Publicado el 6.25.15 de junio de XNUMX en el New York Times: Un avance puede duplicar las capacidades de la fibra óptica por John Markoff
Los investigadores han anunciado un avance que podría duplicar la capacidad de los circuitos de fibra óptica, lo que podría abrir el camino para que las redes transporten más datos a largas distancias y, al mismo tiempo, reducir significativamente su costo.
Escribiendo en el Journal Science el jueves, los ingenieros eléctricos de la Universidad de California en San Diego propusieron una forma de extender el rango que pueden viajar los rayos de luz láser en los cables de vidrio de fibra óptica y, en teoría, lograr esa mejora dramática.
Una forma de entender el desafío de enviar datos a través de circuitos de fibra óptica es imaginar a una persona gritándole a otra en un pasillo largo. A medida que el oyente se aleja, las palabras se vuelven más débiles y más difíciles de discernir a medida que resuenan en las paredes.
Un peine de frecuencia, que transmite señales a frecuencias precisas y uniformemente espaciadas, ayuda a descifrar los datos que se transmiten a través de rayos láser a grandes distancias. Crédito Universidad de California, San Diego, Grupo de Sistemas Fotónicos.
Un desafío similar enfrentan los diseñadores de redes que transportan datos. Los haces de luz láser empaquetados densamente en cables de vidrio de fibra óptica deben amplificarse y recrearse a intervalos regulares para enviarlos miles de millas. El proceso de convertir los ópticos de luz en electricidad y luego volverlos a hacer es una parte significativa del costo de estas redes. El proceso también limita la cantidad de datos que pueden transportar.
En su informe, el grupo describió una forma de “predistorsionar” los datos que se transmiten a través de rayos láser para que puedan ser descifrados fácilmente a grandes distancias.
Esto se hace creando, en efecto, barandillas para los haces de luz con un dispositivo conocido como peine de frecuencia, que utiliza señales muy precisas y espaciadas uniformemente, para codificar la información antes de que se transmita.
Eso tiene el efecto de incrustar una marca de agua digital en los datos originales, lo que hace posible transmitir datos con precisión a distancias mucho más largas y prescindir de la necesidad de realizar conversiones ópticas a electrónicas a intervalos relativamente cortos.
Los investigadores dijeron que habían establecido un récord de transmisión para un mensaje de fibra óptica, enviándolo a más de 7,400 millas en un experimento de laboratorio sin tener que regenerar la señal. Ese experimento no se analiza en el artículo recién publicado.
La investigación, que ha sido apoyada en parte por Google y Sumitomo Electric Industries, un fabricante de cables de fibra óptica, es un paso más hacia la visión de una "red totalmente óptica", según Nikola Alic, uno de los autores de el artículo y un científico investigador en el Laboratorio de Fotónica del Instituto de Telecomunicaciones y Tecnologías de la Información de California en la Universidad de California, San Diego.
Tal red sería significativamente menos costosa y podría transportar más datos. Hasta ahora, los investigadores han podido aumentar veinte veces la potencia de los láseres para lograr transmisiones a distancias mucho mayores, dijo. Hasta ahora, aumentar la potencia de la señal láser en las redes de fibra óptica actuales ha sido análogo a moverse en arenas movedizas: cuanto más aumenta la potencia, mayor es el desafío de la interferencia y la distorsión.
"Cuanto más luchas, peor estás", dijo el Sr. Alic.
Bart Stuck, un capitalista de riesgo de Signal Lake Management y ex científico de Bell Laboratories que realizó una investigación en el procesamiento de señales, dijo sobre el nuevo artículo: "Esto 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 analógicas, los investigadores de UC San Diego han llevado las ideas al mundo de las comunicaciones ópticas.
"Su contribución está haciendo esto a gigabits por segundo", dijo Stuck.
Otros científicos ópticos se mostraron más escépticos sobre las perspectivas del nuevo enfoque.
"Esta es una investigación muy interesante, pero habrá desafíos al aplicar este enfoque en el mundo real", dijo Alan Huang, ex investigador de Bell Labs que ha trabajado extensamente 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 según el 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 cables de cobre. Su capacidad para transportar 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 en largas distancias, se requiere energía para las computadoras que hacen la conversión entre datos de luz y eléctricos. 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 parte por la explosión del consumo de video digital, continúa expandiéndose a un ritmo significativo. El mes pasado, Cisco informó que los datos de Internet globales transmitidos anualmente superarían un umbral de un zettabyte, o el equivalente a 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 envíe a través de las redes, no solo se almacene, alcance los dos zettabytes al año en 2019.
Corrección: 27 de junio de 2015: una versión anterior de este artículo indicaba erróneamente la frecuencia con la que los datos transportados por los rayos láser deben amplificarse y regenerarse. Las redes modernas de fibra de largo alcance regeneran señales a distancias significativas, no aproximadamente cada 60 millas.
Una versión de este artículo aparece impresa el 26 de junio de 2015, en la página B1 de la edición de Nueva York con el titular: Capacidades de doble fibra óptica avanzada en mayo.
