Najszybsze dane na świecie

Jeśli chodzi o aktualizacje IT, była to dość nerwowa sprawa.

W lutym w magazynie w CERN, szwajcarskiej siedzibie Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) – największego na świecie eksperymentu naukowego – dwóch inżynierów sieciowych wstrzymało oddech, po czym nacisnęło przycisk.

Nagle na ekranie przed nimi pojawił się tekst na czarnym tle. Zadziałało. „To było bardzo ekscytujące” – wspomina Joachim Opednacker z SURF, holenderskiego stowarzyszenia IT, które pracuje dla instytucji edukacyjnych i badawczych. „Było super.”

On i jego kolega Edwin Verheul właśnie utworzyli nowe łącze danych pomiędzy LHC w Szwajcarii a miejscami przechowywania danych w Holandii.

Łącze danych mogące osiągnąć prędkość do 800 gigabitów na sekundę (Gb/s) – czyli 11 000 razy większą Średnia prędkość domowego łącza szerokopasmowego w Wielkiej BrytaniiPomysł polega na poprawie możliwości naukowców w zakresie dostępu do wyników eksperymentów LHC.

Kolejny test przeprowadzony w marcu na specjalnym sprzęcie pożyczonym od Nokii pokazał, że wymagane prędkości można osiągnąć.

„Transceiver Nokii jest jak model gwiazdy” – mówi Verheul, wyjaśniając, w jaki sposób sprzęt jest z wyprzedzeniem rezerwowany do użytku w różnych lokalizacjach. „Mieliśmy ograniczony czas na wykonanie testów, jeśli trzeba było odłożyć go na tydzień zniknie.”

Taka szerokość pasma, zbliżająca się do jednego terabita na sekundę, jest niezwykle duża, czego nie można osiągnąć w przypadku niektórych kabli podmorskich. Setki razy szybciej – Aby osiągnąć te prędkości, wykorzystują wiele pasm włókien.

W laboratoriach na całym świecie eksperci ds. sieci tworzą systemy światłowodowe zdolne do jeszcze szybszej transmisji danych. Systemy te osiągnęły niezwykłą prędkość kilku petabajtów na sekundę, czyli 300 milionów razy większą niż przeciętne domowe łącze szerokopasmowe w Wielkiej Brytanii.

Ta prędkość jest tak duża, że ​​trudno sobie wyobrazić, jak ludzie będą wykorzystywać taką przepustowość w przyszłości. Ale inżynierowie nie tracą czasu na udowadnianie, że jest to możliwe. A oni po prostu chcą działać szybciej.

Podwójny kabel (z rdzeniami nadającymi lub odbierającymi) z CERN do centrów danych w Holandii ma długość nieco poniżej 1650 kilometrów (1025 mil) i biegnie z Genewy do Paryża, następnie Brukseli i wreszcie Amsterdamu. Częścią wyzwania związanego z osiągnięciem 800 gigabitów na sekundę było wysyłanie impulsów światła na dużą odległość. „Ze względu na odległość poziom energii tego światła jest niższy, dlatego należy je wzmacniać w różnych miejscach” – wyjaśnia pan Opednacker.

Za każdym razem, gdy mała cząstka subatomowa zderza się z inną cząstką podczas eksperymentów w LHC, uderzenie generuje zdumiewającą ilość danych – Około jednego petabajta na sekundęTo wystarczy, aby zapełnić 220 000 płyt DVD.

Ten zderzacz został zmniejszony do celów przechowywania i badań, ale nadal wymaga dużej przepustowości. Dodatkowo, w związku z modernizacją zaplanowaną na 2029 r., LHC spodziewa się równomiernej produkcji Więcej danych naukowych niż obecnie.

„To uaktualnienie zwiększa liczbę kolizji co najmniej pięciokrotnie” – mówi James Watt, starszy wiceprezes i dyrektor generalny ds. sieci optycznych w firmie Nokia.

Jednak czas, w którym 800 Gb/s będzie wydawać się powolne, może nie być odległy. W listopadzie zespół naukowców z Japonii pobił światowy rekord prędkości przesyłania danych, osiągając zadziwiającą prędkość 22,9 petabitów na sekundę. To wystarczająca prędkość, aby zapewnić streaming z Netflixa każdemu człowiekowi na Ziemi, a potem jeszcze kilku miliardom, twierdzi zaangażowany w prace Chigo Okonkwo z Politechniki w Eindhoven.

W tym przypadku ogromny strumień danych pseudolosowych został przesłany na odległość 13 km zwiniętego kabla światłowodowego w środowisku laboratoryjnym. Dr Okonkwo wyjaśnia, że ​​integralność danych jest analizowana po transmisji, aby mieć pewność, że zostaną wysłane tak szybko, jak zostały zgłoszone, bez kumulowania zbyt wielu błędów.

Dodaje również, że system, z którego korzystał on i jego koledzy, opierał się na wielu rdzeniach — łącznie 19 rdzeniach w jednym kablu światłowodowym. To nowy typ kabla, w odróżnieniu od standardowych kabli, które łączą domy wielu osób z Internetem.

Jednak wydobycie i wymiana starych włókien optycznych jest bardzo kosztowna. Władek Vorysiak z Aston University w Wielkiej Brytanii uważa, że ​​przedłużenie jego życia jest korzystne. On i jego współpracownicy osiągnęli niedawno prędkość około 402 terabitów na sekundę na 50 kilometrach światłowodu przy użyciu tylko jednego rdzenia. To około 5,7 miliona razy szybciej niż przeciętne domowe łącze szerokopasmowe w Wielkiej Brytanii.

„Myślę, że to najlepszy wynik na świecie, a lepszego nie znamy” – mówi profesor Worysiak. Ich technologia polega na wykorzystaniu dłuższych fal światła niż zwykle podczas przesyłania danych linią optyczną.

Wykorzystują w tym celu alternatywne formy sprzętu elektronicznego wysyłającego i odbierającego sygnały za pomocą kabli światłowodowych, jednak taki system może być łatwiejszy w montażu niż wymiana tysięcy kilometrów samego kabla.

Jednak w niektórych zastosowaniach niezawodność może być ważniejsza niż szybkość. „W przypadku zdalnej chirurgii robotycznej oddalonej o 5000 mil… absolutnie nie chcemy scenariusza, w którym nastąpi awaria sieci” – mówi Kreiner.

Dr Okonkwo dodaje, że szkolenie AI będzie coraz częściej wymagało przesyłania ogromnych zbiorów danych. Uważa, że ​​im szybciej to nastąpi, tym lepiej.

Ian Phillips, który współpracuje z profesorem Vorysiakiem, twierdzi, że przepustowość zwykle znajduje zastosowanie, gdy tylko staje się dostępna: „Ludzkość znajduje sposób, aby ją wykorzystać”.

Chociaż kilka petabitów na sekundę to znacznie więcej niż potrzebują dzisiejsi użytkownicy Internetu, Len Burdett, analityk badawczy w Telegeography, firmie zajmującej się badaniami rynku telekomunikacyjnego, twierdzi, że zdumiewające jest, jak szybko rośnie zapotrzebowanie na przepustowość — obecnie wynoszące około 30% rocznie. Corocznie na transatlantyckich kablach światłowodowych.

Zwraca uwagę, że dostarczanie treści – mediów społecznościowych, usług w chmurze, przesyłania strumieniowego wideo – pochłania znacznie więcej przepustowości niż kiedykolwiek wcześniej: „Na początku XXI wieku zajmowało około 15% międzynarodowej przepustowości. Teraz jest to około „Trzy czwarte , to 75%. To naprawdę dużo.”

Andrew Kernahan, dyrektor ds. spraw publicznych w stowarzyszeniu dostawców usług internetowych, twierdzi, że większość użytkowników domowych może obecnie uzyskać dostęp do prędkości sięgających gigabitów na sekundę.

Jednak tylko około jedna trzecia klientów łączy szerokopasmowych subskrybuje taką technologię. Kernahan twierdzi, że nie ma obecnie „specjalnej aplikacji”, która naprawdę tego wymaga. Może się to zmienić na przykład w miarę wzrostu konsumpcji telewizji internetowej.

„Zdecydowanie wyzwaniem jest rozpowszechnianie informacji i zwiększanie świadomości ludzi na temat tego, co mogą zrobić z infrastrukturą” – mówi.