De snelste gegevens ter wereld

Als het om IT-updates gaat, is dit een behoorlijk zenuwslopende aangelegenheid geweest.

In februari hielden twee netwerkingenieurs in een magazijn op CERN, de Zwitserse thuisbasis van de Large Hadron Collider (LHC) – het grootste wetenschappelijke experiment ter wereld – hun adem in en drukten toen op een knop.

Plotseling verscheen er voor hen tekst op een zwarte achtergrond op het scherm. Het werkte. “Het was heel spannend”, herinnert Joachim Opednacker van SURF, een Nederlandse IT-vereniging die werkt voor onderwijs- en onderzoeksinstellingen. “Het was zo gaaf.”

Hij en zijn collega Edwin Verheul hebben zojuist een nieuwe datakoppeling gerealiseerd tussen de LHC in Zwitserland en dataopslaglocaties in Nederland.

Een datalink die snelheden tot 800 gigabits per seconde (Gbps) kan bereiken – of 11.000 keer meer Gemiddelde breedbandsnelheid thuis in Groot-BrittanniëHet idee is om de toegang van wetenschappers tot de resultaten van LHC-experimenten te verbeteren.

Uit een daaropvolgende test, die in maart werd uitgevoerd met speciale apparatuur geleend van Nokia, bleek dat de vereiste snelheden gehaald konden worden.

“De zendontvanger van Nokia is net die van een beroemdheid”, zegt de heer Verheul, terwijl hij uitlegt hoe apparatuur van tevoren is gereserveerd voor gebruik op verschillende locaties. “We hadden weinig tijd om de tests uit te voeren. Als je hem een ​​week moest uitstellen, de zendontvanger zou verdwijnen.”

Deze hoeveelheid bandbreedte, die bijna één terabit per seconde benadert, is extreem snel, maar sommige onderzeese kabels kunnen dat niet. Honderden keren sneller – Ze gebruiken meerdere vezelstrengen om deze snelheden te bereiken.

In laboratoria over de hele wereld creëren netwerkexperts glasvezelsystemen die gegevens nog sneller kunnen verzenden. Deze systemen hebben buitengewone snelheden bereikt van enkele petabytes per seconde, oftewel 300 miljoen keer de gemiddelde breedbandverbinding thuis in Groot-Brittannië.

Deze snelheid is zo groot dat het moeilijk voor te stellen is hoe mensen in de toekomst dergelijke bandbreedte zullen gebruiken. Maar ingenieurs verspillen geen tijd met bewijzen dat dit mogelijk is. En ze willen gewoon sneller bewegen.

De dubbele kabel (met kernen die zenden of ontvangen) van CERN naar datacentra in Nederland is iets minder dan 1.650 kilometer lang en loopt van Genève naar Parijs, vervolgens naar Brussel en uiteindelijk naar Amsterdam. Een deel van de uitdaging bij het bereiken van 800 gigabits per seconde was het verzenden van lichtpulsen over een lange afstand. “Vanwege de afstand zijn de energieniveaus van dit licht lager, dus je moet het op verschillende locaties versterken”, legt de heer Opednacker uit.

Elke keer dat een klein subatomair deeltje tijdens experimenten bij de LHC met een ander deeltje botst, genereert de impact verbazingwekkende hoeveelheden gegevens – Ongeveer één petabyte per secondeDat is genoeg om 220.000 dvd’s te vullen.

Deze versneller is verkleind voor opslag en onderzoek, maar vereist nog steeds grote hoeveelheden bandbreedte. Bovendien verwacht LHC met de modernisering die in 2029 gepland staat een gelijkmatige productie Meer wetenschappelijke gegevens dan nu.

“Deze upgrade verhoogt het aantal botsingen met minstens vijf keer”, zegt James Watt, senior vice-president en algemeen manager van optische netwerken bij Nokia.

Maar de tijd waarin 800 Gbps traag lijkt, lijkt misschien niet ver weg. In november brak een team van onderzoekers in Japan het wereldsnelheidsrecord voor gegevensoverdracht toen ze een verbazingwekkende snelheid van 22,9 petabits per seconde bereikten. Dat is genoeg snelheid om Netflix-streaming voor iedereen op aarde aan te bieden, en nog een paar miljard extra, zegt Chigo Okonkwo van de Technische Universiteit Eindhoven, die bij het werk betrokken was.

In dit geval werd in een laboratoriumomgeving een enorme stroom pseudo-willekeurige gegevens uitgezonden over een afstand van 13 km opgerolde glasvezelkabel. Dr. Okonkwo legt uit dat de integriteit van de gegevens na verzending wordt geanalyseerd om ervoor te zorgen dat deze zo snel worden verzonden als gerapporteerd, zonder dat er te veel fouten optreden.

Hij voegt er ook aan toe dat het systeem dat hij en zijn collega’s gebruikten gebruik maakte van meerdere kernen: in totaal 19 kernen binnen één enkele glasvezelkabel. Dit is een nieuw type kabel, in tegenstelling tot de standaardkabels die de huizen van veel mensen met internet verbinden.

Maar het extraheren en vervangen van oude optische vezels is erg duur. Vladek Vorysiak van Aston University in het Verenigd Koninkrijk is van mening dat het verlengen van de levensduur gunstig is. Hij en zijn collega’s bereikten onlangs snelheden van ongeveer 402 terabit per seconde over 50 kilometer glasvezel met slechts één enkele kern. Dit is ongeveer 5,7 miljoen keer sneller dan de gemiddelde breedbandverbinding thuis in Groot-Brittannië.

“Ik denk dat dit het beste resultaat ter wereld is, en we kennen geen betere resultaten dan dit”, zegt professor Vorysiak. Hun technologie is gebaseerd op het gebruik van langere golflengten van licht dan normaal bij het verzenden van gegevens via een optische lijn.

Hiervoor gebruiken ze alternatieve vormen van elektronische apparatuur die signalen over glasvezelkabels verzendt en ontvangt, maar zo’n systeem is wellicht eenvoudiger te installeren dan het vervangen van duizenden kilometers kabel zelf.

Maar betrouwbaarheid kan in sommige toepassingen belangrijker zijn dan snelheid. “Voor robotchirurgie op afstand op 5000 kilometer afstand… wil je absoluut geen scenario waarin het netwerk uitvalt”, zegt de heer Kreiner.

Dr. Okonkwo voegt eraan toe dat het trainen van AI in toenemende mate de overdracht van enorme datasets zal vereisen. Hij is van mening dat hoe eerder dit gebeurt, hoe beter.

Ian Phillips, die samenwerkt met professor Vorysiak, zegt dat bandbreedte de neiging heeft toepassingen te vinden zodra deze beschikbaar komt: “De mensheid vindt een manier om deze te consumeren.”

Hoewel meerdere petabits per seconde veel verder gaan dan wat de hedendaagse internetgebruiker nodig heeft, zegt Len Burdett, onderzoeksanalist bij Telegeography, een communicatiemarktonderzoeksbureau, dat het verbazingwekkend is hoe snel de vraag naar bandbreedte groeit – momenteel met ongeveer 30% op jaarbasis. Jaarlijks over transatlantische glasvezelkabels.

Ze wijst erop dat het aanbieden van inhoud – sociale media, clouddiensten, streaming video – veel meer bandbreedte verbruikt dan ooit tevoren: “Begin jaren 2000 nam het ongeveer 15% van de internationale bandbreedte in beslag. Nu is het ongeveer “driekwart , dat is 75%. Het is echt enorm.”

Andrew Kernahan, hoofd public affairs bij de Internet Service Providers Association, zegt dat de meeste thuisgebruikers nu toegang hebben tot snelheden tot wel een gigabit per seconde.

Maar slechts ongeveer een derde van de breedbandklanten is geabonneerd op dergelijke technologie. Kernahan zegt dat er momenteel geen “speciale app” is die dit echt vereist. Dit kan veranderen naarmate het verbruik van internet-tv bijvoorbeeld toeneemt.

“Het is zeker een uitdaging om de boodschap bekend te maken en mensen bewuster te maken van wat ze met infrastructuur kunnen doen”, zegt hij.