Cada vez somos más los usuarios que utilizamos Internet para todo tipo de inquietudes intelectuales o de otra índole. La tecnología avanza a un ritmo muy rápido, y nosotros exigimos que nuestras conexiones a la red sean cada vez más veloces. Hoy en día, la fibra óptica es el soporte que permite alcanzar las mayores velocidades.
En el XV Congreso Internacional de Redes Ópticas Transparentes (ICTON 2013) que organizó la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Cartagena, asistieron personas de afamada reputación científica en este campo como Milton Chang, investigador y empresario norteamericano, fundador y expresidente de grandes empresas tecnológicas del Nasdaq como Newport Corporation y actual "mecenas" de nuevas empresas innovadoras en el campo de las comunicaciones ópticas. También Leonid Kazovsky, director del grupo de investigación de redes ópticas de la Universidad de Stanford, y reconocido como uno de los autores de los fundamentos teóricos de las modulaciones coherentes en redes de fibra óptica.
Hablamos con Pablo Pavón Mariño, investigador de la Universidad Politécnica de Cartagena y organizador del ICTON 2013.
No nos cabe la menor duda que las comunicaciones mejorarán en velocidad en unos años. ¿Qué investigaciones se están llevando a cabo actualmente con la fibra óptica?
Desde hace muchos años, las redes troncales que conectan grandes ciudades entre sí, y transportan el tráfico agregado de muchos usuarios, están formadas al 100% por fibra óptica. En estas redes los mayores problemas son los costes de los nodos (los grandes routers de internet), y su consumo energético, que está en el orden de megavatios. El origen de su coste y consumo es que los routers convencionales procesan de manera electrónica uno a uno todos los paquetes de información que reciben: esto son varios miles de millones de paquetes por segundo en un nodo troncal. Las investigaciones se centran en realizar parte de este proceso de conmutación con tecnologías ópticas, para reducir tanto el coste como el consumo en aproximadamente un orden de magnitud.
Otro punto caliente de investigación es la aplicación de lo que se conoce como modulaciones coherentes a la transmisión óptica. Gracias a este avance hoy en día se están consiguiendo batir barreras impensables hace pocos años en la capacidad para transmitir información en una fibra. Por ejemplo, algunos records recientes son la transmisión de 1000 Tbps por una única fibra a 50 km de distancia, o 10 Tbps a 10000 km. Para hacernos una idea de la importancia de estas magnitudes: en España hay unos 25 millones de líneas conectadas a internet. Si todas ellas estuviesen generando 10 Mbps al mismo tiempo, el tráfico total creado sería de 250 Tbps, y por tanto cabría en una fibra.
El último tramo de red en el que la fibra óptica se está introduciendo es lo que se llama la red de acceso: la que va desde la casa del usuario hasta la central de conmutación que le da servicio (por ejemplo situada hasta unos 5 km de distancia en España). El reto investigador aquí es permitir en un futuro cercano velocidades de acceso a usuario con fibra óptica de 10 Gbps utilizando equipamiento de bajo coste.
Con una conexión de ADSL no puedes obtener velocidades de más de 10Mbps si tu casa o tu oficina están a más de 2 kilómetros de la central local. ¿Cómo se soluciona esto con la fibra óptica y qué velocidades de transmisión se alcanzan?
El ADSL transmite la información por el cable de teléfono que va desde nuestras casas hasta la central local a la que estamos conectados. Las propiedades de transmisión de este cable son muy pobres, y eso limita su capacidad. La manera de hacer llegar una tasa binaria mayor al usuario es sustituir por fibra óptica todo o parte de este cable en su camino desde la central hasta la vivienda del usuario.
Distintas compañías tienen distintas estrategias de despliegue en este punto. La conocida como FTTH (Fiber To The Home) es la que lleva directamente la fibra óptica desde la central hasta la casa de cada usuario. Hoy en día se ofrecen en algunas ciudades de España servicios de 100 Mbps usando esta alternativa. Que la fibra llegue directamente al usuario permitirá en un futuro cercano, sobre la misma red, ofrecer un servicio de 1 Gbps y 10 Gbps a cada casa. Otras alternativas como FTTN (Fiber To The Node, muy popular en Alemania) llevan la fibra óptica hasta un nodo a unos cientos de metros de casa del usuario, y a partir de ahí continúa el cable telefónico. De esta manera la operadora no tiene que recablear los edificios de los usuarios finales, una de las partes más costosas de todo despliegue. En contra, cuanto mayor sea la distancia a recorrer usando cable telefónico, menor será la capacidad que en el futuro se pueda ofrecer al usuario.
Se ha creado una nueva clase de fibra óptica que es plástica. ¿En qué consiste y para que se va a utilizar?
Las fibras ópticas plásticas están fabricadas utilizando un material acrílico, muy resistente y flexible. Tienen peores propiedades de transmisión que la fibra óptica convencional, y su uso se limita a despliegues dentro del hogar, a distancias de hasta cientos de metros. Aportan ventajas interesantes respecto al cable de cobre habitual utilizado en la red de datos de los edificios. En especial, que tienen una instalación muy sencilla. Las fibras plásticas pueden doblarse más fácilmente que otros cables, y pueden instalarse reutilizando las rozas en las paredes que llegan a los enchufes de la casa, ya que como material, la fibra es aislante, e inmune a interferencias. Por tanto, un pasa cables, unas tijeras y un poco de tiempo será lo único necesario para dotar a nuestro hogar de una red interna basada en fibra plástica. Se espera que en breve haya soluciones comerciales competitivas.
El consumo energético elevado de las comunicaciones ópticas es algo considerado por las compañías. ¿Se mejoran con las nuevas investigaciones o llegarán a consumir un poco más?
Diversos estudios han estimado el peso actual del consumo energético de las redes de comunicaciones, conjeturando valores entre un 2% y un 8% sobre el consumo mundial, y proyectando un fuerte crecimiento en las próximas décadas. A raíz de estas previsiones, se está investigando para que el incremento de tráfico previsto a lo largo de las próximas décadas no implique un incremento de consumo energético insostenible. En los últimos años se han propuesto mejoras significativas, y creo que las comunicaciones ópticas serán una pieza esencial en este objetivo. Por ejemplo, algunos trabajos muestran que el consumo de un conmutador óptico es hasta un orden de magnitud menor al de un equivalente electrónico y apenas aumentaría si el tráfico procesado se duplicase. Sin embargo, el consumo del equipamiento electrónico crecería a más del doble en este mismo escenario.
Con la llegada de las conexiones wifi que utilizan las tabletas y smartphones, entre otros dispositivos, el tráfico en nuestros hogares y oficinas aumenta de una forma importante. ¿Qué investigaciones se están realizando para soportar tanto tráfico en la red?
En unos 20 años hemos pasado de conexiones de usuario a 56 Kbps con modem telefónico, a servicios de 100 Mbps con fibra óptica en España: la velocidad de acceso se ha multiplicado por más de 1000 en este tiempo. Las estimaciones actuales predicen que el tráfico continúe creciendo de manera exponencial, sobre todo debido al uso de los smartphones, duplicándose aproximadamente cada cuatro años.
El progreso permanente en las tecnologías de redes ha permitido hasta ahora satisfacer el crecimiento de la demanda, estimulando la creación de nuevos servicios, que a su vez impulsan más crecimiento de tráfico. Tanto el troncal de la red, como el tramo de acceso al usuario han tenido y tendrán que seguir evolucionando en este contexto, y esto no se puede hacer de otra manera que con investigación e innovación permanente. Hay un consenso de que las tecnologías ópticas son una pieza clave en este puzzle, sin ninguna opción en el horizonte que las pueda sustituir.
Sabemos que las comunicaciones actuales de nuestras casas, por ejemplo, son vulnerables ante ataques de personas que quieran saber qué información circula por la red. ¿Se mejora la seguridad con la fibra óptica?
La seguridad es un concepto amplio, que afecta al software que ejecutamos, los equipos que utilizamos, y también las redes con las que interconectamos estos equipos. Para usuarios convencionales, las amenazas a la seguridad se resuelven satisfactoriamente con sistemas que cifran los datos en el origen y los descifran en destino. De esta manera, si un tercero realiza un ataque a la red y obtiene una copia del mensaje cifrado, no podrá recuperar el mensaje original. Para los usuarios para los que este esquema sea suficiente, las redes de fibra no son una diferencia en seguridad respecto a otras alternativas.
En otros contextos, como las comunicaciones militares, donde la seguridad debe llevarse al extremo, la fibra óptica ofrece la ventaja de poder ser interferida fácilmente. Por ejemplo, si alguien tuviera acceso a nuestro cableado, le resultaría más complejo leer los datos que atraviesan la fibra óptica respecto a un equivalente de cableado electrónico. El motivo es que en el cableado electrónico parte de la señal escapa al cable y puede ser detectada con dispositivos especializados, algo que no sucede en la fibra. Naturalmente, las comunicaciones móviles (no cableadas) son en este aspecto las peor situadas, ya que la señal se difunde al aire por la antena y puede ser detectada fácilmente.
Como aspecto más novedoso dentro de los sistemas de alta seguridad, se está investigando activamente en equipos que aprovechan propiedades de la mecánica cuántica para determinar si un mensaje ha sido leído fraudulentamente en su tránsito por la fibra óptica. La idea de base consiste en transmitir un único fotón para cada bit de información, y utilizar la propiedad cuántica de que cuando este fotón es leído (medido), su estado puede cambiar, y este cambio puede ser descubierto. Sobre esta idea existen ya sistemas comerciales denominados Quantum Key Distribution que permiten a dos usuarios acordar una clave que será posteriormente utilizada para cifrado, con la garantía de no ser conocida por ningún tercero.
Las operadoras españolas llevan poco tiempo implantando fibra óptica desde las centrales locales hasta las casas de los clientes. ¿Está nuestro país retrasado en este aspecto?
Los datos de penetración de fibra indican que nuestro país está más o menos al mismo nivel que muchos otros países europeos, pero por detrás de gran parte de América, Asia y algunos otros países europeos como Suecia. Recientemente ha habido anuncios de despliegue de fibra por parte de varios operadores, por lo que avanzaremos algunos puestos en los próximos años.
Decía el presidente de Jazztel España que la crisis está impidiendo la llegada de fibra óptica a nuestro país. Sin embargo en otros países vecinos este servicio se ofrece con calidad y bajo precio. ¿Quién regula las conexiones de fibra óptica en España?
El despliegue de una red de fibra requiere de grandes inversiones, y en este sentido, la dificultad de las empresas operadoras para financiar este despliegue seguro que habrá afectado. La regulación del mercado de las telecomunicaciones es también un punto clave. En España, las redes de acceso son un mercado regulado por la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones (CMT), que en breve será fusionada con otros entes reguladores nacionales en energía, transporte etc. Además, estamos sujetos a la regulación de la Unión Europea en la materia. Parte de los objetivos del regulador son el estímulo de la competencia entre operadores, que es posiblemente la clave para incentivar las inversiones en despliegue de fibra. El cómo conciliar esto con el objetivo de evitar posibles abusos de posición dominante en el mercado es lo que hace de la regulación una disciplina muy muy difícil, que no admite análisis superficiales.