178,000,000 megabits i sekundet. Så hurtigt har forskere fra University College London formået at sende data gennem et fiberoptisk kabel end de tilgængelige kommercielle fiberforbindelser, der i dag typisk ligger på mellem 10 og op til 400 GB/s.
Den nye verdensrekord på 178 terabit i sekundet er gennemført i et samarbejde mellem britiske fotonikforskere og virksomhederne Xtera og KDDI Research. De har sammen udviklet nye måder at modulere lyset, før det sendes ned i et fiberoptisk kabel, hvilket giver mulighed for at bruge meget større båndbredde end hidtil.
»Mens nuværende state-of-the-art-forbindelser mellem cloud-datacentre er i stand til at transportere op til 35 terabit i sekundet, arbejder vi med nye teknologier, der mere effektivt udnytter den eksisterende infrastruktur, hvilket gør os i stand til bedre at bruge den optisk båndbredde og til at sætte verdensrekorden i transmissionsrate på 178 terabit i sekundet,« siger Lidia Galdino, lektor ved UCL Electronic & Electrical Engineering i en pressemeddelelse.
Resultaterne er beskrevet i en ny artikel i tidsskriftet IEEE Photonics Technology Letters.
Ifølge de Galdino skyldes rekorden især at forskerne er i stand til at forbedre de optiske forstærkere, der bruges til at booste signalet og dermed øge hastigheden på datatransmissionen. Det gør de med metoden Geometric Shaping Constellations, hvor man med algoritmer manipulerer med de enkelte lyssignalers bølgelængde, så de bedst muligt udnytter lysets forskellige egenskaber, f.eks. fase, og lysstyrke.
Læs også: Færre laserkilder i fiberkabler skal gøre Internettet grønnere
Den type optimering kræver ikke en fuldstændig udskiftning af den efterhånden udbredte fiber-infrastruktur i Danmark og verden over. Det er i stedet nok at opgradere de optiske forstærkere, der typisk er placeret med 40-100 kilometers mellemrum i et fibernet. Ifølge forskerne vil deres opgradering af de optiske forstærkere koste i omegnen af 130.000 kr., hvilket er noget lavere end installationen af helt nye fiberoptiske kabler, som let kan løbe op i over tre millioner kr. for én kilometers fibernet i byområder.
Det er ikke første gang, at forskningsgruppen fra UCL i London har ligget med helt i toppen, når det gælder datarekorder. De satte en tilsvarende rekord tilbage i 2016. Dengang var hastigheden dog noget mindre – 1,125 terabit i sekundet.
Læs også: Telefon- og fiberkabler slår igen datarekorder
Fra multikernefibre til bedre kodning
Selvom 178 terabit i sekundet lyder af voldsomt meget, så er det faktisk markant lavere end de verdensrekorder, som danske DTU-forskere har sat af flere omgange. Tilbage i 2016 nåede Leif Katsuo Oxenløwe, professor på DTU Fotonik, sammen med sine kolleger, op på 661 terabits i sekundet på en enkelt fiber. Den rekord er dog sat i et laboratorium med en fiber på hele 30 kerner.
Læs også: Verdensmestrene fra Lyngby slår til igen
Den type eksperimenterende forskning er delvist trukket i baggrunden til fordel for forskning i nye former for datamodulation og dekodning, som i dag er blevet den dominerende teknologi til optisk data transmission, både på universiteter og hos teknologileverandører de seneste ti år. Fokus er i dag på nye og mere smarte måder at pakke, og kode data på i endepunkterne af fiberforbindelserne, eksempelvis optiske forstærkere, så man ikke er tvunget til at ændre på selve infrastrukturen.
I Danmark har en gruppe forskere fra DTU blandt andet udviklet nye metoder til såkaldt kohærent detektion, som siden er er blevet til virksomheden Bifrost Communications, der udviklere optiske forstærkere til fiberoptik. Også metoder som probabilistic constellation shaping vinder frem, hvor man grundlæggende bruger sandsynlighedsberegning til at finde den mest optimale balance mellem overførselshastighed, pålidelighed, og energiforbrug til hvert enkelt signal, så man kan skrue lidt op for effekten ind i fibrene og dermed sende signalerne længere.
Læs også: Dansk opfindelse booster fiberforbindelsen
Forbruget eksploderer bare
Hvis man har adgang til UCL-fiberteknologien og dermed en download-hastighed på 178 terabit i sekundet, så vil det kræve mindre end en time at hente al den data, der er lagret af det første billede af et sort hul, som i øvrigt er lagret på 500 kilos harddiske.
Læs også: Topforskning: Sort hul løber med prisen som årets største bedrift
Og her kommer et nyt problem ind i billedet. Det er nemlig de færreste lagringsteknologier, der kan følge med i den hastighed, som de fiberoptiske kabler teoretisk kan præstere i fremtiden. Men Lidia Galdinos forskning i ultrahurtige dataforbindelser skal snarere ses som grundforskning, der kan bruges til at forbedre den fiberoptiske teknologi. For intet tyder på, at vi bliver til at skrue ned for vores appetit på data.
Da Covid-19 krisen brød ud i marts, eksploderede behovet for hurtigt og stabilt bredbånd, også i Danmark, og det blev tydeligt, at fibernet i dag skal betragtes som kritisk infrastruktur.
»Men uafhængigt af Covid-19-krisen er internettrafikken vokset eksponentielt over de seneste ti år, og hele denne vækst i databehovet hænger sammen med, at omkostningerne pr. bit er faldende. Udviklingen af nye teknologier er afgørende for fortsætte trenden mod lavere omkostninger,« siger Lidia Galdino.
Læs også: Dataforbruget stiger markant uden væsentlige problemer
