Przesłali internet z prędkością, którą trudno sobie wyobrazić. Padł rekord świata
Naukowcy przesłali 450 terabitów na sekundę przez zwykły światłowód zakopany pod ulicami Londynu. To rekord i dowód na to, że istniejąca infrastruktura może obsłużyć erę AI.
Pod ulicami Londynu, dokładniej między kampusem University College London a centrum danych Telehouse North w Docklands, biegnie zwykły światłowód. Nie nowy, nie eksperymentalny, tylko zakopany lata temu, z łączeniami, naprawami po zerwaniach i wszystkimi niedoskonałościami kabla, który przeżył już niejeden remont drogi. Przez ten kabel międzynarodowy zespół naukowców właśnie przesłał 450 terabitów danych na sekundę. To nowy rekord świata transmisji optycznej i jednocześnie dowód, że infrastruktura, która już leży pod ziemią, może obsłużyć potrzeby ery sztucznej inteligencji. Bez kopania nowych rowów.
Taką prędkość po prostu trudno sobie wyobrazić
450 terabitów na sekundę to około 56 terabajtów danych przesyłanych co sekundę. Cała biblioteka Kongresu USA, czyli największa biblioteka na świecie, w formie cyfrowej zajmuje szacunkowo kilkanaście terabajtów. Przesłanie jej trwałoby ułamek sekundy. Netflix szacuje, że film w jakości HD zajmuje około 3 gigabajty. 450 Tb/s to niemal pół miliona takich filmów przesyłanych jednocześnie przez jeden kabel.
Dotychczasowy rekord wynoszący 430 Tb/s został ustanowiony w 2025 r, przez ten sam zespół (NICT z Japonii i UCL z Wielkiej Brytanii), ale w warunkach laboratoryjnych: na idealnym, krótkim odcinku światłowodu bez łączeń, napraw i degradacji. Wcześniejszy rekord 402 Tb/s z 2024 r. był też laboratoryjny. Nowy wynik jest więc pierwszy w trzech aspektach jednocześnie: najwyższa przepustowość, najszersza banda i osiągnięty na prawdziwym, zainstalowanym już kablu w terenie miejskim.
Ta ostatnia cecha tak naprawdę zmienia wszystko. Rekord laboratoryjny pokazuje, co jest fizycznie możliwe. Rekord na prawdziwym kablu pokazuje, co jest osiągalne tu i teraz, na infrastrukturze, którą operatorzy telekomunikacyjni mają już pod ziemią.
Jak wycisnąć czterokrotnie więcej z tego samego kabla?
Kluczem do rekordu nie jest szybszy laser ani lepszy detektor, lecz użycie większej części światłowodu niż kiedykolwiek wcześniej. Żeby to zrozumieć, trzeba wiedzieć, jak działa transmisja w światłowodzie.
Światłowód przewodzi światło, a precyzyjniej: promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie bliskiej podczerwieni. Różne długości fal (kolory, choć niewidoczne dla oka) mogą być przesyłane jednocześnie przez ten sam kabel, nie przeszkadzając sobie nawzajem. Technika ta nosi nazwę zwielokrotniania z podziałem długości fali (Wavelength Division Multiplexing) i jest tak naprawdę fundamentem współczesnych sieci światłowodowych.
Komercyjne systemy telekomunikacyjne korzystają dziś z dwóch pasm optycznych: C-band i L-band, o łącznej szerokości około 10 teraherców. To jak dwupasmowa autostrada, na której ruch jest gęsty, ale szerokość drogi jest ograniczona.
Zespół z NICT i UCL otworzył trzy dodatkowe pasy (pasma O, E i S), które w standardowych systemach nie są używane, bo wymagają specjalistycznych wzmacniaczy optycznych, których do niedawna nie było. Łączna szerokość wykorzystanego spektrum: 42,4 teraherca to ponad czterokrotnie więcej niż w komercyjnych systemach. W tej szerokości zmieściło się 1273 indywidualnych kanałów o różnych długościach fal, od 1280,4 nm do 1608,9 nm.
To tak, jakby dwupasmową autostradę rozszerzono do ośmiu pasów bez budowania nowej drogi, wyłącznie przez lepsze wykorzystanie istniejącej nawierzchni.
Trasa biegła przez 39 km
Trasa eksperymentu biegła od kampusu UCL w Bloomsbury do centrum danych Telehouse North w Docklands i z powrotem. To łącznie 39 km. Kabel jest częścią UK National Dark Fibre Facility (NDFF) – infrastruktury badawczej udostępniającej nieużywane włókna w istniejących sieciach telekomunikacyjnych do eksperymentów naukowych.
To nie jest więc idealny kabel laboratoryjny. Ma łączenia spawane w miejscach, gdzie włókna były łączone podczas instalacji. Ma naprawy po zerwaniach, bo pod Londynem regularnie coś się kopie, przebudowuje i uszkadza. Ma wyższe tłumienie (straty sygnału) niż kabel laboratoryjny, bo każde łączenie, złącze i naprawa wprowadza dodatkowy ubytek mocy.
Fakt, że rekord padł właśnie na takim kablu, ma tak naprawdę ogromne znaczenie praktyczne. Na świecie leży pod ziemią i na dnie oceanów ponad miliard kilometrów światłowodów. Większość z nich wykorzystuje zaledwie ułamek swojej teoretycznej pojemności. Pokazanie, że istniejący kabel, ze wszystkimi swoimi niedoskonałościami, może przenosić 450 Tb/s, oznacza, że operatorzy telekomunikacyjni mogą potencjalnie zwiększyć przepustowość swoich sieci czterokrotnie lub więcej, wymieniając tylko elektronikę na końcach kabla, bez kopania nowych tras.
To jest wiadomość, która powinna zainteresować nie tylko fizyków, lecz przede wszystkim dyrektorów finansowych firm telekomunikacyjnych. Kopanie nowego rowu pod miastem kosztuje krocie. Wymiana sprzętu na końcach istniejącego kabla kosztuje ułamek tej kwoty. Ekonomia wielopasmowej transmisji WDM jest miażdżąca w porównaniu z budową nowej infrastruktury.
AI, 5G i samochody autonomiczne
Rekord jest również odpowiedzią na konkretny, narastający problem: sztuczna inteligencja potrzebuje danych w ilościach, na które istniejąca infrastruktura sieciowa nie jest przygotowana.
Trening dużego modelu językowego wymaga przesyłania petabajtów danych między centrami obliczeniowymi. Inferencja (uruchamianie modelu dla milionów użytkowników jednocześnie) generuje gigantyczny ruch sieciowy w czasie rzeczywistym. OpenAI, Google, Anthropic, Meta – wszyscy budują lub wynajmują centra danych o zapotrzebowaniu energetycznym mierzonym w gigawatach, a każdy gigawat mocy obliczeniowej to petabajty danych do przesłania.
Sieci 5G i przyszłe 6G – z milionami jednocześnie podłączonych urządzeń, strumieniowaniem wideo w 8K, telemedycyną i rozszerzoną rzeczywistością – dodają tu kolejną warstwę zapotrzebowania. Samochody autonomiczne generujące terabajty danych sensorycznych dziennie potrzebują infrastruktury, która przetworzy te dane w czasie rzeczywistym.
Dotychczasowa odpowiedź branży na rosnące zapotrzebowanie polegała głównie na układaniu kolejnych kabli. To podejście działa, ale jest powolne i kosztowne. Technologia wielopasmowa WDM oferuje alternatywę: wycisnąć więcej z tego, co już mamy. I to nie teoretycznie więcej, lecz czterokrotnie więcej.
Od rekordu do routera w piwnicy
Rekord nie oznacza oczywiście, że już jutro twój dostawca internetu podniesie przepustowość łącza. Wzmacniacze optyczne dla pasm O, E i S są na etapie prototypów badawczych, nie produktów komercyjnych. Ich koszt jest wielokrotnie wyższy niż standardowych wzmacniaczy C+L. Integracja pięciu pasm w jeden system wymaga nowej klasy sprzętu sieciowego, który nie istnieje jeszcze w ofercie żadnego producenta.
Jednak droga od laboratorium do komercji w telekomunikacji optycznej jest dobrze znana i wielokrotnie przebyta. Pasmo C (dziś standard) było kiedyś eksperymentem. Pasmo L dodane kilka lat temu przeszło tę samą ścieżkę. Pasma O, E i S pójdą za nimi, napędzane nie altruizmem producentów sprzętu, lecz twardą ekonomią: tańsze jest rozszerzyć wykorzystanie istniejącego kabla niż zakopać nowy.
Przeczytaj także:
NICT zapowiada dalsze badania nad technologiami otwierającymi dodatkowe okna transmisyjne i nad zwiększaniem zasięgu systemów wielopasmowych. 39 km pod Londynem to dystans miejski. Miejscami, w których ta technologia może przynieść największe korzyści są przede wszystkim sieci międzymiastowe i podmorskie.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: Brett Sayless / Pexels
