La fibra cruza la barrera de los 10 billones de bits

Los ingenieros franceses y japoneses han extraído más de 10 billones de bits por segundo a través de fibras ópticas individuales. Esta capacidad récord equivale a unos 150 millones de conversaciones telefónicas simultáneas.



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Grupos del gigante francés de las telecomunicaciones Alcatel y el fabricante japonés NEC lograron los resultados récord por separado y los anunciaron el 22 de marzo en la Conferencia de Comunicaciones de Fibra Óptica en Anaheim, CA.

Los desarrolladores tradicionalmente informan sobre experimentos de héroes que establecen récords en la feria anual. Por lo general, la capacidad máxima de los sistemas comerciales está por detrás del ritmo récord por solo unos pocos años. El 13 de marzo, la empresa alemana Siemens A.G. anunció que había transmitido 3,2 billones de bits por segundo a través de partes de la red de fibra óptica de WorldCom en el área de Dallas durante una prueba de un mes que marcó un récord fuera del laboratorio.





Divide y conquistaras

Para establecer récords de velocidad de transmisión de datos, los ingenieros deben empaquetar señales en una fibra de la manera más eficiente posible. Para hacerlo, exprimen muchas señales de transmisión separadas en el espectro óptico disponible, al igual que las estaciones de radio o televisión se agrupan en las bandas de transmisión. La capacidad total depende tanto del número de canales separados como de la velocidad a la que transmite cada canal.

Los sistemas ópticos transmiten cada canal en una longitud de onda separada, utilizando una técnica llamada multiplexación por división de longitud de onda. Todos los canales deben encajar dentro de un rango limitado por la atenuación de la señal dentro de la fibra y por los amplificadores ópticos necesarios para abarcar largas distancias. La reducción del espacio entre los canales aumenta el número que puede transportar datos, pero también aumenta el riesgo de interferencia entre canales adyacentes.



Los grupos francés y japonés lograron diferentes equilibrios para romper la barrera de los 10 billones de bits. Ambos equipos utilizaron canales individuales que transmitían a 40 mil millones de bits por segundo, la misma velocidad de datos utilizada en la demostración de WorldCom. Sin embargo, Alcatel se concentró en señales de empaquetamiento estrecho en el rango de longitud de onda limitado de los amplificadores de fibra dopados con erbio necesarios para la transmisión a larga distancia. En cambio, NEC agregó un nuevo tipo de amplificador para extender el rango de longitud de onda disponible.

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Alcatel los empaqueta

Sebastien Bigo de Alcatel Research and Innovation en Marcoussis, Francia, y otros 14 ingenieros de Alcatel trabajaron dentro de las bandas convencionales y de longitud de onda larga de los amplificadores de fibra dopados con erbio estándar. Espaciaron canales a intervalos alternos de 50 y 75 gigahercios, correspondientes a cambios de longitud de onda de aproximadamente 0,4 y 0,6 nanómetros en el rango de 1550 nanómetros de los amplificadores de erbio. El espaciado desigual les permitió agregar filtros ópticos especiales, que recortaron parte de cada canal, para que los canales adyacentes no interfirieran entre sí. Eso empaquetó 32 canales en cada uno de los dos amplificadores de fibra de erbio que operan en diferentes bandas de longitud de onda.

Luego, el equipo de Alcatel duplicó la capacidad de transmisión al transmitir un conjunto de señales en una polarización y un segundo conjunto en la polarización opuesta, elevando el número total de canales a 256 y la velocidad total a 10,2 billones de bits por segundo. Demostraron que la señal podía viajar a través de 100 kilómetros de fibra.



NEC conecta un amplificador

Kiyoshi Fukuchi de NEC Computer and Communication Media Research en Kawasaki, Japón, y siete compañeros de trabajo de NEC agregaron un tercer amplificador que opera en longitudes de onda ligeramente más cortas y estiraron las dos bandas de fibra de erbio. Este nuevo amplificador, basado en fibras ópticas dopadas con tulio de tierras raras en lugar de erbio, les proporcionó un rango de longitudes de onda mucho más amplio que el del grupo Alcatel.

Los investigadores de NEC aprovecharon esta gama más amplia para empaquetar canales con menor densidad. En lugar de superponer señales de diferentes polaridades en la misma longitud de onda, escalonaron las longitudes de onda. En esta disposición, cada canal tenía 50 gigahercios de dos canales con diferente polarización y 100 gigahercios de canales idénticamente polarizados, lo que minimiza la interferencia. Con este enfoque, NEC transmitió un total de 273 canales a 40 gigahercios cada uno, estableciendo un récord de 10,9 billones de bits por segundo a través de 117 kilómetros de fibra.

Ambos sistemas están muy por encima de los sistemas comerciales más rápidos, que transmiten hasta 160 canales a 10 mil millones de bits cada uno. Las compañías telefónicas aún tienen que instalar transmisores en todas esas ranuras y la mayoría de los sistemas funcionan a velocidades mucho más bajas.

Durante más de dos décadas, los récords de velocidad de fibra óptica de larga distancia se han mantenido más o menos con la Ley de Moore (la duplicación cada 18 meses de la cantidad de transistores empaquetados en un chip). Este crecimiento constante en la capacidad de fibra ha reducido los precios de las llamadas telefónicas de larga distancia y ha abierto la gama de canales de información que transportan el tráfico de Internet.

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Aún así, el crecimiento incesante del tráfico de Internet hace que las tuberías de fibra óptica aún más grandes parezcan muy atractivas.

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