếp với làn sóng xây dựng hạ tầng AI. Khi các cụm GPU ngày càng lớn, mạng kết nối bên trong trung tâm dữ liệu và giữa các trung tâm dữ liệu đang trở thành điểm nghẽn quan trọng. Dung lượng lớn và độ trễ thấp của hollow-core fiber có thể giúp di chuyển khối lượng dữ liệu khổng lồ phục vụ huấn luyện và suy luận AI hiệu quả hơn.

Độ trễ thấp cũng cho phép các nhà vận hành đặt trung tâm dữ liệu xa hơn khỏi những khu vực đắt đỏ hoặc bị giới hạn nguồn điện mà không đánh đổi quá nhiều về tốc độ truyền. Ngoài AI, công nghệ này cũng có tiềm năng trong các lĩnh vực nhạy với độ trễ như giao dịch tài chính.

Ở phương Tây, hollow-core fiber cũng đang thu hút đầu tư lớn. Microsoft từng mua lại Lumenisity vào năm 2022, sau đó ký các thỏa thuận sản xuất với Corning và Heraeus để mở rộng ứng dụng trong Azure. AWS cũng phát triển công nghệ hollow-core fiber riêng và tuyên bố có thể giảm khoảng 30% độ trễ so với cáp quang tiêu chuẩn.

Điểm đáng chú ý là tiến bộ của Trung Quốc trong lĩnh vực này hiện phần lớn nằm ngoài chuỗi cung ứng phương Tây đang hình thành quanh Microsoft, AWS, Corning, Meta, Lumen và Nvidia. Điều đó có thể khiến cuộc đua cáp quang lõi rỗng không chỉ là câu chuyện kỹ thuật, mà còn là một phần của cạnh tranh hạ tầng dữ liệu giữa các hệ sinh thái công nghệ lớn.

Với cáp quang lõi rỗng, thử nghiệm 51,3 Tb/s qua hơn 200 km chưa đồng nghĩa công nghệ đã sẵn sàng thay thế cáp quang truyền thống ở quy mô đại trà. Nhưng đây là một cột mốc cho thấy những giới hạn về suy hao, khuếch đại và truyền tải thực địa đang dần được đẩy xa hơn, đúng vào thời điểm nhu cầu kết nối của AI đang tăng nhanh hơn bao giờ hết.