Publicado 6.25.15 en el New York Times: Un avance puede duplicar las capacidades de la fibra óptica de John Markoff
Los investigadores han anunciado un avance que podría duplicar la capacidad de los circuitos de fibra óptica, lo que puede abrir el camino para que las redes transporten más datos a largas distancias mientras reducen significativamente su costo.
Escribiendo en la revista Science el jueves, los ingenieros eléctricos de la Universidad de California, San Diego, propuso una forma de extender el rango de que los rayos de luz láser en cables de vidrio de fibra óptica pueden viajar y, en teoría, lograr esa mejora dramática.
Una forma de comprender el desafío de enviar datos a través de circuitos de fibra óptica es imaginar a una persona gritando a otra persona por un largo corredor. A medida que el oyente se aleja más, las palabras se vuelven más débiles y más difíciles de discernir a medida que se hacen eco de las paredes.
Un peine de frecuencia, que transmite señales a frecuencias precisas, espaciadas uniformemente, ayuda a descifrar los datos que se transmiten a través de haces láser a grandes distancias. Credit University of California, San Diego, Photonics Systems Group.
Un desafío similar confronta a los diseñadores de redes que llevan datos. Vigas de luz láser empaquetadas densamente en cables de vidrio de fibra óptica deben amplificarse y recrearse a intervalos regulares para enviarles miles de millas. El proceso de convertir los ópticos de la luz a la electricidad y luego de regreso es una parte importante del costo de estas redes. El proceso también limita cuántos datos pueden llevar.
En su informe, el grupo describió una forma de "predistort" los datos que se transmiten a través de haces láser para que pueda descifrarse fácilmente a grandes distancias.
Esto se hace creando, en efecto, barandas para los haces de luz con un dispositivo conocido como un peine de frecuencia, que usa señales muy precisas y espaciadas uniformemente, para codificar la información antes de que se transmita.
Eso tiene el efecto de integrar una marca de agua digital en los datos originales, lo que permite transmitir datos con precisión a distancias mucho más largas y prescindir la necesidad de realizar conversiones ópticas a electrónicas a intervalos relativamente cortos.
Los investigadores dijeron que habían establecido un registro de transmisión para un mensaje de fibra óptica, enviándolo más de 7,400 millas en un experimento de laboratorio sin tener que regenerar la señal. Ese experimento no se discute en el documento recién publicado.
La investigación, que ha sido apoyada en parte por Google y Sumitomo Electric Industries, un fabricante de cables de fibra óptica, está un paso más cerca de la visión de una "red totalmente óptica", según Nikola Alic, uno de los autores de El documento y un científico de investigación en el Laboratorio de Fotónica del Instituto de Telecomunicaciones y Tecnologías de la Información de California en la Universidad de California, San Diego.
Dicha red sería significativamente menos costosa y podría llevar más datos. Hasta ahora, los investigadores han podido aumentar la potencia de los láseres veinte veces para lograr transmisiones a distancias mucho mayores, dijo. Hasta ahora, aumentar la potencia de la señal láser en las redes de fibra óptica actual ha sido análoga a moverse en arena movediza, cuanto más aumente la potencia, mayor será el desafío de interferencia y distorsión.
"Cuanto más luchas, peor estás", dijo Alic.
Bart Stuck, un capitalista de riesgo de Signal Lake Management y ex científico de Bell Laboratories que realizó investigaciones en procesamiento de señales, dijo sobre el nuevo documento: "Esta es una gran ingeniería".
Se utilizaron ideas similares en una era anterior de comunicaciones, señaló. Aunque el concepto se utilizó en el mundo de las comunicaciones de voz analógica, los investigadores de UC San Diego han empujado las ideas al mundo de las comunicaciones ópticas.
"Su contribución está haciendo esto en Gigabits por segundo", dijo Stuck.
Otros científicos ópticos eran más escépticos sobre las perspectivas del nuevo enfoque.
"Esta es una investigación muy interesante, pero habrá desafíos aplicar este enfoque en el mundo real", dijo Alan Huang, un ex investigador de Bell Labs que ha trabajado ampliamente con el "efecto Kerr", un fenómeno físico que distorsiona las señales ópticas, que los investigadores de San Diego están tratando de superar. "Sus resultados serán más o menos efectivos dependiendo del tipo de datos transmitidos".
Las redes ópticas surgieron durante la década de 1980 como una alternativa más rápida y de mayor capacidad a las comunicaciones basadas en el alambre de cobre. Su capacidad para llevar grandes cantidades de datos se ha incrementado aún más al codificar múltiples flujos de datos en diferentes frecuencias o "colores" en el mismo haz de luz.
Debido a que la señal debe amplificarse y regenerarse a intervalos regulares a largas distancias, se requiere potencia para las computadoras que realizan la conversión entre los datos de luz y electricidad. Cada paso de conversión también introduce un breve retraso o "latencia". La nueva investigación sugiere un camino que elimina efectivamente la regeneración a largas distancias.
El crecimiento de Internet, impulsado en gran medida por el consumo explosible de video digital, continúa expandiéndose a un ritmo significativo. El mes pasado, Cisco informó que los datos anuales de Internet transmitidos en Internet pasarían un umbral de un Zettabyte, o el equivalente de 250 mil millones de DVD, a fines de 2016.
En comparación, toda la información almacenada en la World Wide Web en 2013 se estimó en cuatro zettabytes. Se espera que la cantidad transmitida anualmente, que se enviará a través de las redes, no solo se almacena, alcanza dos zettabytes al año para 2019.
Corrección: 27 de junio de 2015: una versión anterior de este artículo indica mal con qué frecuencia los datos se llevan a cabo en vigas láser deben amplificarse y regenerarse. Las redes modernas de fibra de larga distancia regeneran las señales a distancias significativas, no aproximadamente cada 60 millas.
Una versión de este artículo aparece en forma impresa el 26 de junio de 2015, en la página B1 de la edición de Nueva York con el titular: An Avance May May Fiber Optics 'Capacities'.
