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Japão bate novo recorde de velocidade da Internet: 319 terabits por segundo

Você já se perguntou por que a Internet, como um todo, não quebrou quando a Covid-19 chegou?

Em questão de semanas, os hábitos online mudaram drasticamente. As crianças iam para a escola com o Zoom; os adultos seguiram o exemplo no trabalho. Desesperadas para escapar, as pessoas se divertiram na Netflix. Doomscrolling agora é uma palavra no dicionário. Tudo isso aconteceu virtualmente durante a noite.

A demanda por largura de banda da Internet disparou – até 60% em maio passado, de acordo com a OCDE – e, ainda assim, a Internet parecia na maior parte boa. Claro, havia pessoas nos bastidores gerenciando esses aumentos de tráfego, mas geralmente, a infraestrutura para lidar com o aumento já estava instalada. Não houveram manchetes de interrupções em massa ou de fazendas de servidores pegando fogo. A razão? Bom planejamento, muitos anos de antecedência.

O pressuposto básico, e comprovado ser bom, é que mais pessoas vão querer enviar mais coisas pela Internet amanhã, terça-feira ou em dez anos. Podemos não saber quantas pessoas ou quais coisas exatamente, mas o crescimento geralmente tem sido um bom palpite.

Para atender às demandas de amanhã, temos que começar a construir uma internet mais capaz hoje. E por nós, quero dizer pesquisadores em laboratórios de todo o mundo.

Em agosto do ano passado, uma equipe da University College London (UCL) estabeleceu a marca máxima em 178 terabits por segundo. Agora, um ano depois, pesquisadores do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT) do Japão dizem que quase dobraram o recorde com velocidades de 319 terabits por segundo.

Vale a pena colocar isso em perspectiva por um momento. Quando a equipe UCL anunciou seus resultados no ano passado, eles disseram que você poderia baixar todo o catálogo da Netflix em um segundo com sua tecnologia. A equipe NICT dobrou a velocidade da biblioteca Netflix por segundo.

Veja como eles fizeram isso
Os sinais de internet mais rápidos são compostos de dados convertidos em pulsos de luz e enviados voando por feixes de fios de vidro semelhantes a fios de cabelo chamados de fibra óptica. Os cabos de fibra óptica permitem uma transmissão de dados muito mais rápida com menos perda do que os fios de cobre tradicionais. Milhões de milhas de fibra agora cruzam continentes e oceanos. Esta é a web em seu sentido mais literal.

Com toda essa infraestrutura instalada, os pesquisadores estão tentando descobrir como colocar mais e mais dados no mesmo design básico – isto é, manter as coisas mais ou menos compatíveis, mas melhorar o número de bibliotecas Netflix por segundo que podemos baixar.

Eles podem fazer isso de algumas maneiras.

Primeiro, a luz tem propriedades de onda. Como uma onda na água, você pode pensar em uma onda de luz com uma série de picos e depressões se movendo pelo espaço. A distância entre os picos (ou vales) é o seu comprimento de onda. Na luz visível, os comprimentos de onda mais curtos correspondem às cores mais azuis e os comprimentos de onda mais longos às cores mais vermelhas. A internet funciona com pulsos de luz infravermelhos um pouco mais longos que os da faixa visível.

Podemos codificar informações em diferentes comprimentos de onda – como atribuir uma “cor” diferente de luz para cada pacote de informações – e transmiti-los simultaneamente. Expanda o número de comprimentos de onda disponíveis e você aumenta a quantidade de dados que você pode enviar ao mesmo tempo. Isso é chamado de multiplexação por divisão de comprimento de onda.

Essa é a primeira coisa que a equipe fez: eles expandiram a seleção de “cores” disponíveis, adicionando uma banda inteira de comprimentos de onda (a banda S) que só havia sido demonstrada para comunicação de curto alcance anteriormente. No estudo, eles mostraram uma transmissão confiável, incluindo a banda S a uma distância de 3.001 quilômetros (quase 2.000 milhas).

O truque para percorrer a distância era duplo. Os cabos de fibra precisam de amplificadores de vez em quando para propagar o sinal por longas distâncias. Para acomodar a banda S, a equipe dopou – isto é, eles introduziram novas substâncias para alterar as propriedades do material – dois amplificadores, um com o elemento érbio, o outro com túlio. Estes, combinados com uma técnica chamada amplificação Raman, que dispara um laser de trás para frente na linha para aumentar a força do sinal ao longo de seu comprimento, manteve os sinais a longo prazo.

Enquanto a fibra de longa distância padrão contém apenas um único núcleo de fibra, o cabo aqui tem quatro núcleos para maior fluxo de dados. A equipe dividiu os dados em 552 canais (ou “cores”), cada canal transmitindo em média 580 gigabits por segundo nos quatro núcleos.

Crucialmente, porém, o diâmetro total do cabo é o mesmo que o cabeamento de núcleo único amplamente usado hoje, então ele pode ser conectado à infraestrutura existente.

As próximas etapas incluem aumentar ainda mais a quantidade de dados que seu sistema pode transmitir e aumentar seu alcance para distâncias transoceânicas.

Internet para os desconhecidos
Este tipo de pesquisa é apenas um primeiro passo para mostrar experimentalmente o que é possível, ao contrário de uma etapa final mostrando o que é prático. Notavelmente, embora as velocidades alcançadas pela equipe NICT se ajustem à infraestrutura existente, precisaríamos substituir os cabos existentes.

O trabalho UCL anterior, que adicionou comprimentos de onda de banda S em distâncias mais curtas, focou em maximizar a capacidade dos cabos de fibra existentes atualizando apenas os transmissores, amplificadores e receptores. Na verdade, esse recorde foi estabelecido na fibra que chegou ao mercado pela primeira vez em 2007. Em termos de custo, essa estratégia seria um bom primeiro passo.

Eventualmente, porém, a fibra velha precisará ser substituída à medida que se aproxima de seus limites. Que é quando um sistema mais completo, como o que o NICT está investigando, entraria.

Mas não espere velocidades de cem terabits para habilitar seus hábitos de jogo tão cedo. Esses tipos de velocidades são para conexões de alta capacidade entre redes em países, continentes e oceanos, ao contrário dos últimos metros até o roteador.

Com sorte, eles garantirão que a Internet possa lidar com tudo o que lançarmos no futuro: novos aplicativos famintos por dados que estamos apenas começando a vislumbrar (ou ainda não podemos imaginar), um bilhão de novos usuários ou ambos ao mesmo tempo.

Texto publicado originalmente no SingularityHub.

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