No es ningún secreto que Internet está mejorando constantemente. Una conexión que daba a su negocio ventajas de vanguardia hace 10 años sería un serio obstáculo hoy en día.
Hemos pasado de los 56 Kbps de la conexión telefónica, a la banda ancha de 1 Mbps, a conexiones de cobre de 50 Mbps más rápidas, hasta llegar a nuestras modernas conexiones de fibra óptica de 1 Gbps. Las películas que antes tardaban días en descargarse ahora requieren apenas unos segundos a través de la fibra óptica moderna.
La pregunta obvia es, ¿hasta dónde podemos llegar?
La velocidad de Internet se ha multiplicado por 100 cada 10 años, y no está disminuyendo. Se han realizado pruebas de laboratorio con cables que van desde los 10 terabits hasta los 1-2 petabits por segundo (1000 terabits). Estas nuevas hipervelocidades se deben a ciertas características de la fibra óptica, pero para entenderlo, primero hay que ver cómo funciona la fibra.
¿Cómo conseguimos Internet a través de la fibra de vidrio?
La fibra óptica funciona enviando datos como pulsos de luz a través de una fibra de vidrio. Es muy sencillo. Pero, ¿cómo funciona realmente este proceso?
En un extremo de un cable de fibra óptica, un láser o LED transmite los datos en forma de luz. En el otro extremo del cable, hay receptores sensibles a la luz que interpretan esa luz como datos. ¿Le parece impresionante? Espere a oír lo que ocurre dentro del propio cable.
Un núcleo de fibra óptica es una hebra de fibra de vidrio envuelta en una cubierta protectora llamada revestimiento. La luz puede viajar a través de este núcleo sin alterarse y, por tanto, sin que sus datos se distorsionen, debido a una propiedad llamada «reflexión interna total»
Funciona así: siempre que la luz incida en el vidrio con un ángulo lo suficientemente bajo, la luz se reflejará sin perder ninguna energía. Debido a esto, la luz puede ir de un extremo al otro del núcleo sin cambiar nunca su longitud de onda.
Fibras monomodo y multimodo
Hay dos grandes categorías de núcleos de fibra que determinan cómo puede viajar la luz por el cable. La categoría que incluye la mayoría de los cables de todo el mundo, incluidos los que atraviesan el fondo del océano, se denomina monomodo.
En el monomodo, sólo hay un camino, o «modo», por el que puede viajar la luz. Los núcleos multimodo son la otra categoría, y se parecen más a un circo, con haces de luz que viajan a lo largo de una variedad de caminos a través del núcleo.
En teoría, aumentar el número de modos por los que puede viajar la luz debería aumentar la cantidad de datos que se pueden enviar a la vez, pero hay restricciones prácticas para la transferencia multimodo que limitan la distancia a la que se pueden enviar los datos de forma fiable.
Si tienes un haz de luz que viaja en línea recta por el núcleo y otro que rebota en un ángulo más pronunciado, el haz en línea recta llegará primero a su destino. En una distancia corta (como dentro de un edificio) esto no es un gran problema, pero en distancias mayores la diferencia de tiempo se agrava.
Esta diferencia, que se llama «dispersión modal», distorsionará los datos que el cable está transfiriendo. Debido a que la mayoría de las empresas necesitan enviar datos más allá del segundo piso, la gran mayoría de los cables son monomodales.
Cómo estamos haciendo que el modo único sea súper rápido
Aún no nos estamos quedando sin ancho de banda (miles de kilómetros de cables de fibra óptica ya tendidos están sin usar, lo que se conoce como «fibra oscura»), pero con el historial de rápido crecimiento de Internet, siempre es mejor planificar. Y como ya hemos cubierto gran parte del mundo con cables de fibra óptica monomodo, nuestra mejor opción parece ser optimizarlos.
Una forma de hacerlo es con la multiplexación por división de longitud de onda. Intente decir eso 10 veces más rápido.
Diferenciamos el color en función de la longitud de onda de la luz. Los receptores sensibles a la luz de los cables de fibra óptica descomponen la luz de forma similar, diferenciando entre las distintas bandas de longitud de onda. Por eso, aunque sólo haya un modo disponible en un núcleo, se pueden «agrupar» diferentes longitudes de onda en el mismo modo.
La nueva tecnología llamada «red flexible» ha encontrado una forma de agrupar diferentes longitudes de onda de forma aún más eficiente, lo que permite alcanzar velocidades de transmisión de 1,4 Tbps utilizando los cables monomodo existentes. A esta velocidad, se podrían descargar 44 películas en alta definición en un segundo.
En cuanto a los récords mundiales
Recientemente, se estableció un nuevo récord de capacidad de fibra, con 2,15 Pbps. Este logro combinó dos tecnologías: los cables monomodo multinúcleo y la multiplexación de dimensión espacial (SDM).
Los cables multinúcleo son justo lo que su nombre sugiere: cables que encajan varios núcleos en un solo revestimiento para permitir una mayor transferencia total de datos sin los problemas de distancia de los multimodo. Recientemente, un cable de 8 núcleos transmitió a 9,6 Tbps.
El SDM es un poco más complicado. Hemos hablado de emitir luz en diferentes ángulos, pero no en diferentes formas. Aquí es donde entra en juego el SDM.
En este caso concreto, hablamos de vórtices ópticos. Utilizando el momento angular orbital (piense en las revoluciones de la Tierra alrededor del sol), un haz de luz puede ser «doblado» en una hélice, girando en espiral alrededor del núcleo. Esto permite a los científicos encajar más haces en un cable, lo que significa que se pueden transmitir más datos.
Debido a que las fibras monomodo tradicionales no son capaces de realizar SDM, se requiere el uso de un cable multinúcleo. En el caso del grupo del récord mundial, este cable tenía 22 núcleos.
Al combinar este cable con la agrupación de multiplexación por división de longitud de onda y SDM, los investigadores destruyeron el récord mundial. Para contextualizar, a 2,15 Pbps se podrían descargar todas las obras escritas de la humanidad, en todos los idiomas, en unos tres minutos.
¿Cuándo vamos a tener nuestro Internet rapidísimo?
Puede que pase un tiempo antes de que veamos alguna de estas velocidades de descarga de petabits. Tales velocidades requerirían que sustituyéramos toda la fibra que ya se ha tendido, lo que sería increíblemente caro.
Sin embargo, la fibra comercial actual todavía puede alcanzar fácilmente la velocidad de gigabits, y con los avances en los cables de fibra existentes, como la «red flexible», podemos esperar aumentos en el rango de los 100 gigabits por segundo, tal vez incluso llegando al rango de terabits, en un futuro no muy lejano.
Estos avances aún no están disponibles comercialmente, lo que significa que por ahora tendrás que conformarte con descargar películas en segundos en lugar de milisegundos, pero no te preocupes. Este futuro siempre está más cerca de lo que crees.
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