En enero de 2024, Singapur y Hong Kong lideraban las velocidades de internet de banda ancha fija, superando los 275 Mbps, mientras que Chile destacaba al exceder los 263 Mbps, superando incluso a China. Este avance es reflejo del rápido crecimiento en las telecomunicaciones, impulsadas por la necesidad de manejar volúmenes crecientes de datos en la era de la cuarta revolución industrial. La importancia de las telecomunicaciones radica en su capacidad para permitir el flujo ininterrumpido de información en tiempo real, fundamental para el funcionamiento de numerosas aplicaciones cotidianas y profesionales que demandan capacidades superiores a las de la era pre-pandémica del COVID-19.
Este contexto ha impulsado a las organizaciones a evolucionar y focalizar estratégicamente en el aumento de capacidades de procesamiento, almacenamiento y comunicación. El estudio Digital 2024 Global Overview Report, elaborado por We Are Social y Meltwater, resalta estos avances, poniendo énfasis en las velocidades y costos de la banda ancha como indicadores clave de la digitalización global.
La brecha digital, marcada por las bajas velocidades promedio y costos de la banda ancha, se subraya como un aspecto crítico. En México, la banda ancha se caracteriza por ser tanto lenta como costosa, reflejando desafíos significativos para el acceso y el desarrollo de políticas públicas efectivas en internet. Este estudio de 2024 ofrece una comparativa internacional sobre los costos de los datos móviles y de banda ancha fija, donde México muestra precios elevados en contraste con países como Colombia, Chile, y Brasil, así como velocidades de banda ancha móvil y fija inferiores al promedio mundial.
Este análisis destaca la urgente necesidad de mejorar las infraestructuras y políticas relacionadas con la banda ancha para cerrar la brecha digital y fomentar un acceso más equitativo y eficiente a la tecnología en todo el mundo.
Para abordar las crecientes
demandas de acceso y transmisión de datos a velocidades más altas, impulsadas
por la comentada evolución del ecosistema digital, se continúa optimizando el
uso de la fibra óptica (F.O.), al mejorar sus capacidades técnicas. Ante esto, recientemente
se dio una noticia que ha generado grandes expectativas, porque promete un
aumento significativo de velocidades de banda ancha, así como una reducción de
costos económicos y ecológicos:
“Investigadores de la Universidad de Aston han logrado un avance notable, desarrollando una tecnología que permite transmitir datos a velocidades hasta 4,5 millones de veces superiores a las de la banda ancha convencional”.
Este artículo ofrece una visión
general sobre el funcionamiento de la fibra óptica y la banda ancha, además de
detallar este nuevo desarrollo tecnológico y sus prometedoras aplicaciones en
el futuro cercano.
Funcionamiento de la fibra óptica.
La fibra óptica es una tecnología revolucionaria para la transmisión de datos, utiliza hilos de material altamente transparente, típicamente sílice de alta pureza, para guiar señales ópticas a lo largo de grandes distancias. A partir de un kilogramo de sílice, se pueden producir más de 20 kilómetros de fibra, mediante un proceso que transforma lingotes cilíndricos de sílice en hilos finos, posteriormente recubiertos para su protección.
Este conductor de luz permite que las señales se propaguen a velocidades cercanas a la luz en el vacío (299.792.458 m/s), aunque esta velocidad varía según el material debido a su índice de refracción específico. La transmisión de la luz se basa en el fenómeno de la Reflexión Interna Total (RIT), que ocurre cuando la luz se refleja completamente al pasar de un medio a otro con un índice de refracción menor, bajo un ángulo crítico específico.
Un sistema de transmisión óptico comprende una fuente de luz, generalmente un láser, el medio de transmisión (la fibra) y un detector fotosensible. La información se transmite mediante pulsos de luz que representan unos y ceros, aprovechando el núcleo de la fibra para guiar la luz y el revestimiento para mantenerla dentro.
La fibra se compone de un núcleo central, un revestimiento y una capa exterior protectora, con el núcleo y el revestimiento hechos de silicio pero en distintas composiciones para facilitar la RIT. La dimensión del núcleo varía dependiendo del tipo de fibra (monomodo o multimodo), afectando las propiedades ópticas y el rendimiento en la transmisión de datos. La capa exterior, usualmente de polímeros, brinda protección mecánica y ayuda a preservar la integridad de la fibra.
En la figura 1 se observa un
corte transversal de un cable de fibra óptica.
Figura 1.- Corte de un cable de F.O. Fuente: Fibramarket.com
La fibra óptica se compone de capas protectoras que incluyen un recubrimiento primario (buffer) de 125 µm y un recubrimiento secundario (jacket) de aproximadamente 800 µm. Hay dos tipos de recubrimientos: adherente, que se fija sobre el revestimiento ofreciendo resistencia al impacto y a la humedad; y no adherente, donde el recubrimiento primario permite la inclusión de un gel tixotrópico que evita la entrada de agua y facilita la instalación al permitir alojar varias fibras ópticas aisladas entre sí.
La luz dentro de la fibra óptica se propaga en modos uniformes, determinados por el camino que sigue a través de la fibra. Basado en la propagación de estos modos, las fibras ópticas se clasifican en monomodo y multimodo.
Las fibras monomodo poseen un núcleo estrecho (8,3 µm) que soporta un único modo de transmisión, ofreciendo la menor atenuación y, por tanto, el mayor ancho de banda. Son ideales para conexiones de larga distancia, aunque su instalación precisa de mayor precisión, encareciendo los costos de conectores y cable. Destacan las fibras "Sin Pico de Agua" para uso en FTTH, diseñadas para operar en un amplio rango de longitudes de onda (1280 nm a 1625 nm), minimizando la atenuación y pérdidas por curvatura.
Las fibras multimodo, con un núcleo más ancho (50 o 62.5 µm), permiten la propagación de múltiples modos o caminos de luz, resultando menos eficientes que las monomodo. Se dividen en índice escalonado e índice gradual, con las últimas ofreciendo menor dispersión y, por tanto, una transmisión más eficiente. Adecuadas para distancias cortas, las fibras multimodo son más económicas en términos de electrónica y conectores, aunque la fibra en sí puede ser más costosa.
Con el objetivo de estandarizar las transmisiones, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) ha definido bandas recomendadas para la transmisión óptica, abarcando longitudes de onda entre 660 nm y 1675 nm, lo que facilita la organización y optimización de las redes de fibra óptica.
- Banda O (Original): 1.260 nm – 1.360 nm
- Banda E (Extended): 1.360 nm – 1.460 nm
- Banda S (Short): 1.460 nm – 1.530 nm
- Banda C (Conventional): 1.530 nm – 1.565 nm
- Banda L (Long): 1.565 nm – 1.625 nm
- Banda U (Ultra-Long): 1.625 nm – 1.675 nm
En la figura 2 se puede observar
todo el espectro de las longitudes de onda en fibra óptica.
Figura 2.- Longitudes de onda para transmisión por fibra óptica. Fuente: Prored.es
Los sistemas de multiplexación
representan un avance tecnológico clave al permitir la transmisión simultánea
de múltiples señales usando diferentes bandas de frecuencia en un solo enlace
de fibra óptica, lo cual aumenta significativamente su capacidad sin que las
señales se interfieran entre sí. Esta técnica implica la utilización de
diversas longitudes de onda, enviadas al mismo tiempo a través de la misma
fibra. Aunque esta estrategia mejora considerablemente la eficiencia del
sistema, también conlleva un incremento en la complejidad y, por ende, en el
coste de los componentes electrónicos involucrados. La estrecha separación
entre bandas, que puede ser de tan solo 0.8 nm o equivalente a 100 GHz según
las especificaciones de la ITU, exige una alta precisión y estabilidad tanto en
la emisión como en la recepción del láser.
Evolucionando a hiper velocidades de transmisión por F.O.
En un esfuerzo de colaboración internacional, un equipo de científicos logró un avance tecnológico significativo al transmitir datos a una velocidad récord de 301 terabits por segundo, usando una sola fibra óptica estándar. Esta velocidad, equivalente a aproximadamente 301.000 millones de Megabits por segundo (Mbps), establece un hito en comparación con el promedio de 48 Mbit/s reportado en México al 2024, redefiniendo las capacidades de transmisión de datos.
El profesor Wladek Forysiak del
Instituto de Tecnologías Fotónicas de Aston, el Dr. Ian Phillips,
investigadores del Instituto Nacional de Información y Tecnologías de la
Comunicación (NICT) en Japón, y Nokia Bell Labs en EE. UU., lideraron este
logro. La clave de este éxito fue el uso de bandas de longitud de onda
previamente no explotadas en la fibra óptica, junto con el desarrollo de
tecnologías como amplificadores ópticos y ecualizadores de ganancia óptica. En
particular, el Dr. Phillips contribuyó con un dispositivo de gestión óptica
innovador, facilitando el uso de las bandas espectrales E y S, además de las
tradicionales bandas C y L, para aumentar la capacidad de transmisión de datos.
El futuro tecnológico de la banda ancha.
Este avance tecnológico no solo incrementa la capacidad de transmisión de datos en redes troncales, sino que también promete mejorar las conexiones a nivel de usuario final. El profesor Forysiak resalta la importancia de innovar en fibra óptica para transformar las redes de comunicaciones, logrando transmisiones más rápidas y fiables.
El uso de un espectro más amplio, incorporando las bandas L, S y ahora E, no solo tiene el potencial de reducir los costos de banda ancha, sino que también ofrece una solución más sostenible. Optimizar el uso de la infraestructura de fibra óptica existente, incrementando su capacidad y extendiendo su vida útil, se presenta como una estrategia eficiente para el desarrollo futuro de las telecomunicaciones.
Los hallazgos de esta
investigación, divulgados por el Instituto de Ingeniería y Tecnología (IET) y
presentados en la Conferencia Europea sobre Comunicación Óptica (ECOC) en
Glasgow en octubre de 2023, establecen un hito en el sector de las
telecomunicaciones y abren nuevas vías para la evolución de la transmisión de
datos a escala mundial.
Referencias:
- https://www.oecd.org/digital/broadband/lac-digital-toolkit/es/Toolkit-Chapter1es.htm
- https://ecoinventos.com/investigadores-de-la-universidad-de-aston-desarrollan-tecnologia-para-enviar-datos-45-millones-de-veces-mas-rapido-que-la-banda-ancha/
- https://www.oas.org/es/citel/infocitel/2010/abril/ftth_e.asp
- https://community.fs.com/es/article/from-o-to-l-the-evolution-of-optical-wavelength-bands.html
- https://www.fibramarket.com/cable-de-fibra-optica/
- https://www.prored.es/ventanas-de-transmision/
- https://es.statista.com/estadisticas/1330573/paises-con-la-velocidad-media-de-internet-de-banda-ancha-fija-mas-rapida/#:~:text=En%20enero%20de%202024%2C%20Singapur,con%20m%C3%A1s%20de%20263%20Mbps.
- https://www.redestelecom.es/especiales/mobile-economy-report-2024-el-avance-imparable-de-5g/
Por Carlos Campa Arvizu.
Comentarios
Publicar un comentario