资料来源：科学加
澳大利亚科学家在一根光纤上实现了破世界纪录的44.2兆字节/秒的数据传输速度。互联网速度发展的里程碑是什么？我们需要如此快的网络速度吗？
在线办公、在线社交网络和在线娱乐已经成为当今的常态。——人们似乎忘记了，如果我们跟随拨号上网的速度，很难想象。那时，音乐需要在“下载”后才能欣赏。唯一能在网上顺利听到的就是调制解调器的吱吱嘎嘎声。
但是今天的互联网速度够快吗？真实的情况是：10多年前，人们厌恶互联网。今天，我们仍然厌恶互联网.在可预见的未来，随着云计算、物联网等技术的发展和成熟，网络的压力只会越来越大。宽带越来越宽，但总是不够。
在COVID-19肺炎全球流行期间，许多人被迫呆在家里，这对各地的互联网服务提供商构成了巨大的考验。就在这个时候，澳大利亚科学家宣布他们已经开发出一种指甲盖大小的芯片。将它连接到现有的商用光纤时，单根光纤每秒可以传输44.2兆字节(1Tb约等于1000千兆字节)的数据。这大约是该国运营商类似网络设施当前速度的100倍。
重写网络速度记录的芯片比硬币还小(来源：dailymail.co.uk)。我们是如何从拨号上网加速到目前以Tb为单位的网络速度的？我们如何应对不断增长的带宽需求？
消费者互联网的萌芽时代
虽然互联网的雏形最早可以追溯到1960年代，但直到1980年代末和1990年代初，越来越多的用户才通过各种互联网协议和技术的标准化连接到互联网上。互联网的使用仍然有技术障碍和可能性。万维网的发明和应用使互联网真正实现了所有人的互联。20世纪90年代，互联网服务变得更便宜、更受欢迎。
然而，早期的消费者互联网没有自己的专用线路，只有一个“补丁”——是在电话网络上开发了一个世纪。互联网数据通过普通电话线传输。然而，有必要首先将数字信号调制成模拟信号进行传输，然后在终端“解调”接收的模拟信号以获得初始数字信号。
虽然第一个电话调制解调器是在1958年由贝尔实验室发明的，但是它已经被用于机构内设备的互连。第一个为个人电脑设计的调制解调器是在1977年发明的，但是更快的56k调制解调器直到1996年才问世。以这个设备的速度，下载1Gb的文件需要三天半以上的时间。拨号上网的另一个缺点是占用电话线。当你用“猫”上网时，电话无法接通。
在21世纪初连接到成千上万个家庭的ADSL(非对称用户数字线路，“非对称”主要体现在上行速率和下行速率的非对称性)服务带来了网络速度的明显提高。ADSL使用数字编码技术从铜质电话线获得最大的数据传输容量，而不干扰同一条线路上的常规语音服务(因为它使用电话语音传输以外的频率来传输数据)。
可以说，铜线曾经是互联网传输的“主干”。然而，铜线的瓶颈是线路是双绞线结构，相关的技术标准仍在“提速”(来自网络)‘消费者常用的网线是双绞线结构，相关的技术标准仍在“提速”(来自网络)‘随着宽带网络用户数量的增加，其成本也逐渐降低，所以越来越多的人放弃拨号接入。皮尤研究中心研究的人数首次与拨号上网人数持平。宽带的普及伴随着无线局域网的出现，它彻底改变了人们上网的方式。没有这种速度，互联网今天就不会被广泛使用。互联网速度的提高也导致了各种视频网站的兴起，并使网上购物和即时通讯畅通无阻。
然而，“宽带”的定义不是很清楚。例如，在本世纪初，美国联邦通信委员会将宽带定义为：上传或下载的传输速度大于200千字节/秒。这个速度比旧的56k拨号调制解调器快4倍。到2010年，联邦通信委员会对宽带的定义将改变为至少4Mb/s的下载速度和1Mb/s的上传速度。到2015年，该标准将被修改为至少25Mb/s的下载速度和3Mb/s的上传速度。随着网民数量的增加和网络技术的升级，“宽带”被不断地重新定义。
光纤的逐渐普及
自20世纪80年代以来，光纤已经成为通信系统的支柱。光纤速度，但成本高于铜线，铺设新的光纤电缆也需要额外的开支。因此，除了互联网巨头之外，不是所有的社区都愿意立即升级光纤网络，至少不是“fttp”。在人口密集的城市地区，升级电缆的好处超过了成本，因此光纤网络更加普遍。但是在人口稀少的农村地区，更换电缆的频率较低。
尽管光纤网络从十年前就已经在人口密集的地区投入使用，但是如何在与光纤网络相连的地区传输“最后一公里”的信息可能会决定网络的速度瓶颈。
以英国为例：一些地区的用户仍然使用传统的ADSL宽带——，通过铜线连接到街道。这种访问方法的最快速度可以达到66Mb/秒。但是，整个过程中没有铜线，理论上传输速度可以超过1Gb/s，将来可能超过1Tb/s，只能通过光纤(光纤到住宅)的FTTP接入。
在“最后一英里”期间，光纤以不同的方式进入社区(来源：维基百科)。对于农村地区的消费者来说，无线网络可能是加快互联网速度的更好方法。通信提供商不需要重新铺设电缆，只需要启动覆盖整个区域的新天线基站。根据5G网络的预期传输容量(例如20Gb/s)，有些家庭甚至不需要通过电缆连接到宽带，因为无线网络连接的速度已经可以与最快的有线连接相匹配。
然而，一些通信专家也警告说，无线网络可能有信号不稳定的缺点。此外，无线基站本身也需要有线网络的支持。——用户是“移动”用户，但信号基站位置固定，需要通过光纤联网。
另一个解决方案是增加发射信号的频率范围。英国正在开发的千兆快速技术仍然是基于传统的铜线进行数据传输，但是经过频率扩展后，数据传输速度可以超过300兆比特/秒。同样，未来的光纤网络仍然需要加快速度。
随着光纤的广泛应用，大规模数据网络的速度变得不足。在网络使用的高峰期，一些节点也会形成“交通堵塞”，比如试图在拥挤的超市上网或在高峰时间看视频。
尽管更高的带宽很重要，但信号的即时性不容忽视。人类对语言的网络反应速度。汽车自动驾驶和远程手术的延迟会造成危险，而3D互动游戏的延迟会导致玩家眩晕并影响游戏体验。
两个网络终端之间的交互延迟主要受它们之间距离的影响。光纤巨头把他们的数据放在世界各地的服务器上。
因此，如果互联网速度不能提高，像远程手术和自动驾驶这样的革命性技术是不可能的。正如计算机处理芯片需要不断升级一样，网络速度也是如此。
事实上，在电缆敷设之初，许多光纤的容量实际上远远超过了用户的需求，但电缆敷设过程是昂贵的。因此，随着有线电视流量的年增长率达到253，354个用户对带宽的需求，服务提供商正在加速超越供应商的硬件升级能力。那么，未来如何提升网络速度呢？
用诺奖技术改造现有光纤
上述光纤芯片打破了网络速度记录，使用“光频梳”结构产生一系列红外光，允许数据通过不同波段的光同时传输。
光频梳是激光技术领域的一大创新。2005年，两位科学家因在光频梳技术方面的开创性工作获得了诺贝尔物理学奖。就像普通梳子可以把头发分成绺，光学频率梳可以把单色输入激光转换成一系列波长间隔相等的光线。
光频合并技术(来源：ieee.org)为了充分利用光纤线路上光放大器的输出频谱，不同类型的数据将被分配到不同的红外波段——。就像白色可见光可以被棱镜分成不同颜色(波长)的单色光一样，红外波段也可以被分成不同的“颜色”，并且每个波段传输不同的数据。不同波长的红外信号可以在同一条光纤路径上进行测试，实现了44.2兆比特/秒的高速传输，证明了现有的光纤只要更换芯片就可以大大提高速度。
研究人员已经在墨尔本现有的光纤网络上测试了光频梳芯片。另一方面，由于这种光频梳的制备技术是当前用于计算机芯片的商业大规模生产的技术，所以研究人员相信这种光芯片的大规模生产可以非常快地实现。
这一技术突破并不意味着每个家庭都能很快使用Tb/sec网络速度。如今普通消费者能买到的最高互联网速度是1Gb/秒的“谷歌光纤”项目，但用户不多。美国能源部的专用科学网络ESnet的速度为400千兆/秒，但它是为美国宇航局等机构保留的。由于成本等原因，千兆位/秒的网络速度仍未普及。打破互联网速度记录的研究人员还说，他们的技术将首先用于连接大规模的数据速度，带来翻天覆地的变化，但另一方面，43%的世界人口仍然没有连接到互联网。也许打破互联网速度记录只是向人们展示了一种可能性，在提高互联网速度的便利性最终惠及大众之前，还有很长的路要走。
