Reportaje - Internet ultrarrápido gracias a un sistema económico y plenamente óptico
Un consorcio de universidades, institutos de investigación, proveedores de equipos y un operador de telecomunicaciones unieron sus fuerzas en el marco del proyecto Sardana («Arquitectura de red de acceso densa, pasiva, anular, avanzada y escalable») con el propósito de desarrollar técnicas pioneras que mejorasen drásticamente la escalabilidad y estabilidad de las redes de «fibra hasta el hogar» (FTTH, fibre-to-the-home) que ya prestan servicio a millones de usuarios de Internet en Europa. Este proyecto, para cuya investigación la Comisión Europea concedió fondos por valor de 2,6 millones de euros, no sólo demostró la factibilidad de alcanzar velocidades de conexión de hasta 10 gigabits por segundo (Gbps) -unas 2 000 veces superiores a la que suele tener la mayoría de los usuarios de Internet actualmente-; también probó la posibilidad de alcanzarlas a un coste sólo ligeramente superior empleando la infraestructura de fibra ya existente y componentes que se encuentran a la venta. Aunque aún se halla en una fase experimental, si se implanta comercialmente, esta tecnología plenamente óptica podría traer consigo un salto cualitativo enorme en el rendimiento de las redes de fibra y solucionaría uno de los retos más formidables a los que se enfrentan en la actualidad los proveedores de servicios y los consumidores. Según algunos cálculos, en el plazo de tres años el tráfico anual y global de Internet deberá medirse en zettabytes (mil billones de gigabytes), lo que supone su cuadruplicación con respecto al actual y un volumen de datos equivalente a que todas las películas cinematográficas de la historia fluyesen por las redes de los operadores cada cinco minutos. La mayor parte del tráfico corresponderá a la transmisión de vídeo desde sitios web como YouTube y Netflix y a un uso más extendido de aplicaciones que consumen anchos de banda similares, como las dedicadas a videoconferencia y telepresencia. Los operadores de redes europeos llevan años advirtiendo de que, para hacer frente a este incremento incesante de la demanda de banda ancha y de capacidad, se verán obligados a invertir miles de millones en nuevas infraestructuras y que el coste correspondiente se revertirá a los usuarios finales. Los investigadores de Sardana opinan que han encontrado una alternativa viable.«Proponemos una nueva arquitectura de red de acceso con conexión FTTH que proporciona nuevas funciones y un rendimiento superior», explicó Josep Prat, investigador del Grupo de Comunicaciones Ópticas (GCO) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y coordinador científico del proyecto Sardana. Las redes convencionales FTTH, también llamadas redes ópticas pasivas (passive optical network, PON), poseen una estructura de árbol cuya raíz correspondería a la centralita telefónica. El calificativo de pasivo alude a su uso de splitters (filtros ADSL) ópticos que no requieren energía adicional. De dicha raíz surge un grueso tronco de cables que se dividen gradualmente en ramas que llegan hasta hogares y empresas. Las PON convencionales con estructura de árbol emplean la multiplexación por división de tiempos (time division multiplexing, TDM), un método de multiplexación según el cual las señales se transfieren, en apariencia, de forma simultánea como subcanales de un canal de comunicación, pero dicha transmisión se produce de hecho por turnos. En la práctica, esto significa que una conexión de 5 Gbps en la centralita se puede convertir en una conexión de bajada de 30 Mbps cuando llega al hogar de un usuario, siendo el bando de ancha de subida apenas una fracción de esa cifra. De árboles a anillos Los investigadores de Sardana proponen un planteamiento distinto y totalmente nuevo que habilita no sólo conexiones mucho más rápidas, sino también más capacidad y fiabilidad. En lugar de un único árbol de gran tamaño, proponen disponer en un anillo principal múltiples árboles más pequeños que se ramifican hasta los usuarios finales. Dicho anillo transmite las señales de manera bidireccional desde la centralita mediante multiplexación por división de longitud de onda (wave division multiplexing, WDM), una tecnología de multiplexación que permite la transferencia simultánea de distintas señales en la misma fibra óptica valiéndose de distintas longitudes de onda de la luz láser. En distintos nodos remotos dispuestos a lo largo del anillo, las señales se reparten por cada uno de los árboles de fibra hasta llegar a hogares y empresas gracias a la tecnología TDM. Este método de anillo bidireccional refuerza la fiabilidad de la red, puesto que si el cable se rompe en cualquier punto del anillo WDM, la señal seguirá llegando a los usuarios finales por la otra dirección. Esto también genera aumentos inmensos de la velocidad de conexión. «El uso de la WDM en esta estructura de anillo permite multiplicar el ancho de banda por 40 longitudes de onda, de manera que cada usuario puede disfrutar de 1 Gbps. No sólo en una dirección, sino en ambas direcciones, tanto de carga como de descarga, aseguró Josep Prat. «Este adelanto permitiría aplicaciones totalmente nuevas y fuera de alcance en la actualidad, como por ejemplo las videoconferencias en alta definición.» A las pruebas de laboratorio realizadas por el proveedor de equipos finlandés Tellabs le siguieron un ensayo de campo cerca de las instalaciones de France Telecom-Orange en la Bretaña francesa y una prueba de demostración en el Fibre to the Home Council de Milán (Italia). Las pruebas, en las que se utilizó tecnología de emulación combinada con una infraestructura real, demostraron que la red era capaz de prestar servicio a entre 1 000 y 4 000 usuarios en un radio de 20 kilómetros con respecto al anillo principal con conexiones simétricas a Internet a velocidades próximas a los 300 Mbps. Por otra parte, los investigadores demostraron también que la tecnología podía emplearse para transmitir señales ópticas hasta 100 km de la centralita y, de este modo, servir a hasta 250 hogares conexiones asimétricas de 10 Gbps de bajada y 2,5 Gbps de subida. Un dato trascendental desde el punto de vista comercial es que estas mejoras se pueden conseguir con un coste adicional bajo y que la tecnología mantiene la transparencia de la red, lo que posibilita el uso de la misma infraestructura por múltiples proveedores de servicios. .«Nuestra propuesta se basa en la infraestructura existente o bien implica la actualización de algunos componentes de coste bajo», apuntó Josep Prat. Así, por ejemplo, todos los usuarios finales necesitarían la misma unidad de red óptica (optical network unit, ONU), un dispositivo que convierte señales de láser en señales electrónicas. En los ensayos, el equipo de Sardana empleó chips ONU desarrollados por Alcatel-Thales que no requieren longitudes de onda adicionales para efectuar la conversión y devolver una señal de subida. Así se asegura que la red al completo siga siendo plenamente óptica. Del mismo modo, las conexiones en los nodos remotos entre el anillo WDM y los árboles TDM también son totalmente ópticas, extrayendo una potencia adicional de los láseres de bombeo situados en la centralita. «La arquitectura es completamente pasiva. Puede enterrarse toda bajo tierra y no requiere mantenimiento alguno», destacó Prat. «Gran parte de la infraestructura se encuentra ya en servicio. Ya existen anillos en zonas metropolitanas y los árboles gozan de un uso muy extenso, si bien en la actualidad funcionan con una tecnología de transmisión bien distinta. Nuestra propuesta permite dotar a esta infraestructura de un carácter pasivo y totalmente óptico.» Las entidades asociadas al proyecto siguen trabajando para desarrollar la tecnología, que ya ha suscitado el interés de varios operadores de Europa, Estados Unidos y China. También ha llamado la atención de organismos normalizadores, como el grupo NG-PON2 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), de cara a despliegues comerciales en un futuro próximo. Sardana, cuyos trabajos de investigación contaron con fondos del Séptimo Programa Marco (7PM) de la UE, ganó el año pasado el galardón Global Telecoms Business Innovation Award, que reconoce innovaciones que «marcarán diferencias en el sector de las comunicaciones». Enlaces útiles: - sitio web del proyecto Sardana - ficha informativa de Sardana en CORDIS - vídeo sobre la tecnología de Sardana Artículos relacionados: - Internet podría alcanzar una velocidad diez veces mayor en el futuro - PHASORS mejora las redes de comunicación óptica