Die schnellsten Daten der Welt

Wenn es um IT-Updates geht, ist das eine ziemlich nervenaufreibende Angelegenheit.

Im Februar hielten zwei Netzwerkingenieure in einem Lagerhaus am CERN, der Schweizer Heimat des Large Hadron Collider (LHC) – des weltweit größten wissenschaftlichen Experiments – den Atem an und drückten dann einen Knopf.

Plötzlich erschien vor ihnen auf dem Bildschirm Text auf schwarzem Hintergrund. Es funktionierte. „Es war sehr spannend“, erinnert sich Joachim Opednacker von SURF, einem niederländischen IT-Verband, der für Bildungs- und Forschungseinrichtungen arbeitet. „Es war so cool.“

Er und sein Kollege Edwin Verheul haben gerade eine neue Datenverbindung zwischen dem LHC in der Schweiz und Datenspeicherstandorten in den Niederlanden geschaffen.

Eine Datenverbindung, die Geschwindigkeiten von bis zu 800 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) erreichen kann – oder 11.000 Mal mehr Durchschnittliche Breitbandgeschwindigkeit zu Hause im Vereinigten KönigreichDie Idee besteht darin, den Zugang von Wissenschaftlern zu den Ergebnissen von LHC-Experimenten zu verbessern.

Ein anschließender Test im März mit von Nokia geliehenem Spezialgerät bewies, dass die geforderten Geschwindigkeiten erreicht werden konnten.

„Der Nokia-Transceiver ist wie ein Promi-Transceiver“, erklärt Herr Verheul, wie die Ausrüstung für den Einsatz an verschiedenen Orten im Voraus reserviert wird. „Wir hatten nur eine begrenzte Zeit, um die Tests durchzuführen, den Transceiver.“ würde verschwinden.“ „.

Diese Bandbreite, die sich einem Terabit pro Sekunde nähert, ist extrem schnell, einige Unterseekabel jedoch nicht. Hundertmal schneller – Sie nutzen mehrere Faserstränge, um diese Geschwindigkeiten zu erreichen.

In Laboren auf der ganzen Welt entwickeln Netzwerkexperten Glasfasersysteme, die Daten noch schneller übertragen können. Diese Systeme haben außergewöhnliche Geschwindigkeiten von mehreren Petabyte pro Sekunde erreicht, was dem 300-Millionen-fachen der durchschnittlichen Breitbandverbindung zu Hause in Großbritannien entspricht.

Diese Geschwindigkeit ist so groß, dass man sich kaum vorstellen kann, wie Menschen diese Bandbreite in Zukunft nutzen werden. Aber Ingenieure verschwenden keine Zeit damit, zu beweisen, dass dies möglich ist. Und sie wollen einfach schneller vorankommen.

Das Doppelkabel (mit Sende- und Empfangsadern) vom CERN zu den Rechenzentren in den Niederlanden ist knapp 1.650 Kilometer lang und verläuft von Genf nach Paris, dann nach Brüssel und schließlich nach Amsterdam. Ein Teil der Herausforderung beim Erreichen von 800 Gigabit pro Sekunde bestand darin, Lichtimpulse über eine große Entfernung zu senden. „Aufgrund der Entfernung sind die Energieniveaus dieses Lichts geringer, sodass man es an verschiedenen Orten verstärken muss“, erklärt Herr Opednacker.

Jedes Mal, wenn bei Experimenten am LHC ein kleines subatomares Teilchen mit einem anderen Teilchen kollidiert, erzeugt der Aufprall erstaunliche Datenmengen – Ungefähr ein Petabyte pro SekundeDas reicht aus, um 220.000 DVDs zu füllen.

Dieser Collider wurde für die Speicherung und Untersuchung verkleinert, erfordert aber immer noch große Mengen an Bandbreite. Darüber hinaus erwartet LHC mit der für 2029 geplanten Modernisierung eine gleichmäßige Produktion Mehr wissenschaftliche Daten als heute.

„Dieses Upgrade erhöht die Zahl der Kollisionen um mindestens das Fünffache“, sagt James Watt, Senior Vice President und General Manager für optische Netzwerke bei Nokia.

Aber die Zeit, in der 800 Gbit/s langsam erscheinen, ist möglicherweise nicht mehr weit. Im November brach ein Forscherteam in Japan den Weltrekord bei der Datenübertragungsgeschwindigkeit, als es eine erstaunliche Geschwindigkeit von 22,9 Petabits pro Sekunde erreichte. Das ist genug Geschwindigkeit, um jedem Menschen auf der Erde Netflix-Streaming zur Verfügung zu stellen, und dann noch ein paar Milliarden mehr, sagt Chigo Okonkwo von der Technischen Universität Eindhoven, der an der Arbeit beteiligt war.

In diesem Fall wurde in einer Laborumgebung ein riesiger Strom pseudozufälliger Daten über eine Distanz von 13 km über ein gewickeltes Glasfaserkabel übertragen. Dr. Okonkwo erklärt, dass die Integrität der Daten nach der Übertragung analysiert wird, um sicherzustellen, dass sie so schnell wie gemeldet gesendet werden, ohne dass sich zu viele Fehler ansammeln.

Er fügt außerdem hinzu, dass das von ihm und seinen Kollegen verwendete System auf mehreren Adern beruhte – insgesamt 19 Adern in einem einzigen Glasfaserkabel. Dabei handelt es sich um einen neuen Kabeltyp, im Gegensatz zu den Standardkabeln, die die Häuser vieler Menschen mit dem Internet verbinden.

Doch der Ausbau und Austausch alter Glasfasern ist sehr kostspielig. Vladek Vorysiak von der Aston University im Vereinigten Königreich glaubt, dass eine Verlängerung seiner Lebensdauer von Vorteil ist. Kürzlich erreichten er und seine Kollegen Geschwindigkeiten von etwa 402 Terabit pro Sekunde auf 50 Kilometern Glasfaser mit nur einem einzigen Kern. Dies ist etwa 5,7 Millionen Mal schneller als die durchschnittliche Breitbandverbindung zu Hause in Großbritannien.

„Ich denke, das ist das beste Ergebnis der Welt, und wir kennen keine besseren Ergebnisse als dieses“, sagt Professor Vorysiak. Ihre Technologie basiert auf der Verwendung längerer Lichtwellenlängen als üblich, wenn Daten über eine optische Leitung gesendet werden.

Zu diesem Zweck nutzen sie alternative Formen elektronischer Geräte, die Signale über Glasfaserkabel senden und empfangen. Ein solches System ist jedoch möglicherweise einfacher zu installieren, als Tausende Kilometer Kabel selbst zu ersetzen.

Bei manchen Anwendungen kann jedoch Zuverlässigkeit wichtiger sein als Geschwindigkeit. „Für eine ferngesteuerte Roboterchirurgie in einer Entfernung von 3.000 Meilen … möchten Sie auf keinen Fall, dass das Netzwerk ausfällt“, sagt Herr Kreiner.

Dr. Okonkwo fügt hinzu, dass das Training von KI zunehmend die Übertragung riesiger Datensätze erfordern wird. Er glaubt, je früher dies geschieht, desto besser.

Ian Phillips, der mit Professor Vorysiak zusammenarbeitet, sagt, dass Bandbreite dazu neigt, Anwendungen zu finden, sobald sie verfügbar ist: „Die Menschheit findet einen Weg, sie zu konsumieren.“

Obwohl mehrere Petabit pro Sekunde weit über dem liegen, was heutige Webnutzer benötigen, findet es Len Burdett, Forschungsanalyst bei Telegeography, einem Kommunikationsmarktforschungsunternehmen, erstaunlich, wie schnell der Bandbreitenbedarf wächst – derzeit liegt er bei etwa 30 % pro Jahr. Jährlich über transatlantische Glasfaserkabel.

Sie weist darauf hin, dass die Bereitstellung von Inhalten – soziale Medien, Cloud-Dienste, Video-Streaming – viel mehr Bandbreite verbraucht als je zuvor: „In den frühen 2000er Jahren beanspruchte es etwa 15 % der internationalen Bandbreite.“ , das sind 75 %. Es ist wirklich riesig.

Andrew Kernahan, Leiter für öffentliche Angelegenheiten bei der Internet Service Providers Association, sagt, dass die meisten Heimanwender mittlerweile auf Geschwindigkeiten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde zugreifen können.

Aber nur etwa ein Drittel der Breitbandkunden abonniert eine solche Technologie. Kernahan sagt, dass es derzeit keine „spezielle App“ gibt, die dies wirklich erfordert. Dies kann sich ändern, wenn beispielsweise der Internet-TV-Konsum zunimmt.

„Es ist definitiv eine Herausforderung, die Nachricht zu verbreiten und den Menschen bewusster zu machen, was sie mit der Infrastruktur tun können“, sagt er.