Nhật Bản Khiến Thế Giới Choáng Váng Với Mạng Tnternet Nhanh Gấp 3,5 Triệu Lần Mỹ

Chúng ta đang sống trong một thời đại mà tốc độ internet không chỉ còn là con số vô tri, mà đã trở thành chỉ số phản ánh năng lực cạnh tranh quốc gia, mức độ phát triển công nghệ và chất lượng sống của từng người dân. Trong bối cảnh toàn cầu hóa và số hóa đang diễn ra mạnh mẽ, đường truyền internet chính là “mạch máu” nuôi dưỡng nền kinh tế số và mọi hoạt động hiện đại.

Và vào thời điểm mà hầu hết người dùng trên thế giới vẫn đang phải chật vật với các gói cước 100 đến 350 Mbps, Nhật Bản đã có một bước nhảy lượng tử: đạt được tốc độ 1.020.000.000 Mbps, tức một tỉ megabit mỗi giây trên một hệ thống cáp quang tiêu chuẩn dài 1.800 km. Đây không chỉ là một con số đáng kinh ngạc, mà còn là minh chứng cho tiềm lực và tầm nhìn của đất nước mặt trời mọc trong cuộc đua toàn cầu về hạ tầng mạng.

Tốc độ ấy không chỉ nhanh hơn internet trung bình tại Mỹ vốn khoảng 300 Mbps mà còn nhanh hơn gấp… 3,5 triệu lần. Điều này khiến bất kỳ ai nghe đến cũng không khỏi kinh ngạc: Liệu đây là bước mở đầu cho một cuộc cách mạng mới trong lĩnh vực viễn thông? Liệu người dùng phổ thông có thể một ngày nào đó “lướt web” ở tốc độ ánh sáng?

1. Cú hích công nghệ từ đất nước mặt trời mọc

1.1. Câu chuyện đằng sau con số 1 tỉ Mbps

Thành tựu 1 tỉ Mbps không phải là một sản phẩm tình cờ. Nó là kết quả của hàng thập kỷ nghiên cứu, đầu tư và hợp tác giữa các tổ chức uy tín hàng đầu tại Nhật Bản. Đứng sau kỳ tích này là nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Mạng Quang (Photonic Network Laboratory), một đơn vị của Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia Nhật Bản (NICT), tổ chức công lập chịu trách nhiệm nghiên cứu về hạ tầng mạng và công nghệ thông tin tiên tiến.

Đồng hành cùng NICT trong dự án là Sumitomo Electric Industries, tập đoàn lâu đời chuyên về công nghệ cáp và giải pháp truyền dẫn. Việc kết hợp giữa nền tảng nghiên cứu quốc gia và sức mạnh sản xuất công nghiệp tư nhân là yếu tố quan trọng giúp Nhật Bản đi trước phần còn lại của thế giới.

Tốc độ này được thiết lập trên một tuyến cáp quang kéo dài 1.800 km, gần bằng khoảng cách từ Hà Nội đến TP.HCM sau đó tiếp tục chạy tới Cà Mau, cho thấy công nghệ không chỉ nhanh mà còn ổn định và có khả năng triển khai trên quy mô lớn.\

1.2. Công nghệ ẩn sau kỳ tích

Để đạt được tốc độ truyền tải chưa từng có, nhóm nghiên cứu không chọn cách tăng băng thông truyền thống, mà tái cấu trúc toàn bộ thiết kế sợi cáp. Thay vì một lõi đơn như cáp quang thông thường, sợi cáp mới có đến 19 lõi bên trong cho phép dữ liệu chạy đồng thời qua nhiều “đường ray” song song.

Nhưng không chỉ dừng lại ở phần cứng. Một hệ thống thiết bị khuếch đại quang học tiên tiến đã được sử dụng, giúp duy trì cường độ tín hiệu trong suốt hành trình 1.800 km. Đặc biệt, tín hiệu được “lặp” lại đến 21 lần để loại bỏ suy hao và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu. Cuối cùng, một bộ thu đa kênh với khả năng xử lý tín hiệu số ở tốc độ cực cao đã giúp đo đạc chính xác và đánh giá hiệu suất truyền dẫn mà không cần truyền dữ liệu thực tế.

Điều thú vị là đây không phải là bài thử nghiệm viễn tưởng. Tất cả đều được thực hiện bằng các thành phần vật lý có khả năng sản xuất thương mại trong tương lai gần.

2. Vì sao Nhật Bản lại theo đuổi tốc độ “vượt thời đại”?

2.1. Sự gia tăng chóng mặt của nhu cầu dữ liệu

Chúng ta đang bước vào thời kỳ mà mỗi cá nhân có thể tạo ra hàng gigabyte dữ liệu mỗi ngày, thông qua việc xem video, chơi game, livestream, học online, làm việc từ xa, kết nối thiết bị IoT… Điều đó đặt ra một nhu cầu cực lớn về đường truyền không chỉ nhanh, mà còn ổn định và đủ mạnh để xử lý đồng thời hàng triệu kết nối.

Ví dụ đơn giản: một video 8K có thể nặng hàng chục GB. Một trận đấu eSports với hàng triệu người theo dõi trực tiếp yêu cầu băng thông khổng lồ. Một cơ sở dữ liệu y khoa từ xa truyền hình ảnh MRI và dữ liệu AI cần đường truyền tốc độ cao với độ trễ gần bằng 0.

Theo báo cáo của Liên Hợp Quốc đến năm 2024, hơn 5,5 tỉ người đã được kết nối internet, tương đương khoảng 68% dân số toàn cầu. Khi các quốc gia đang phát triển tăng tốc số hóa, khi các trung tâm dữ liệu nhân lên theo cấp số nhân, thì rõ ràng công nghệ truyền dẫn cũ đã không còn đủ sức.

2.2. Hạ tầng viễn thông toàn cầu đang chịu áp lực

Tình trạng “nghẽn cổ chai” trong mạng lưới không phải là chuyện tương lai. Ở một số khu vực, chỉ cần một sự kiện trực tuyến quy mô lớn cũng có thể gây gián đoạn kết nối. Các nhà cung cấp dịch vụ (ISP) thường xuyên phải giới hạn tốc độ hoặc áp dụng các biện pháp ưu tiên băng thông để duy trì hoạt động.

Nếu không có bước nhảy vọt về hạ tầng từ vật lý cáp đến hệ thống truyền dẫn và xử lý tín hiệu thì việc triển khai các công nghệ thế hệ tiếp theo như metaverse, AI đa chiều, hay ô tô tự lái sẽ bị chậm lại đáng kể.

Vì vậy, những nỗ lực của Nhật Bản không chỉ mang tính “khoa học thuần túy” mà còn đóng vai trò mở đường cho toàn bộ hệ sinh thái số của tương lai.

3. Phân tích kỹ thuật từ lõi cáp đến bộ thu đa kênh

3.1. Cấu trúc cáp 19 lõi đột phá vật lý

Sự khác biệt căn bản trong công nghệ cáp lần này chính là số lượng lõi. Với 19 lõi được đặt trong một sợi cáp quang có đường kính tương đương loại tiêu chuẩn, khả năng truyền dẫn không chỉ được nhân lên theo số lượng lõi mà còn được tối ưu nhờ thiết kế chống nhiễu lẫn nhau, yếu tố vốn là “cơn ác mộng” trong công nghệ truyền tải song song.

Việc gộp và tách tín hiệu từ 19 lõi khác nhau đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao cùng với thuật toán tinh vi để đảm bảo tín hiệu không bị méo hoặc lệch pha khi về đến đầu nhận.

3.2. Thiết bị khuếch đại và hệ thống lặp

Không giống như mạng internet dân dụng, nơi mỗi 10 – 20 km cần bộ khuếch đại tín hiệu mạng siêu tốc này chỉ cần 21 điểm lặp trên toàn tuyến cáp dài 1.800 km. Đây là kết quả của việc ứng dụng các kỹ thuật khuếch đại Raman và Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) với cấu hình lai, giúp tăng công suất mà không làm suy hao tín hiệu.

Bên cạnh đó, các thuật toán dự đoán và sửa lỗi cũng được áp dụng đồng thời tại mỗi điểm lặp, góp phần đảm bảo độ tin cậy gần như tuyệt đối.

3.3. Bộ thu và xử lý tín hiệu kỹ thuật số

Khi tín hiệu về đến đích, một thiết bị thu đa kênh sẽ nhận các luồng dữ liệu đồng thời từ 19 lõi. Bộ xử lý kỹ thuật số dùng thuật toán học máy để phân biệt các luồng, đồng bộ hóa và xác định độ chính xác của quá trình truyền dẫn. Đây chính là điểm chứng minh giá trị của toàn bộ thử nghiệm: tốc độ không chỉ là số liệu lý thuyết, mà được chứng thực bằng đo đạc thực tế.

4. Tác động của công nghệ internet tốc độ siêu cao đến thế giới

4.1. Mạng máy tính thế hệ mới

Nếu áp dụng thành công, công nghệ này có thể giúp xây dựng mạng lưới phân tán toàn cầu với hàng triệu node máy chủ nhỏ thay vì tập trung vào các data center quy mô lớn. Điều này làm giảm rủi ro, tăng tính linh hoạt và giảm chi phí vận hành.

4.2. Mạng 6G, 7G và viễn thông vũ trụ

Tốc độ truyền dẫn cao sẽ giúp 6G và các công nghệ truyền dẫn trong không gian trở nên khả thi hơn. Các vệ tinh tầm thấp (LEO) có thể kết nối trực tiếp với các điểm mặt đất với độ trễ cực thấp, mang lại mạng toàn cầu không gián đoạn.

4.3. AI, blockchain và điện toán lượng tử

Ba lĩnh vực công nghệ “đỉnh cao” hiện nay đều đòi hỏi nền tảng truyền dẫn có tốc độ cực cao và độ tin cậy tuyệt đối. Với tốc độ 1 tỉ Mbps, AI thời gian thực, blockchain xuyên lục địa và điện toán lượng tử phân tán sẽ trở thành hiện thực sớm hơn nhiều so với dự đoán trước đây.

5. Bao giờ người dùng phổ thông được “lướt mạng 1 tỉ Mbps”?

5.1. Từ thí nghiệm đến thương mại

Hiện tại, công nghệ cáp quang nhiều lõi vẫn còn đắt đỏ và đòi hỏi các hệ thống đồng bộ chưa phổ cập. Tuy nhiên, với chu kỳ đổi mới công nghệ ngắn như hiện nay, chỉ cần 3 – 5 năm nữa là người tiêu dùng ở các đô thị lớn đã có thể tiếp cận tốc độ hàng chục Gbps như một tiêu chuẩn mới.

Trong khi đó, hệ thống 1 tỉ Mbps sẽ đóng vai trò là “xương sống” cho các trung tâm dữ liệu quốc gia, các tuyến cáp quốc tế và mạng lưới học thuật toàn cầu trước khi len lỏi vào từng khu dân cư.

5.2. Gói cước tương lai

Viễn cảnh trong tương lai gần có thể bao gồm các gói dịch vụ internet không giới hạn tốc độ, không phân biệt tải lên hay tải xuống, với độ trễ dưới 1 ms. Khi đó, khái niệm “chờ đợi” khi tải video, truy cập dịch vụ hay chơi game sẽ trở thành… dĩ vãng.

Trong cuộc chạy đua toàn cầu về công nghệ hạ tầng số, Nhật Bản đã gửi đi một thông điệp mạnh mẽ: Giới hạn là để vượt qua. Với tốc độ internet đạt đến 1 tỉ Mbps, họ không chỉ thiết lập một kỷ lục mới, mà còn mở ra cánh cửa dẫn vào một thế giới nơi dữ liệu di chuyển nhanh như ánh sáng, nơi mọi kết nối đều liền mạch và nơi giấc mơ số hóa toàn cầu không còn xa vời.

Tương lai đang đến gần hơn bao giờ hết và một phần của tương lai đó bắt đầu từ những sợi cáp quang mỏng manh nhưng chứa đựng cả tiềm năng thay đổi nhân loại.