Os dados mais rápidos do mundo

Em termos de atualizações de TI, isso foi o mais estressante que uma coisa pode ser.

Em fevereiro, no interior de um armazém no Cern, a sede suíça da o Grande Colisor de Hádrons (LHC) – o maior experimento científico do mundo – dois engenheiros de rede prenderam a respiração. E apertaram um botão.

De repente, um texto em um fundo preto apareceu em uma tela na frente deles. Tinha funcionado. “Houve high-fives envolvidos”, relembra Joachim Opdenakker da SURF, uma associação holandesa de TI que trabalha para instituições educacionais e de pesquisa. “Foi superlegal de ver.”

Ele e seu colega Edwin Verheul tinham acabado de configurar um novo link de dados entre o LHC na Suíça e locais de armazenamento de dados na Holanda.

Um link de dados que poderia atingir velocidades de 800 gigabits por segundo (Gbps) – ou mais de 11.000 vezes a velocidade média da banda larga doméstica no Reino Unido. A ideia é melhorar o acesso dos cientistas aos resultados dos experimentos do LHC.

Um teste subsequente em março usando equipamento especial emprestado pela Nokia provou que as velocidades desejadas eram alcançáveis.

“Este transponder que a Nokia usa é como uma celebridade”, diz o Sr. Verheul, explicando como o kit é reservado para uso em vários locais com antecedência. “Tínhamos tempo limitado para fazer testes. Se você tiver que adiar uma semana, o transponder se foi.”

Essa quantidade de largura de banda, que se aproxima de um terabit por segundo, é extremamente rápida, mas alguns cabos submarinos são algumas centenas de vezes mais rápido ainda – eles usam múltiplos fios de fibra para atingir tais velocidades.

Em laboratórios ao redor do mundo, especialistas em redes estão criando sistemas de fibra óptica capazes de enviar dados ainda mais rapidamente do que isso. Eles estão atingindo velocidades extraordinárias de muitos petabits por segundo (Pbps), ou 300 milhões de vezes a conexão de banda larga residencial média do Reino Unido.

Isso é tão rápido que mal se pode imaginar como as pessoas usarão essa largura de banda no futuro. Mas os engenheiros não estão perdendo tempo em provar que isso é possível. E eles só querem ir mais rápido.

O cabo duplex (com núcleos que enviam ou recebem) do Cern para os data centers na Holanda tem pouco menos de 1.650 km (1.025 milhas) de comprimento, serpenteando de Genebra a Paris, depois Bruxelas e, finalmente, Amsterdã. Parte do desafio para atingir 800 Gbps estava em transmitir pulsos de luz a uma distância tão longa. “Devido à distância, os níveis de potência dessa luz diminuem, então você tem que amplificá-la em locais diferentes”, explica o Sr. Opdenakker.

Cada vez que uma pequena partícula subatômica colide com outra durante experimentos no LHC, o impacto gera volumes impressionantes de dados – cerca de um petabyte por segundo. Isso é suficiente para encher 220.000 DVDs.

Isso é reduzido para armazenamento e estudo, mas ainda requer grandes quantidades de largura de banda. Além disso, com uma atualização prevista para 2029, o LHC espera produzir ainda mais mais dados científicos do que hoje.

“A atualização aumenta o número de colisões em pelo menos um fator de cinco”, diz James Watt, vice-presidente sênior e gerente geral de redes ópticas da Nokia.

Um tempo em que 800 Gbps parece lento pode não estar longe, no entanto. Em novembro, uma equipe de pesquisadores no Japão quebrou o recorde mundial de velocidade para transmissão de dados quando atingiu espantosos 22,9 Pbps. Isso é largura de banda suficiente para abastecer cada pessoa no planeta, e depois mais alguns bilhões, com um stream da Netflix, diz Chigo Okonkwo da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, que estava envolvido no trabalho.

Neste caso, um fluxo enorme, mas sem sentido, de dados pseudoaleatórios foi transmitido por 13 km de cabo de fibra óptica enrolado em um ambiente de laboratório. O Dr. Okonkwo explica que a integridade dos dados é analisada após a transferência para confirmar que eles foram enviados tão rapidamente quanto relatados, sem acumular muitos erros.

Ele também acrescenta que o sistema que ele e seus colegas usaram dependia de múltiplos núcleos – um total de 19 núcleos dentro de um cabo de fibra. Este é um novo tipo de cabo, diferente dos padrões que conectam a casa de muitas pessoas à internet.

Mas fibras mais antigas são caras para desenterrar e substituir. Estender sua vida útil é útil, argumenta Wladek Forysiak da Aston University no Reino Unido. Ele e colegas recentemente atingiram velocidades de cerca de 402 terabits por segundo (Tbps) ao longo de uma fibra óptica de 50 km de comprimento com apenas um núcleo. Isso é cerca de 5,7 milhões de vezes mais rápido do que a conexão de banda larga residencial média do Reino Unido.

“Acho que é o melhor do mundo, não conhecemos nenhum resultado melhor do que esse”, diz o Prof. Forysiak. A técnica deles depende do uso de mais comprimentos de onda de luz do que o normal ao enviar dados por uma linha óptica.

Para isso, eles usam formas alternativas de equipamentos eletrônicos que enviam e recebem sinais por cabos de fibra óptica, mas tal configuração pode ser mais fácil de instalar do que substituir milhares de quilômetros do próprio cabo.

Atividades no o chamado metaverso pode um dia exigir largura de banda extrema, sugere Martin Creaner, diretor geral da World Broadband Association. Sua organização espera que as conexões de banda larga domésticas para atingir até 50 Gbps até 2030.

Mas a confiabilidade pode ser ainda mais importante do que a velocidade para algumas aplicações. “Para cirurgia robótica remota em 3.000 milhas… você absolutamente não quer nenhum cenário em que a rede caia”, diz o Sr. Creaner.

O Dr. Okonkwo acrescenta que treinar IA exigirá cada vez mais mover enormes conjuntos de dados. Quanto mais rápido isso puder ser feito, melhor, ele argumenta.

E Ian Phillips, que trabalha ao lado do Prof. Forysiak, diz que a largura de banda tende a encontrar aplicações quando está disponível: “A humanidade encontra uma maneira de consumi-la”.

Embora vários petabits por segundo estejam muito além do que os usuários da web de hoje precisam, Lane Burdette, analista de pesquisa da TeleGeography, uma empresa de pesquisa de mercado de telecomunicações, diz que é impressionante a rapidez com que a demanda por largura de banda está crescendo — atualmente, em torno de 30% ano a ano em cabos de fibra óptica transatlânticos.

O fornecimento de conteúdo – mídia social, serviços de nuvem, streaming de vídeo – está consumindo muito mais largura de banda do que antes, ela observa: “Costumava ser algo como 15% da largura de banda internacional no início dos anos 2010. Agora é até três quartos, 75%. É absolutamente enorme.”

No Reino Unido, ainda há um longo caminho a percorrer para melhorar as velocidades da internet. Muitas pessoas não pode acessar suficientemente rápido banda larga em casa.

Andrew Kernahan, chefe de relações públicas da Internet Service Providers Association, diz que a maioria dos usuários domésticos agora pode acessar velocidades de gigabits por segundo.

No entanto, apenas cerca de um terço dos clientes de banda larga estão assinando essa tecnologia. Não há nenhum “aplicativo matador” no momento que realmente exija isso, diz o Sr. Kernahan. Isso pode mudar à medida que mais e mais TV é consumida pela internet, por exemplo.

“Definitivamente, há um desafio em divulgar a mensagem e conscientizar as pessoas sobre o que elas podem fazer com a infraestrutura”, diz ele.