Tendencias21

Un ‘peine de frecuencias’ aumenta la eficiencia de la fibra óptica

Investigadores estadounidenses han desarrollado un sistema que aumenta la distancia a la que puede transmitirse una información a través de la fibra óptica, sin perder calidad. Para ello, utilizan ‘peines de frecuencias’, que pre-compensan las interferencias entre los distintos canales de la fibra. Por otra parte, en Francia se ha batido un récord de transmisión en fibra óptica, con 38,4 Tbps a lo largo de 762 kilómetros. Por Carlos Gómez Abajo.

Un 'peine de frecuencias' aumenta la eficiencia de la fibra óptica

Los ingenieros eléctricos han roto barreras cruciales que limitan la distancia que puede recorrer una información a través de cables de fibra óptica y que al terminar pueda ser descifrada con precisión por un receptor.

Investigadores en fotónica de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.) han aumentado la potencia máxima – y por lo tanto la distancia – ala que se pueden enviar señales ópticas a través de fibras ópticas. Este avance tiene el potencial de aumentar las tasas de transmisión de datos de los cables de fibra óptica que sirven como columna vertebral de las redes de Internet, por cable, inalámbricas y terrestres. La investigación se publica en Science.

El nuevo estudio presenta una solución a un antiguo obstáculo para aumentar las tasas de transmisión de datos en fibra óptica: más allá de un nivel de potencia umbral, los aumentos de potencia adicionales irreparablemente distorsionan la información que viaja en el cable de fibra óptica.

«Los sistemas de fibra óptica de hoy son un poco como arenas movedizas. Con las arenas movedizas, cuanto más se lucha, más rápido te hundes. Con la fibra óptica, después de cierto punto, cuanta más potencia añades a la señal, más distorsión obtienes, evitando en la práctica conseguir un mayor alcance. Nuestro enfoque elimina este límite de potencia, lo cual aumenta la distancia a la que pueden viajar las señales por fibra óptica sin necesidad de un repetidor», dice Nikola Alic, científico investigador del Instituto Qualcomm de la universidad, autor del artículo y director del trabajo experimental.

Experimentos

En experimentos de laboratorio, los investigadores descifraron con éxito información después de que viajara un récord de 12.000 kilómetros a través de cables de fibra óptica con amplificadores estándar y sin repetidores (regeneradores electrónicos).

Los nuevos descubrimientos eliminan en la práctica la necesidad de regeneradores electrónicos colocados periódicamente a lo largo del enlace de fibra. Estos regeneradores son en la práctica superordenadores y deben aplicarse a cada canal en la transmisión.

La regeneración electrónica en la transmisión moderna de ondas de luz, que tiene entre 80 y 200 canales, también aumenta el coste y, lo que es más importante, impide la construcción de una red óptica transparente.

Como resultado, la eliminación de la regeneración periódica electrónica cambiará drásticamente la economía de la infraestructura de red, y en última instancia conducirá a una transmisión más barata y más eficiente de la información.

El avance

El avance de este estudio se basa en los peines de frecuencias de banda ancha que desarrollaron los investigadores. El peine de frecuencias descrito en el artículo garantiza que las distorsiones de la señal -las «comunicaciones cruzadas»- que surgen entre las corrientes e paquetes de información que viajan largas distancias a través de la fibra óptica son predecibles y, por tanto, reversibles en el extremo receptor de la fibra.

«La diafonía entre canales de comunicación dentro de un cable de fibra óptica obedece leyes físicas fijas. No es al azar. Ahora tenemos una mejor comprensión de la física de la diafonía. En este estudio, se presenta un método para el aprovechamiento de la diafonía para eliminar la barrera de energía de la fibra óptica», explica Stojan Radic, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de California en San Diego y autor principal del artículo de Science, en la nota de prensa de la universidad. «Nuestro enfoque condiciona la información antes siquiera de que se envíe, por lo que el receptor está libre de las interferencias causadas por el efecto Kerr

Los experimentos de fotónica los realizaron en el Instituto Qualcomm investigadores del Grupo de Sistemas de Fotónica liderados por Radic.

Afinación perfecta

El enfoque de los investigadores de la UC San Diego es similar a un maestro de conciertos que sintoniza varios instrumentos de una orquesta en el mismo tono al comienzo de un concierto. En una fibra óptica, la información se transmite a través de múltiples canales de comunicación que operan a diferentes frecuencias.

Los ingenieros eléctricos usan su peine de frecuencias para sincronizar las variaciones de frecuencia de los diferentes flujos de información óptica, llamados «portadores ópticos», que se propagan a través de una fibra óptica. Este enfoque compensa de antemano la interferencia que se produce entre los múltiples canales de comunicación dentro de la misma fibra óptica. El peine de frecuencia también se asegura de que la diafonía entre los canales de comunicación sea reversible.

«Después de multiplicar la potencia de las señales ópticas que enviamos por 20, aún podíamos restaurar la información original cuando utilizábamos peines de frecuencia desde el principio», recuerda el estudiante Eduardo Temprana, también autor del artículo. El peine de frecuencias se aseguró de que el sistema no acumulara las distorsiones aleatorias que hacen que sea imposible volver a montar el contenido original en el receptor.

Los experimentos de laboratorio involucraron configuraciones con tres y cinco canales ópticos, que interactúan entre sí dentro de los cables de fibra óptica de sílice. Los investigadores consideran que este enfoque podría ser utilizado en sistemas con muchos más canales de comunicación. La mayoría de los cables de fibra óptica de hoy incluyen más de 32 de estos canales, todos ellos interrelacionados entre sí.

En el artículo, los investigadores explican que su enfoque de referenciación a frecuencias re-compensa la validez los efectos no lineales que se producen entre los canales de comunicación dentro del cable de fibra óptica. La información es pre-distorsionada inicialmente de una manera predecible y reversible cuando es enviada a través de la fibra óptica.

Con el peine de frecuencias, la información puede ser codificada y restaurada completamente en el extremo receptor de la fibra óptica.

El mismo grupo de investigación publicó un artículo teórico el año pasado, explicando que los resultados experimentales que ahora se publican eran teóricamente posibles.

La Universidad de California ha solicitado una patente sobre el método y las aplicaciones de los carriles referenciados a frecuencias para la compensación de los deterioros no lineales en la transmisión.

Récord en Francia

Por su parte, según informa el clúster industrial europeo Celtic Plus -perteneciente a la iniciativa intergubernamental Eureka!)-, por primera vez varias decenas de terabits por segundo (es decir, 38,4 Tbps) han sido transportados más de 762 kilometros a través de un enlace de fibra óptica Lyon-Marsella-Lyon, en la red de transporte óptico de Orange, gracias a super-canales de 1 Tbps y más.

Esta prueba de campo multi-terabit, que tuvo lugar en mayo, constituye una transmisión de récord mundial, no sólo en términos de capacidad agregada (38,4 Tbps), sino también en términos de alcance de transmisión (762 kilometros).

En el proyecto, desarrollado por miembros de Celtic Plus y denominado SASER (SAfe and Secure European Routing) participaron también las empresas Coriant, Ekinops, Keopsys y Socionext.

Referencia bibliográfica:

E. Temprana, E. Myslivets, B.P.-P. Kuo, L. Liu, V. Ataie, N. Alic, S. Radic: Overcoming Kerr-induced capacity limit in optical fiber transmission. Science (2015). DOI: 10.1126/science.aab1781.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • La IA podría estar atrofiando poco a poco nuestros cerebros, según un nuevo estudio 16 febrero, 2024
    De la misma forma que el GPS de los smartphones ha dañado nuestro sentido de la cognición espacial y la memoria, según sugieren algunos estudios, la Inteligencia Artificial (IA) también podría afectar progresivamente nuestra capacidad para tomar decisiones de forma independiente, de acuerdo a una nueva investigación. La hipótesis plantea que los chatbots de IA […]
    Pablo Javier Piacente
  • El Metaverso surgió de la imaginación y se hizo real gracias al progreso tecnológico 16 febrero, 2024
    El Metaverso inició su recorrido en la ciencia ficción y se hizo real inspirado en novelas como “Snow Crash" de Neal Stephenson y apoyado en tecnologías que han posibilitado universos paralelos para la experiencia humana. La novela "Ready Player One" de Ernest Cline y su adaptación cinematográfica dirigida por Steven Spielberg, han desempeñado un papel […]
    Carlos Peña González (*)
  • Revelan el origen de la falla geológica de Seattle, una de las más peligrosas del mundo 15 febrero, 2024
    Los datos magnéticos sugieren que la falla de Seattle, en Estados Unidos, se formó hace 55 millones de años, cuando la mitad sur de una cadena de islas volcánicas en subducción se amontonó sobre el continente y se separó de otra parte de la estructura, "desgarrando" el borde de América del Norte.
    Pablo Javier Piacente
  • Gigantescos "huevos espaciales" podrían ayudarnos a descubrir civilizaciones extraterrestres 15 febrero, 2024
    Un elipsoide SETI es un enfoque geométrico que identifica una región del espacio con forma de huevo, dentro de la cual cualquier civilización inteligente habría logrado observar un evento astronómico significativo, como por ejemplo una supernova, basándose en el tiempo que tarda la luz en viajar a través del espacio. Ahora, un nuevo análisis muestra […]
    Pablo Javier Piacente
  • ¿Qué pasaría si viajáramos a la velocidad de la luz? 15 febrero, 2024
    La física dice que es imposible, pero soñamos con la posibilidad de viajar a la velocidad de la luz. En ese supuesto, el tiempo se dilataría y se alteraría nuestro campo de visión, pero la fuerza de la aceleración nos destruiría. Sin ayuda alguna, no podemos ir a más de 45 kilómetros por hora.
    Redacción T21
  • Nuevo hito en la tecnología cuántica 15 febrero, 2024
    Investigadores alemanes han logrado un avance en la tecnología cuántica al visualizar las posiciones tridimensionales de átomos individuales en un cristal de diamante. Este logro allana el camino para la visualización de moléculas individuales con una precisión atómica, lo que podría revolucionar la investigación y el diseño de materiales y fármacos. Con un poco de […]
    ST/T21
  • Una extraña y antigua megaestructura acecha bajo el mar Báltico 14 febrero, 2024
    En la bahía alemana de Mecklenburg, a 21 metros de profundidad, los científicos han encontrado una antigua megaestructura que data de la Edad de Piedra, concretamente de hace más de 10.000 años. La estructura, que abarca una longitud de casi un kilómetro y está compuesta por piedras de distintos tamaños, desafía toda explicación natural: los […]
    Pablo Javier Piacente
  • Detectan por primera vez materia oscura en un cúmulo galáctico 14 febrero, 2024
    La materia oscura identificada, detectada indirectamente en un cúmulo conformado por miles de galaxias, podría ayudar a los científicos a comprobar la existencia de una estructura a gran escala que se extiende por todo el Universo: de esta forma, un "andamiaje" de materia oscura atravesaría todo el cosmos y sería el sostén de innumerables galaxias, […]
    Pablo Javier Piacente
  • El primer implante cerebral de Neuralink en un humano está rodeado de misterio 14 febrero, 2024
    Existen dudas sobre si el primer implante cerebral a un humano, anunciado por Elon Musk el 29 de enero, se ha producido realmente, ya que todo está rodeado de falta de transparencia, ausencia de certificación científica, escasos detalles sobre su tecnología, sus métodos y sus resultados.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Los robots que atienden a pacientes llegan a los hospitales 9 febrero, 2024
    Robots diseñados para brindar comodidad a los pacientes de edad avanzada y aliviar su ansiedad, han sido probados con éxito en un hospital de París: saludan, responden a preguntas, comprenden conversaciones grupales y apoyan las tareas de enfermería.
    Redacción T21