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23 de enero de 2025 - Tiempo de lectura 6 min

驴Cu谩l es la m谩xima velocidad de transmisi贸n de la fibra 贸ptica?


Las comunicaciones no wireless son y seguirán siendo por mucho tiempo imprescindibles, y su combinación con la red 5G representa una solución muy eficaz en determinados usos y zonas. Aunque, eso sí, los tiempos de los cables de cobre van quedando atrás y es la fibra óptica la que se utiliza. Una fibra que acaba de batir su propio récord de velocidad, nada menos que duplicando el registro anterior.
 
Cu谩l es la m谩xima velocidad de transmisi贸n de la fibra 贸ptica


¿Qué velocidad máxima ofrecen las tecnologías con fibra óptica?

La capacidad de transmisión de fibra óptica récord mundial ya había sido superada en junio de 2024 en un 33% con respecto al límite anterior establecido tan solo unos meses antes, cuando se duplicó a 22,9 petabits por segundo. ¿Pero cuál es la velocidad actual de transmisión de datos lograda con una red de fibra óptica como las de uso comercial? Aunque de momento no veremos esa capacidad en nuestro día a día, pues se tratan de pruebas de laboratorio combinando diferentes tecnologías, es el paso necesario habitual para la realización de futuras redes de comunicación óptica de ultra gran capacidad.

Más de 100 veces la velocidad que necesitas para ver una película

Un equipo internacional de investigadores ha alcanzado un hito histórico en la transmisión de datos por fibra óptica, logrando una velocidad récord de 402 terabits por segundo (Tbps). Esta impresionante cifra supera su propio récord previo de 301 Tbps, establecido en marzo de 2024. Para ponerlo en perspectiva, esta velocidad es más de 100 millones de veces más rápida que la recomendación de 3 Mbps de Netflix para ver películas en HD.

El avance fue posible gracias al uso de un espectro más amplio de longitudes de onda. Mientras que las fibras ópticas tradicionales emplean una o dos bandas de longitud de onda, este equipo utilizó seis bandas (O, E, S, C, L y U), maximizando la capacidad de transmisión.

Una innovación clave fue el desarrollo de amplificadores Raman de banda U, diseñados específicamente por la Universidad de Aston. Estos amplificadores permitieron aprovechar la parte más larga del espectro de longitud de onda, donde los amplificadores convencionales aún no están disponibles comercialmente.

La gran ventaja de este avance es que utiliza fibra óptica estándar, ya instalada en muchas redes alrededor del mundo. Esto significa que no será necesario reemplazar los cables existentes, lo que podría mantener estables los costos de la banda ancha, incluso mientras la capacidad de las redes sigue creciendo.

Nueva tecnología de multiplexación para la fibra óptica

Para hacer frente a las crecientes demandas de tráfico de datos, se han investigado las tecnologías de multiplexación que utilizan el espacio y la longitud de onda para las comunicaciones de fibra óptica de alta velocidad de datos. El primero utiliza fibras ópticas avanzadas que contienen múltiples rutas ópticas (canales) dentro de un revestimiento común, mientras que el segundo mejora la capacidad total de transmisión al aumentar el ancho de banda de la transmisión para acomodar muchos canales de datos multiplexados por división de longitud de onda (WDM) independientes.

Superando el récord cada año

Los investigadores del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones, en colaboración con la Universidad de Tecnología de Eindhoven y la Universidad de L'Aquila demostraron ya en 2023 una tasa de datos récord de 22,9 petabits por segundo utilizando una sola fibra óptica, que fue más del doble de su récord mundial anterior de 10,66 petabits por segundo.

En esta investigación lograron combinar las últimas tecnologías como la multiplexación por división espacial a gran escala (SDM) y la multiplexación por división de longitud de onda multibanda (WDM), para demostrar un camino hacia futuras redes de comunicación óptica de ultra gran capacidad.

¿Qué equipo se requiere para una prueba de velocidad de cable de fibra óptica?

El equipo de NICT demostró la posibilidad de comunicación de datos de fibra óptica a 22,9 petabits por segundo, que es más del doble del récord anterior de 10,66 petabits por segundo. Usando un receptor MIMO compatible con varias bandas, combinaron con éxito WDM multibanda y SDM multinúcleo y multimodo por primera vez. Se utilizaron 293 canales de longitud de onda en la banda S con 457 en las bandas C y L, lo que da un total de 750 canales WDM que cubren un ancho de banda de frecuencia de 18,8 THz. Se utilizó 256 QAM multiplexado por polarización para la modulación de la señal.

La capacidad de transmisión medida para cada núcleo osciló entre ~0,3 y 0,7 petabits por segundo, lo que llevó a una capacidad de transmisión total de 22,9 petabits por segundo. La velocidad de datos lograda incluye una sobrecarga para un código de corrección de errores de avance implementado con la demostración que muestra hasta 24,7 Pb/s que se puede lograr con una codificación mejor optimizada. Esto es más de 1000 veces la velocidad de datos de los sistemas de comunicación de fibra óptica actualmente desplegados.

Si bien el MCF de cuatro núcleos desacoplado es adecuado para una adaptación temprana, se necesitará una mayor mejora de la infraestructura de telecomunicaciones utilizando fibras ópticas de ultra gran capacidad en el futuro, donde se espera que la demanda de tráfico de datos aumente en 3 órdenes de magnitud (x1.000 veces). Este estudio demuestra la primera combinación exitosa de WDM y SDM multinano que emplea una fibra multinúcleo, que es clave para la realización de futuras redes de comunicación de fibra óptica de ultra gran capacidad.

Combinando tecnologías de transmisión

Hasta la fecha, NICT ha realizado la multiplexación por división espacial (SDM) con más de 100 canales espaciales mediante la combinación de tecnologías de transmisión de fibra multinúcleo (MCF) y fibra multimodo, así como WDM multibanda con un ancho de banda total de 20 THz mediante el uso de las bandas S, C y L. Sin embargo, a excepción de los casos de muy corta distancia (1 km), el uso combinado de WDM y SDM multibanda solo se ha demostrado para MCF de cuatro núcleos no acoplados. Para combinar WDM y SDM de banda múltiple con grandes fibras de recuento de canales espaciales (por ejemplo, 114 canales con una fibra de 3 modos de 38 núcleos), se requiere un receptor MIMO compatible con varias bandas.

El nuevo logro fue presentado en la 47ª Conferencia Internacional sobre Comunicaciones por Fibra Óptica (OFC 2024) y representa un gran avance hacia infraestructuras de telecomunicaciones más robustas y sostenibles.

El equipo internacional de investigación estuvo formado por el profesor Wladek Forysiak y el doctor Ian Philips, miembros del Instituto Aston de Tecnologías Fotónicas (AIPT) de la Universidad. El equipo está dirigido por el Laboratorio de Redes Fotónicas del Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (NICT), con sede en Tokio (Japón), y también cuenta con la participación de los laboratorios Nokia Bell de Estados Unidos. 

Juntos lograron la hazaña al construir el primer sistema de transmisión óptica que cubre seis bandas de longitud de onda (O, E, S, C, L y U) utilizadas en comunicaciones por fibra óptica. La Universidad de Aston contribuyó específicamente construyendo un conjunto de amplificadores Raman de banda U, la parte más larga del espectro de longitud de onda combinado, donde los amplificadores de fibra dopada convencionales no están disponibles actualmente en fuentes comerciales.

El Dr. Ian Philips, del Instituto Aston de Tecnologías Fotónicas, comentó: "Este hallazgo podría ayudar a aumentar significativamente la capacidad de una sola fibra para satisfacer la creciente demanda global de datos".

Por su parte, el profesor Wladek Forysiak calificó el logro como un “experimento heroico”, destacando el esfuerzo colaborativo de científicos de instituciones como la Universidad de Aston, los laboratorios Nokia Bell en Estados Unidos y el Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (NICT) en Japón.

Con el crecimiento exponencial de servicios de streaming, IoT, inteligencia artificial y otras tecnologías, este avance promete revolucionar las comunicaciones globales, proporcionando redes más rápidas y eficientes.

Fuente: NICT

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