Nuevo récord mundial en comunicaciones de fibra óptica. Un equipo de investigación internacional dirigido por el Laboratorio de Redes Fotónicas del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT), ha logrado una transmisión de datos de 1,02 petabits por segundo en una distancia de 1.808 kilómetros (aproximadamente equivalente a la distancia de Sapporo a Fukuoka, de Missouri a Montana o de Berlín a Nápoles).
Dicho experimento utilizó una fibra óptica de 19 núcleos especialmente diseñada con un diámetro de revestimiento estándar de 0,125 mm, compatible con la infraestructura de fibra existente. Con un producto capacidad-distancia de 1,86 exabits por segundo x km, el más alto jamás registrado, esta demostración marca la transmisión de larga distancia más rápida lograda en cualquier fibra óptica hasta la fecha.
Se trata de la demostración de transmisión de larga distancia más rápida lograda hasta la fecha en cualquier fibra óptica
Ya se había demostrado que una fibra óptica de estas características podría transmitir más de 1 petabit por segundo, pero en distancias relativamente cortas, muy por debajo de los 1.000 km. Así pues, el verdadero logro de este proyecto ha sido extender considerablemente esa distancia de transmisión mediante el desarrollo de una novedosa fibra óptica de 19 núcleos también con un diámetro de revestimiento estándar, pero con baja pérdida en múltiples bandas de longitud de onda utilizadas en sistemas comerciales de transmisión de fibra óptica. Además, se desarrolló un sistema de amplificación óptica para soportar la nueva fibra óptica, lo que permitió un récord mundial de transmisión de alta capacidad a larga distancia.
Con este avance -que fue presentado en abril- se espera que la nueva tecnología contribuya significativamente tanto a la expansión de la capacidad de comunicación como a la extensión de largo alcance de la infraestructura de comunicaciones ópticas en el futuro.
Índice de temas
Investigación continua en nuevos tipos de transmisión óptica
La investigación sobre nuevos tipos de fibras ópticas y sistemas de transmisión óptica se está llevando a cabo activamente en todo el mundo. Es el caso de las fibras ópticas multinúcleo, donde varios núcleos comparten un revestimiento común para multiplicar la velocidad de transmisión de datos.
Durante la última década se han superado muchas barreras. De hecho, el récord anterior de capacidad-distancia se ha logrado con una fibra desacoplada de 4 núcleos para transmitir 0,138 petabits por segundo a lo largo de 12.345 km. Dado el número relativamente bajo de núcleos, esta demostración requirió la extensión de la banda de transmisión a la banda S, que generalmente no está disponible para los sistemas comerciales de transmisión de larga distancia.
Alternativamente, se están investigando y desarrollando métodos de transmisión que utilizan fibras ópticas multimodo o fibras ópticas multinúcleo acopladas como tecnologías de transmisión de alta capacidad de próxima generación que rompen la limitación del número de núcleos de fibras ópticas multinúcleo desacopladas, basadas en la premisa de que la interferencia entre núcleos o modos puede eliminarse mediante el procesamiento de señales digitales MIMO en el receptor.
Hasta la fecha, se había alcanzado una capacidad de transmisión y una distancia de 0,273 petabits por segundo y 1.001 km utilizando una fibra óptica de 15 modos con un diámetro de revestimiento estándar.
La transmisión de fibra óptica multinúcleo de núcleo acoplado es más adecuada para la transmisión de larga distancia porque todos los núcleos de estas fibras tienen las mismas características de propagación de luz, pero la transmisión a través de una generación anterior de fibra de núcleo acoplado de 19 núcleos se limitó a 1,7 petabits por segundo en una distancia relativamente corta de 63,5 km. Reducir la pérdida de las fibras de 19 núcleos y realizar funciones de repetidor de amplificación óptica para la transmisión a larga distancia han sido desafíos clave, comentan desde el instituto japonés.
Principales logros de este proyecto
Sumitomo Electric fue responsable del diseño y la fabricación de una fibra óptica acoplada de 19 núcleos con un diámetro de revestimiento estándar, y al optimizar la estructura y disposición de los núcleos, se logró una reducción en las pérdidas de fibra óptica en múltiples bandas de longitud de onda (banda C y banda L).
El sistema de transmisión consistía en un transmisor y un receptor, y un conjunto de 19 bucles de transmisión de recirculación. Cada bucle pasaba por un núcleo de fibra óptica de 86,1 km y 19 núcleos con combinadores y divisores de señal, un conjunto de amplificadores ópticos y un interruptor de control. Los amplificadores se utilizaron para aumentar la señal antes de la transmisión en la fibra de 19 núcleos y para compensar su pérdida después de la transmisión.
Para esta demostración, las señales viajaron 21 veces a través del bucle de recirculación, para una distancia total de transmisión de 1.808 km. Cada amplificador estaba compuesto por dos dispositivos más pequeños para amplificar por separado las bandas C y L. Esto permitió un total de 180 longitudes de onda en las bandas C y L, cada una con señales 16QAM.
Después de la transmisión, las señales de todos los núcleos fueron recibidas simultáneamente por un receptor de 19 canales. Un procesador de señal digital eliminó la interferencia entre núcleos utilizando un subsistema MIMO y calculó la velocidad de datos disponible del sistema.
La combinación de etas soluciones y sus funcionalidades fue que la capacidad total de transmisión superó 1 petabit por segundo, y la distancia total de transmisión fue de 1.808 km, demostrando que se puede aplicar a redes que conectan grandes ciudades.
Perspectivas de futuro
De cara al futuro, los investigadores esperan en optimizar la eficiencia de la tecnología de amplificación óptica, mejorar el procesamiento de señales digitales MIMO y explorar la posibilidad de aplicaciones prácticas.
