Agencias/Ciudad de México.- Científicos de ETH Zurich han demostrado una transmisión de terabits de datos por láser a través del aire, una tecnología que en el futuro eliminará la necesidad de costosos cables submarinos.
Los socios del proyecto probaron su sistema láser no con un satélite en órbita, sino a través de una transmisión de más de 53 kilómetros desde la montaña alpina de Jungfraujoch hasta Berna, capital de Suiza.
En el futuro, esta tecnología permitirá crear conexiones troncales a través de constelaciones de satélites cercanas a la Tierra que son significativamente menos costosas que los cables de aguas profundas.
La columna vertebral de Internet está formada por una densa red de cables de fibra óptica, cada uno de los cuales transporta hasta más de 100 terabits de datos por segundo (1 terabit = 10 elavado a 12 señales digitales 1/0) entre los nodos de la red. Las conexiones entre continentes se realizan a través de redes de aguas profundas, lo que es un gasto enorme: un solo cable a través del Atlántico requiere una inversión de cientos de millones de dólares. TeleGeography, una firma de consultoría especializada, anunció que actualmente hay 530 cables submarinos activos, y ese número va en aumento.
Las conexiones a Internet vía satélite no son nada nuevo. El ejemplo más conocido en la actualidad es Starlink de Elon Musk, una red de más de 2,000 satélites que orbitan cerca de la Tierra y que brinda acceso a Internet a prácticamente todos los rincones del mundo. Sin embargo, la transmisión de datos entre satélites y estaciones terrestres utiliza tecnologías de radio, que son considerablemente menos potentes. Al igual que una red de área local inalámbrica (WLAN) o las comunicaciones móviles, estas tecnologías operan en el rango de microondas del espectro y, por lo tanto, tienen longitudes de onda que miden varios centímetros.
Los sistemas ópticos láser, por el contrario, operan en el rango del infrarrojo cercano con longitudes de onda de unos pocos micrómetros, que son unas 10,000 veces más cortas. Como resultado, pueden transportar más información por unidad de tiempo, informa ETH Zurich.
https://twitter.com/ETH_en/status/1671127639468265475
Para asegurar una señal lo suficientemente fuerte para cuando llegue a un receptor distante, las ondas de luz paralelas del láser se envían a través de un telescopio que puede medir varias decenas de centímetros de diámetro. Este amplio haz de luz debe dirigirse con precisión a un telescopio receptor con un diámetro del mismo orden de magnitud que el ancho del haz de luz transmitido al llegar.
Para lograr las tasas de datos más altas posibles, la onda de luz del láser se modula de tal manera que un receptor puede detectar diferentes estados codificados en un solo símbolo. Esto significa que cada símbolo transmite más de un bit de información. En la práctica, esto implica diferentes amplitudes y ángulos de fase de la onda de luz. Cada combinación de ángulo de fase y amplitud forma entonces un símbolo de información diferente que puede codificarse en un símbolo transmitido. Así, con un esquema de 16 estados (16 QAM), cada oscilación puede transmitir 4 bits, y con un esquema de 64 estados (64 QAM), 6 bits.
La turbulencia fluctuante de las partículas de aire da como resultado velocidades variables de ondas de luz tanto dentro como en los bordes del cono de luz. Como resultado, cuando las ondas de luz llegan al detector de la estación receptora, las amplitudes y los ángulos de fase se suman o se anulan entre sí, produciendo valores falsos.
Para evitar estos errores, ONERA, socio del proyecto con sede en París, implementó un chip de sistema microelectromecánico (MEMS) con una matriz de 97 pequeños espejos ajustables. Las deformaciones de los espejos corrigen el cambio de fase del haz en su superficie de intersección a lo largo del gradiente medido actualmente 1,500 veces por segundo, mejorando finalmente las señales en un factor de aproximadamente 500.
Esta mejora fue fundamental para lograr un ancho de banda de 1 terabit por segundo en una distancia de 53 kilómetros.
Por primera vez, se demostraron nuevos formatos robustos de modulación de luz. Esto permitió un gran aumento en la sensibilidad de detección y, por lo tanto, altas tasas de datos, incluso en las peores condiciones climáticas o con baja potencia de láser. Este aumento se logra codificando hábilmente los bits de información en propiedades de la onda de luz, como amplitud, fase y polarización.
#LSA_Highlight: [Article] Tbit/s line-rate satellite feeder links enabled by coherent modulation and full-adaptive optics. @ETH_en @UnivParisSaclay @Thales_Alenia_S #Adaptive_optics #Atmospheric_optics #Fibre_optics_and_optical_communicationshttps://t.co/epi5Ss9CUg
— LightSciAppl (@LightSciAppl) June 21, 2023
