محدودیت سرعت اینترنت، اشتباه است

اختراع محسن کاوه راد باعث تحولی در  رشد تکنولوژی خواهد شد. او توانسته سامانه‌ای را طراحی کند که سرعت انتقال داده (اینترنت) از طریق سیم‌های مسی به 100 گیگابیت بر ثانیه برسد.

البته او در جایی قدم می‌زند که شاید نسل‌های آینده قدر زحماتشان را بیشتر از ما بدانند. افزایش سرعت اینترنت و انتقال داده در رأس طرح‌های تحقیقاتی بسیاری از تشکل‌های علمی است که این مهم به دست این استاد ایرانی به کمال رسیده است.

لازم به توضیح نیست که جای استفاده‌ای برای ما در ایران از این سامانه‌ها نیست چرا که سرعت اینترنت در ایران محدود است. پرفسور کاوه راد نظر جالبی در باره این محدودیت دارد. او به کل با محدودیت مخالف است و می‌گوید   از هر تکنولوژی می‌توان استفاده درست یا نادرست کرد و اگر به خاطر عده‌ای سوء استفاده گر راه رشد را برای استعدادها ببندیم، خطای بزرگی مرتکب شده‌ایم.

کاوه راد معتقد است درصورت محدود کردن سرعت اینترنت، سرعت پیشرفت تکنولوژی‌های دیگر را هم به همان نسبت کم می‌کنیم. گفت‌وگوی همشهری  را  با پرفسور محسن کاوه راد، محقق و استاد دانشگاه پنسیلوانیا  می‌خوانید.

از اختراعتان و طرحی که برای انتقال داده‌ها با سرعت 100 گیگابیت در ثانیه از طریق سیم‌های مسی داشتید، شروع کنیم. ظاهرا به این سرعت تا 70 متر فاصله توانسته‌اید برسید، ولی مثل اینکه هدف شما 100 متر است.

یک کمپانی فرانسوی به نام نیکسن هست که هم کابل مسی می‌سازد و هم فیبر نوری. دو تا از مراکز تحقیقاتی این کمپانی در آمریکاست و یکی از آن‌ها هم در دانشگاه ما در پنسیلوانیا قرار دارد که روی کابل مسی و شبکه‌های اطلاعاتی کار می‌کنند.

حدود 4 سال پیش بود که ما با آن‌ها مشترکاً طرحی را شروع کردیم تا ببینیم که تا چه سرعتی می‌شود از طریق سیم‌های مسی اطلاعات (data) فرستاد. در سال 2003 بود که سامانه‌ای را طراحی کردیم که توانایی انتقال داده را با سرعت 10 گیگابیت داشت.

این سامانه را هم اکنون کمپانی‌های آمریکایی هم ساخته‌اند و در حال عرضه به بازار هستند.

• این سامانه به نام شما ثبت شده است؟

خیر. ببینید وقتی چنین مسائل و نوآوری‌هایی ایجاد می‌شود IEEE آن را به نام کسی ثبت نمی‌کند بلکه طبق آن، استاندارهای جدیدی را تعریف می‌کند.

• کیفیت سیم‌های مسی هم حتما در کیفیت انتقال مهم است. این‌طور نیست؟

طبیعتا. خب وقتی که کابل‌های بهتری به بازار می‌آید، ما هم می‌توانیم سرعت انتقال را بالا ببریم. 4 سال پیش ما تحقیقاتمان را روی کابل‌های خاصی به نام cat-6 انجام دادیم که توانستیم به سرعت 10 گیگابیت در ثانیه برسیم.

به تازگی کابل cat-7 ساخته شده که به نسبت ضخیم‌تر از نمونه‌های قبلی خود است و پوشش بهتری دارد و در کل می‌توان گفت که 15 درصد بازدهی بهتری از cat-6 دارد.

ما تحقیقاتمان را با هدف سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه در فاصله 100 متر ادامه دادیم. فعلاً تا 70 متر رسیده‌ایم و هنوز تحقیقات ما ادامه دارد و امیدواریم که سرعت را در فاصله 100 متر هم پیاده کنیم.

• شما در طراحی کابل‌ها دخیل هستید؟

خیر. ما به شرکتی که کابل‌ها را می‌سازد می‌گوییم که اگر از 70 متر می‌خواهیم به 100 متر برسیم کابل را کمی باید بهبود دهیم و مهندسانی که در بخش ساخت و طراحی کابل‌ها دخیل هستند کار می‌کنند و در واقع با همکاری گروهی این ایده محقق می‌شود.

من دو تا دانشجو دارم که در این طرح با من کار می‌کنند که یکی از آن‌ها آقای علی انتشاری است که از دانشجویان دانشگاه شریف بوده و دیگری یک دانشجوی بنگلادشی است.

• اساس طراحی برای بالا بردن سرعت در کابل‌های مسی چیست؟ آیا برای این کار باید ساختار مولکولی کابل را عوض کرد؟

سامانه کابل را خود کمپانی نیکسون اجرا می‌کند. یعنی اینکه یک مقدار آن را ضخیم‌تر می‌کنند و پوشش بهتری به کار می‌برند.

 چون در هر کدام از این کابل‌های اینترنت 4 سیم به هم پیچیده (twisted) وجود دارد و اگر این‌ها درست عایق بندی و پوشش بندی نشوند در انتقال داده‌ها دچار تداخل می‌شوند و این مسئله باعث کم شدن سرعت انتقال می‌شود.

در واقع در این قسمت تنها روی طراحی و عایق‌بندی سیم کار می‌شود. همین طور است.

این قسمت کار را آن‌ها انجام می‌دهند و قسمت اصلی کار را که مربوط به فرستنده و گیرنده است را ما انجام می‌دهیم که با سیگنال پراسسینگ (signal processing) با سرعت بالاتر تکنیک‌های کدینگ (coding) و حذف کردن تداخل و نویز و... می‌توانیم سرعت را بالاتر و تعداد خطاهای داده‌ها را کم کنیم. در واقع همزمان با ازدیاد سرعت، بازده انتقال را هم افزایش می‌دهیم.

• به تازگی سامانه انتقال داده سمت سامانه‌های بی‌سیم سوق پیدا کرده، درصورتی که تلاش شما در سرعت بیشتر سامانه‌های انتقال داده به وسیله سیم است.

ببینید سامانه‌های بی‌سیم (wireless) جای خود را دارند ولی هیچ گاه نمی‌توانند جای سیم را بگیرند. یعنی این سرعت‌هایی که ما صحبت شان را می‌کنیم با سامانه‌های بی‌سیم و فرکانس‌های رادیویی امکانپذیر نیست.

در واقع سامانه‌های بی‌سیم استفاده‌های ویژه‌ای دارند مانند لپ تاپ‌ها که قابل حمل هستند و هر جایی که هستید می‌توانید از این سامانه استفاده کنید، ولی این مسئله برای سرعت‌های پایین است.

درصورتی که بحث سرعت‌های 100 گیگا بیت بر ثانیه برای مراکز داده‌ها (data center) است و حتی در سال‌های اخیر برای شبکه‌های خانگی (home networking) از همین سیم‌های ایترنت (ethernet) استفاده می‌کنند.

در خانه‌های جدیدی که در آمریکا ساخته می‌شود از این نوع کابل‌ها به جای کابل‌های قدیمی استفاده می‌شود. البته سامانه‌های بی‌سیم هم با سرعت‌های پایین‌تر وجود دارد ولی جوابگوی مسائلی در آینده مانند سامانه‌های (HDTV (high definition television که در حال رواج است، نیست و باید از کابل‌های پرسرعت استفاده کنند.

• یعنی سیم مسی شما بی‌رقیب است؟ 

سیم مسی تنها رقیبش فیبر نوری است. ولی از طرف دیگر فیبرنوری تک موج بسیار گران است و به همین خاطر برای مصارف خانگی توجیه اقتصادی ندارد. به‌دلیل اینکه شما یک منبع نوری لیزری لازم دارید که در اینجا حداقل 3هزار دلار قیمت دارد.

البته در آمریکا شرکت‌های مخابراتی فیبر نوری را تا جلوی منازل کشیده‌اند و برای بالاتر بردن سرعت در داخل خانه هم می‌شود از سیم‌های مسی استفاده کرد.

دلیل فنی دیگری هم در استفاده از سیم‌های مسی وجود دارد. ما قانونی به نام قانون مورس داریم که برای سرعت انتقال داده در فیبر نوری هم محدودیت تعریف می‌کند. به هیمن خاطر بهتر است که در سیم مسی برای انتقال داده از الکترون‌ها استفاده کنیم تا اینکه در فیبرهای نوری از الکترون‌ها استفاده کنیم.

• شما تاکنون تا 70 متر را توانسته‌اید با سرعت 100 گیگابیت پشتیبانی کنید، ولی گفتید که هدف 100 متر است. چرا از 100 متر بیشتر در دستور کار شما قرار ندارد؟

با سیم مسی بیشتر از 100 متر امکان پذیر نیست. یک قانونی به نام قانون شنون وجود دارد که بیشینه هر سرعتی را که در هر کانال مخابراتی می‌توان فرستاد تعیین می‌کند.

قانون شنون در کابل‌های مسی نشان می‌دهد که در حدود 100 متر می‌توان به این سرعت رسید و اگر بیشتر از 100 متر بخواهیم پیش رویم باید سرعت را کم کنیم. در غیراین صورت اطلاعات با خطای زیاد به گیرنده می‌رسد و درصورت فاصله‌های طولانی اصلاً اطلاعات بی‌فایده می‌شود.

• یعنی کاملاً از بین می‌رود؟

نه کاملاً، ولی نمی‌توان آن‌ها را بازیابی کرد. به همین دلیل هم IEEE متراژ سیم‌های مسی برای انتقال داده را کاملاً استاندارد و عدد 100 متر را انتخاب کرده است.

البته با تکرار کردن اطلاعات می‌شود به فواصل بیشتری دست یافت ولی بعد از 100 متر دوباره یک فرستنده- گیرنده احتیاج داریم که ما به آن می‌گوییم تکرارکننده (repeater) و اگر قیمت تکرارکننده‌ها هم کمتر از قیمت‌های کنونی شود، می‌توانیم فواصل بیشتری را طی کنیم.

• چه زمانی این سامانه به عرضه عمومی می‌رسد؟

الان کابل هایش موجود است، ولی سامانه آن را باید طراحی کنیم که احتمالا تا 2 یا 3 سال آینده به بازار عرضه می‌شود.

• نوآوری‌های شما در قسمتی از زندگی بشری است که دقیقاً منطبق با مباحثی چون موج چهارم و فناوری‌های اطلاعاتی است. در مورد وضعیت فناوری اطلاعات در ایران چقدر مطلع هستید؟

من از طریق یکی از دانشجویانم با کسانی که در ایران وبلاگ می‌نویسند آشنا شدم و هر روز چندتا از نوشته‌های آن‌ها را می‌خوانم.

جالب اینکه عده‌ای از وبلاگ نویسان هم در مورد موضوعات فناوری‌های اطلاعاتی می‌نویسند. به‌نظر من تعداد این افراد در ایران در مقایسه با کشورهای دیگر در حال توسعه،  رقم قابل توجه و بالایی است و جالب‌تر از آن سرعت روزآمد شدن ایرانیان در زمینه‌های کامپیوتری است.

من تقریباً سالی یک بار به ایران می‌آیم و می‌بینم که دقیقاً تمامی نرم افزارها به روز است و حتی دفعه آخر وقتی برگشتم آمریکا تمامی این مسائل را برای مهندسان فناوری اطلاعات دانشگاه پنسیلوانیا گفتم که باور نمی‌کردند و وقتی قیمت محصولات را گفتم که دیگر داشتند شاخ در می‌آوردند.

یکی از مسائل بسیار جالب دیگر برای من مراکز فروش قطعات کامپیوتری در تهران بود. می‌دیدم که جوانان و نوجوانان همه مطلع بودند و می‌رفتند خودشان هر قطعه‌ای را که لازم داشتند سفارش می‌دادند و با اسمبل کردن آن‌ها یک کامپیوتر کامل می‌ساختند.

دقیقاً مثل رستوران‌های ژاپنی که هر چی می‌خواهید سفارش می‌دهید و آشپز می‌آید همانجا در جلوی میزتان آن را درست می‌کند و این نشان دهنده آگاهی بسیار بالای جوانان ایرانی در امور کامپیوتر است.

• بله اطلاعات نسل جوان ما بسیار بالا است، ولی در مورد اینترنت یکسری مشکلات وجود دارد مانند محدودیت سرعت اینترنت در ایران به 128 کیلوبیت در ثانیه....
  این مسئله جای تأسف است. یعنی محدودیت سرعت عمداً ایجاد شده است؟

بله. حتی به تصویب نهادهای قانونی هم رسید و با این حساب دسترسی به فایل‌های صوتی و تصویری تقریباً غیرممکن است.

شما که روی طرح‌های 100 گیگابیتی کار می‌کنید نظرتان در مورد محدودیت سرعت  اینترنت چیست؟

بنده کلاً با محدودیت مخالفم. ببینید من هم مانند شما مسلمان هستم و معتقدم که اسلام هم با محدودیت بی‌منطق مخالف است. همگی واقف هستیم که خداوند این قدرت را داشت که به شیطان اجازه فعالیت ندهد، ولی داد.

به ما هم قدرت انتخاب را داد. کتاب هم برایمان فرستاد، راه و چاه را هم به ما نشان داد که خودمان انتخاب کنیم و اصلاً یکی از وجوه تمایز انسان و حیوان قدرت انتخاب است.

در واقع خدا این لطف را به ما عطا کرد که خودمان انتخاب کنیم نه این که به ما مسائل را دیکته و اجبار کند. از طرف دیگر در هر تکنولوژی فواید و نواقصی وجود دارد مانند وسائلی که فایل‌های تصویری را نشان می‌دهند. شما هم می‌توانید چیزهای بد با آن ببینید و هم خوب.

در واقع از هر تکنولوژی می‌توان هم استفاده سوء داشت و هم صحیح. ممکن است تعدادی سوء استفاده گر هم در این میان باشند. اگر قرار باشد که به خاطر سوءاستفاده‌کنندگان جلوی تکنولوژی را بگیریم ظلم بزرگی به نسل‌های کنونی و آیندگان می‌کنیم، زیرا آن تعدادی که استفاده صحیح از تکنولوژی دارند در حال رشد و نوآوری هستند و درصورت محدودیت جلوی آن استعدادها را گرفتیم و این مسئله جنایت بزرگتری نسبت به محدودیت سوءاستفاده‌کنندگان است.

کسی که بخواهد راه کج برود راهش را پیدا می‌کند و نمی‌توان با این محدودیت‌ها جلویش را گرفت. مردم باید آموزش صحیح ببینند، نه این‌که فقط محدودیت برایشان ایجاد کرد.

آمارها می‌گویند در ایران بیشتر از 90 درصد افراد  از سامانه شماره گیری (Dial up) استفاده می‌کنند که در برخی موارد سرعتشان به 10 کیلوبیت هم نمی‌رسد؟
در آمریکا هم همین طور است. بیشترین تعداد با شماره‌گیری به اینترنت متصل می‌شوند ولی سرعت ارتباط در بدترین شرایط حدود 2 مگابیت بر ثانیه است.

• فکر می‌کنید محدودیت سرعت چه ضرری به تکنولوژی‌های آینده ایران بزند؟

به‌نظر من سرعت پیشرفت را با همان نسبت داریم کم می‌کنیم. یعنی اگر در آمریکا من در خانه‌ام اطلاعات را با سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه می‌گیرم و شما با 100 کیلوبیت، پس با ضریب 1000 من از شما پیشی می‌گیرم.

• اختراع شما چه قدر انسان‌ها را به تحقق یک شهر الکترونیک نزدیک می‌کند؟

رسانه‌های مختلف دنیا مقالات بسیاری در مورد این نوآوری نوشته‌اند که برخی از آن‌ها بسیار جالب است و می‌بینیم که یک تحولی را در صنعت کامپیوتر به راه انداخته است. من در برخی مقالات خواندم  افرادی که طراحی سخت افزار کامپیوتر می‌کنند نوشته بودند که اگر این کابل‌ها ارائه شود ما می‌توانیم در بوردهای اصلی کامپیوتر اصلاحات جالبی انجام دهیم.

• یعنی در سامانه‌های داخلی یا همان سخت افزار از این کابل‌ها استفاده شود؟

دقیقاً. اگر این سرعت عملی شود و در دسترس عموم قرار بگیرد حتی شاید بتوان‌ای تی تک (IT tech) کامپیوتر را دوباره تعریف کرد. در کل این نوآوری موج جالبی را ایجاد کرده است.

مثلاً در خبرگزاری یونایتد پرس بحث بر سر واقعیت مجازی (virtual reality) رفته بود یا فرستادن تصاویر سه بعدی که هم اکنون و با این سرعت‌های پایین، غیرممکن است.

• می توانید میزان تسهیلات اینترنتی ایران با آمریکا را مقایسه کنید؟

به صورت دقیق خیر. زیرا مدت زمانی که در ایران بودم تنها‌ای میل‌ام را چک می‌کردم و سرعت بسیار پایینی داشت ولی باز هم برایم جالب بود که در هر محله‌ای چند کافی نت وجود داشت.

• از ایران گفتید حالا اگر بخواهید از تسهیلات اینترنتی در آمریکا انتقاد کنید، چه می‌گویید؟

یکی از مهم‌ترین انتقادها می‌تواند این باشد که به نسبت ثروتی که در آمریکا موجود است، سرمایه‌گذاری در مورد سرعت انتقال داده تاکنون مکفی نبوده است و حتی احتمال دارد که تا چند سال آینده به یک ترافیک اینترنتی وحشتناکی برسیم. دلیل مشخصی هم دارد.

بسیاری از شرکت‌های مخابراتی تسهیلات جدید را به یکسری نقاط نبرده‌اند و خانه‌های قدیمی ساخت، هنوز از کابل‌ها و سامانه‌های قدیمی استفاده می‌کنند. البته کمپانی‌های تلویزیونی در اینجا سامانه‌های جدید را به تمامی خانه‌ها برده‌اند که می‌تواند سرعت‌های بسیار بالایی را برای اتصال استفاده کنند.

ولی به نسبت پولی که در طرح‌های دیگر خرج می‌شود کمپانی‌های مخابراتی کمتر در این زمینه تاکنون سرمایه‌گذاری کرده‌اند. دلیل دیگرش هم این بود که در آمریکا تقریباً تا 15 سال پیش تمامی مخابرات دست یک شرکت خصوصی به نام AT&T بود و رقابتی در میان نبود.

لی بعد از اینکه چند شرکت دیگر هم وارد شدند رقابت ایجاد شد و یک مقدار با سامانه‌های وایرلس و غیره این شکاف را پوشاندند و حتی به تازگی از سیم‌های انتقال برق برای انتقال داده استفاده می‌کنند.

در یکی از ایالت‌ها از طریق سیم برق، اینترنت را به منازل تحویل می‌دهند و سرعت بسیار خوبی هم دارد.

اتفاقاً روی این طرح هم ما چند سال پیش کار کردیم و نشان دادیم که ظرفیت کافی روی سیم‌های برق هوایی وجود دارد. البته یک مقدار باید روی طرح کار شود زیرا آنجا که ترانسفورماتورها وجود دارند باعث مشکل می‌شوند و باید از تکرارکننده داده استفاده کنیم.

• این سامانه چه مزیتی دارد؟

اول اینکه برق در همه جای آمریکا در دسترس است و هزینه سیم کشی مجدد ندارد و دوم اینکه می‌تواند سرعت بسیار خوبی داشته باشد.

• گفتید که برای انتقال داده در فیبر نوری از فوتون‌ها استفاده می‌شود و در کابل‌های مسی از الکترون. آیا انتقال برق و داده تداخلی در سیم‌های مسی ایجاد نمی‌کند؟

سیم‌های برقی هوایی برای اینکه وزن زیادی نداشته باشند از آلومینیوم استفاده می‌شود و سرعت انتقال در آلومینیوم هم از مس کمتر نیست. ولی مشکل این است که سیم‌ها پوشش ندارند و ممکن است برای انتقال داده مشکل ساز شود.

• گیرنده‌ها چگونه گسیل‌های الکترونی برق و داده را از یکدیگر تشخیص می‌دهند؟

پهنای باند سیم‌های برق بسیار زیاد است تا حدود 300-200 مگا هرتز. جریان برق در فرکانس‌های بسیار پایین حدود 50 یا 60 هرتز رد و بدل می‌شود و بقیه  پهنای باند آزاد است که می‌توانیم برای فرستادن دیتا از آن استفاده کنیم و به همین دلیل هیچ تداخلی با یکدیگر نخواهند داشت.

• چرا تاکنون از این شیوه به صورت کلی استفاده نمی‌شود؟

به خاطر اینکه در پهنای 20 تا 100 مگاهرتز برای سامانه‌های نظامی استفاده می‌شود (همان HF) و اگر استفاده همگانی از آن باند شود احتمال تداخل بسیار زیاد است. ولی به تدریج این کار را انجام می‌دهند.

• اگر نکته خاصی مانده است خوشحال می‌شویم بشنویم.

به جز عرض ارادت و آرزوی سلامت  برای همه هموطنان عرضی نیست.