Japan bricht mit revolutionärer Glasfasertechnologie den weltweiten Internet-Geschwindigkeitsrekord

Japans Durchbruch: Die höchste jemals gemessene Internetgeschwindigkeit

In einem beeindruckenden Sprung für die globale Kommunikation haben Forschende in Japan einen neuen Weltrekord für die Internetgeschwindigkeit aufgestellt und Daten mit einer bislang unvorstellbaren Rate übertragen. Die am National Institute of Information and Communications Technology (NICT) auf der 48. Optical Fiber Communication Conference in San Francisco bekannt gegebene Leistung: Mehr als 125.000 Gigabyte (GB) Daten wurden pro Sekunde über eine Entfernung von 1.120 Meilen (1.802 Kilometer) übertragen. Das ist etwa vier Millionen Mal schneller als die durchschnittliche Internetgeschwindigkeit in den USA und mehr als doppelt so schnell wie der Weltrekord, der erst ein Jahr zuvor aufgestellt worden war.

Zur Veranschaulichung: Bei dieser Geschwindigkeit ließe sich das gesamte Internet Archive in weniger als vier Minuten herunterladen oder Millionen von Filmen in Ultra-HD gleichzeitig streamen. Die möglichen Auswirkungen auf die Zukunft des Internets, des Cloud-Computings, der künstlichen Intelligenz und der globalen Kommunikation sind enorm.

Wie gelang Japan dieser Rekord?

Das Geheimnis hinter diesem technologischen Meilenstein ist ein neu entwickeltes Glasfaserkabel, das dünner als ein Druckbleistift ist und dennoch die Leistung von 19 herkömmlichen Glasfaserleitungen in einem einzigen Strang bündelt. Herkömmliche Glasfaserkabel nutzen einen einzelnen Kern, um Daten in Form von Lichtimpulsen zu übertragen. Das japanische Team entwickelte ein Kabel mit 19 einzelnen Kernen, von denen jeder einen eigenen Datenstrom übertragen kann. Dadurch vervielfacht sich die Kapazität des Kabels, ohne dass es dicker wird. So ist es mit der bestehenden Infrastruktur weltweit kompatibel.

Alle 19 Kerne des Kabels interagieren auf exakt dieselbe Weise mit dem Licht. Das ist entscheidend, um Datenverluste und Signalverzerrungen über große Entfernungen zu minimieren. In früheren Experimenten wurden ähnliche Geschwindigkeiten erreicht, allerdings nur über deutlich kürzere Strecken. Der neue Durchbruch besteht darin, diese Geschwindigkeit über mehr als 1.100 Meilen aufrechtzuerhalten. Möglich wurde das durch ein ausgeklügeltes System aus Verstärkern und Signalschleifen, das die Stärke und Klarheit der Daten bewahrt.

Technische Innovationen: die Glasfaser mit 19 Kernen

Die Glasfaser mit 19 Kernen ist eine technische Meisterleistung. Mit einem Durchmesser von nur 0,127 Millimetern, genauso viel wie die meisten herkömmlichen Einkern-Glasfaserkabel, lässt sie sich mit der bestehenden Netzinfrastruktur einsetzen. Jeder Kern funktioniert wie eine Spur auf einer Schnellstraße und ermöglicht es, große Datenmengen parallel zu übertragen. Die Forschenden entwickelten außerdem fortschrittliche Verstärkersysteme, die das Signal in allen 19 Kernen gleichzeitig verstärken. Spezielle Verstärker und Rückführungsschleifen simulieren dabei die große Übertragungsstrecke.

Am Empfangsende bereinigen ein 19-Kanal-Empfänger und ein digitaler Prozessor die Signale und berechnen die Gesamtdatenrate. Das Ergebnis: ein Weltrekord für die Datenübertragung über Glasfasern in Standardgröße, mit einem Kapazitäts-Distanz-Produkt von 1,86 Exabit pro Sekunde und Kilometer, dem höchsten je erreichten Wert.

Warum ist das wichtig? Die globale Datenflut

Die meisten Menschen werden zwar nie das gesamte Internet Archive in wenigen Minuten herunterladen müssen, doch die eigentliche Bedeutung des Durchbruchs liegt darin, dass er dazu beitragen könnte, die rasant wachsende weltweite Nachfrage nach Daten zu bewältigen. Der globale Internetverkehr nimmt aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Streamingdiensten, Cloud-Computing, künstlicher Intelligenz, Smart Cities und Milliarden vernetzter Geräte explosionsartig zu. Branchenschätzungen zufolge steigen die Datenmengen jedes Jahr um etwa 50 Prozent; eine Verlangsamung ist nicht in Sicht.

Die bestehenden Netze stoßen bereits an ihre Grenzen. Ohne neue Lösungen könnten digitale Engpässe bald Innovation und Vernetzung einschränken. Die Leistung des japanischen Teams zeigt, dass sich Glasfasernetze für extrem hohe Geschwindigkeiten und große Entfernungen realisieren lassen, ohne den Durchmesser bestehender Kabel zu verändern. Das erleichtert den praktischen Einsatz erheblich und senkt die Kosten.

Vergleiche: Wie schnell ist schnell?

Um die Größenordnung dieser Leistung zu erfassen, helfen folgende Vergleiche:

• Die durchschnittliche Festnetz-Breitbandgeschwindigkeit in den USA liegt bei etwa 289 Megabit pro Sekunde (Mbit/s), also rund 36 Megabyte pro Sekunde. Japans neuer Rekord von mehr als 125.000 Gigabyte pro Sekunde ist etwa vier Millionen Mal schneller.
• In Indien ist die durchschnittliche Internetgeschwindigkeit noch niedriger. Nach einigen Schätzungen ist die japanische Leistung damit 16 Millionen Mal schneller.
• Bei dieser Geschwindigkeit ließe sich die gesamte Netflix-Bibliothek in weniger als einer Sekunde herunterladen oder die englischsprachige Wikipedia 10.000 Mal in einer Sekunde.

Wie ein Experte es ausdrückte:

Das ist, als würde man eine einspurige Straße durch eine 19-spurige Schnellstraße ersetzen, und das alles auf derselben Fläche.

Die Wissenschaft hinter der Geschwindigkeit: technische Hürden überwinden

Daten mit solch hohen Geschwindigkeiten über große Entfernungen zu übertragen, bedeutet mehr, als einfach weitere Glasfaserkerne hinzuzufügen. Lichtsignale werden auf ihrem Weg schwächer, und sie über viele Kerne hinweg ohne Störungen zu verstärken, ist eine große Herausforderung. Das Team des NICT löste dieses Problem, indem es dafür sorgte, dass alle 19 Kerne identische optische Eigenschaften aufwiesen. So kann sich das Licht synchron ausbreiten und Datenverluste werden minimiert.

Im Experiment wurde das Datensignal 21-mal durch ein Übertragungssystem geleitet, um die gesamte Strecke von 1.120 Meilen zu simulieren. Fortschrittliche Verstärkungs- und Fehlerkorrekturverfahren bewahrten die Integrität der Daten. Die Forschenden nutzten außerdem die Mehrband-Wellenlängenmultiplextechnik (WDM). Sie ermöglicht die gleichzeitige Übertragung mehrerer Datenkanäle auf unterschiedlichen Lichtwellenlängen und erhöht so die Kapazität zusätzlich.

Historischer Rückblick: Wie weit wir gekommen sind

Die Internetgeschwindigkeiten haben sich in den vergangenen drei Jahrzehnten dramatisch verbessert. Anfang der 2000er-Jahre wurden die Geschwindigkeiten von Breitbandanschlüssen zu Hause in Kilobit oder niedrigen Megabit pro Sekunde gemessen. Der vorherige Weltrekord für die Glasfaserübertragung lag bei 50.250 GB/s und wurde 2024 aufgestellt. Zuvor wurden Rekorde in Hunderten Terabit pro Sekunde gemessen. Der neue japanische Rekord von 1,02 Petabit pro Sekunde (1.020.000 Gigabit pro Sekunde) ist ein Quantensprung.

Weitere bemerkenswerte Leistungen:

• 402 Terabit pro Sekunde über 63 Kilometer, erreicht von der Aston University im Vereinigten Königreich
• 402 Terabit pro Sekunde über 50 Kilometer mit fortschrittlichen Verstärkungs- und Spektralformungsverfahren, erreicht vom NICT 2024

Doch keine dieser Leistungen verband so hohe Geschwindigkeiten über eine so große Entfernung mit einem Kabel in Standardgröße.

Was bedeutet das für die Zukunft?

Die Folgen dieses Durchbruchs reichen weit über schnellere Filmdownloads hinaus. Während sich die Welt auf das Zeitalter nach 5G zubewegt und Technologien wie selbstfahrende Autos, virtuelle Realität in Echtzeit und globale KI-Systeme an Bedeutung gewinnen, wird der Bedarf an zuverlässigen Netzen mit hoher Kapazität weiter steigen. Riesige Datenmengen über große Entfernungen zu übertragen, ohne eine völlig neue Infrastruktur aufzubauen, könnte die globale Vernetzung grundlegend verändern.

Nach Angaben des NICT-Teams könnte die Technologie zur Grundlage für Folgendes werden:

• Netze für autonome Fahrzeuge, die einen Datenaustausch in Echtzeit über Städte und Länder hinweg erfordern
• KI-Systeme, die weltweit lernen und arbeiten und Daten aus Millionen von Quellen in Echtzeit verarbeiten
• Cloud-Computing-Plattformen, die Milliarden von Nutzern gleichzeitig bedienen
• Smart Cities und das Internet der Dinge (IoT), in denen alles vernetzt ist, von Ampeln bis hin zu Kühlschränken

Die Technologie ist zwar noch experimentell und bislang nicht kommerziell verfügbar. Dass sie mit der bestehenden Kabelinfrastruktur eingesetzt werden kann, macht eine breite Nutzung in Zukunft jedoch realistischer.

Einschätzungen von Fachleuten und Reaktionen der Öffentlichkeit

Fachleute haben die Leistung als großen Fortschritt gewürdigt. Der Technologieanalyst Dr. Ren Resch erklärte:

Bei dieser neuen Rekordgeschwindigkeit ließe sich die gesamte Netflix-Bibliothek in weniger als einer Sekunde herunterladen. Es geht nicht nur um Geschwindigkeit, sondern darum, unsere globale Kommunikationsinfrastruktur für die Zukunft zu rüsten.

In den sozialen Medien löste die Nachricht sowohl Staunen als auch Scherze aus. Einige Nutzer witzelten, dass solche Geschwindigkeiten wohl hauptsächlich zum Ansehen von HD-Videos genutzt würden, während andere die technische Leistung bewunderten, die für einen solchen Erfolg nötig war. Die einhellige Meinung: Japans Innovation setzt einen neuen Maßstab für das, was mit Internettechnologie möglich ist.

Herausforderungen und nächste Schritte

Trotz der Begeisterung müssen noch einige Herausforderungen bewältigt werden, bevor die Technologie weltweit eingesetzt werden kann. Der Rekord wurde noch nicht unabhängig bestätigt. Weitere Tests sind nötig, um Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz unter realen Bedingungen sicherzustellen. Außerdem können die Kabel zwar in die bestehende Infrastruktur integriert werden, doch die übrigen Netzkomponenten, etwa Router und Switches, für solche Geschwindigkeiten aufzurüsten, wird erhebliche Investitionen erfordern.

Das NICT-Team konzentriert sich nun darauf, praktische Anwendungsmöglichkeiten in der Telekommunikation zu untersuchen und gemeinsam mit Industriepartnern kommerzielle Lösungen zu entwickeln. Da das weltweite Datenübertragungsvolumen weiter exponentiell wächst, werden Innovationen wie diese entscheidend sein, um einen digitalen Stillstand zu verhindern.

Das Rennen um schnelleres Internet: globale Auswirkungen

Japans Leistung bringt das Land an die Spitze des weltweiten Wettbewerbs um schnelleres und zuverlässigeres Internet. Während Länder darum konkurrieren, die für das digitale Zeitalter erforderliche Infrastruktur aufzubauen, könnten Durchbrüche wie dieser darüber entscheiden, wer in Bereichen wie künstliche Intelligenz, autonome Fahrzeuge und Kommunikationstechnologien der nächsten Generation führend ist.

Bis dahin muss der Rest der Welt weiter warten, während Japan davoneilt und einen neuen Maßstab dafür setzt, was bei der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung möglich ist.

Zusammenfassung

• Forschende in Japan haben einen neuen Weltrekord für die Internetgeschwindigkeit aufgestellt: mehr als 125.000 GB pro Sekunde über 1.120 Meilen
• Der Durchbruch gelang mit einem Glasfaserkabel mit 19 Kernen, das nicht dicker als herkömmliche Kabel ist und mit der bestehenden Infrastruktur eingesetzt werden kann
• Die Geschwindigkeit ist etwa vier Millionen Mal höher als die durchschnittliche Breitbandgeschwindigkeit in den USA. Damit ließe sich das gesamte Internet Archive in weniger als vier Minuten herunterladen
• Zu den technischen Neuerungen gehören fortschrittliche Verstärkung, Fehlerkorrektur und Mehrband-Wellenlängenmultiplextechnik
• Die Leistung trägt der weltweit steigenden Datennachfrage Rechnung und könnte zur Grundlage künftiger Technologien wie künstlicher Intelligenz, autonomer Fahrzeuge und Smart Cities werden
• Die Technologie ist noch experimentell, zeigt aber, dass Netze für extrem hohe Geschwindigkeiten und große Entfernungen ohne grundlegende Erneuerung der bestehenden Infrastruktur möglich sind
• Fachleute würdigen den Durchbruch als wichtigen Schritt, um die globale Kommunikation für die Zukunft zu rüsten