¿Cómo ha crecido la internet?
Ninguna tecnología ha dominado al mundo como lo ha hecho la internet. Empezó como unas pocas computadoras conectadas en diferentes centros de investigación, y se ha vuelto indispensable para la vida moderna, ya que casi todos los sistemas informáticos están conectados a ella de forma directa o indirecta. Incluso la naturaleza de la vida cambió debido a la tecnología y las ventajas que trajo la internet: el trabajo remoto es cada vez más popular, las videollamadas permiten a familiares y amigos estar conectados en distintos países y las fábricas inteligentes pueden hacer que ingenieros en cualquier parte del mundo controlen sus procesos industriales completos.
Aunque la internet es esencial para la vida moderna, es imposible intentar concebir su gran tamaño. Algunas fuentes sugieren que existen alrededor de 2250 millones de páginas indexadas, sin contar las que no están indexadas. Al mismo tiempo, se estima que unos 5000 millones de personas en todo el mundo usan internet, y que todos los días se envían aproximadamente 376 000 millones de correos electrónicos con un tamaño total de datos de unos 175 zettabytes, que equivale a aproximadamente 175 000 000 000 000 gigabytes.
No obstante, lo que sí importa es que la vida está mucho más manejada por software y una parte importante del software está trasladándose a la nube. A medida que el mundo se traslada a soluciones basadas en la nube, el hardware que ejecuta dichas soluciones es cada vez menos relevante gracias a la naturaleza multiplataforma de los recursos de internet (la única preocupación para los desarrolladores modernos es que el usuario tenga acceso a un navegador moderno).
¿La internet tendrá problemas con la congestión?
Es claro que la internet es el mayor proyecto de infraestructura de la humanidad, con la construcción de miles de centros de datos, millones de millas de cables de comunicación y las intricadas soluciones de software que coordinan toda esta infraestructura. Pero, si bien la mayoría de los usuarios de internet ignoran la ingeniería detrás de su funcionamiento, existen aquellos que necesitan preocuparse por su uso, hacia dónde va y qué cambios se necesitan.
Lamentablemente, a medida que más servicios de software usan computación basada en la nube y el uso de internet sigue aumentando, los ISP (proveedores de servicios de internet) necesitan tender más cables, construir nuevas centrales e instalar más servidores para hacer frente al incremento en el tráfico. Estas actividades son increíblemente costosas debido al costo de los cables, la mano de obra y los permisos para instalar cables bajo tierra y sobre la tierra. Al mismo tiempo, la velocidad a la que mejora la tecnología puede provocar que las tecnologías de cables más antiguas rápidamente queden desactualizadas. Por ejemplo, las soluciones de 100 Mbps y 1 Gbps reemplazaron con mucha rapidez al Ethernet de 10 Mbps, y quienes usan cables Ethernet deben actualizar la mayoría de su infraestructura al pasar a una tecnología de mayor velocidad (por lo general, los cables de 10 Mbps no pueden soportar 1 Gbps).
Para complicar más las cosas, la industria de la internet de las cosas (IoT) ha tenido un crecimiento explosivo en la última década, y si bien la mayoría de los dispositivos IoT envían cantidades pequeñas de datos, la combinación de decenas de miles de millones de dispositivos puede agotar el ancho de banda con rapidez. Las industrias emergentes que dependen de las tecnologías IoT (como los espacios inteligentes) también consumen ancho de banda de internet rápidamente y eso requiere que los ingenieros integren nuevas tecnologías para soportar los dispositivos adicionales o que mejoren la infraestructura existente. De hecho, es totalmente razonable esperar que una ciudad inteligente tenga cientos de miles de puntos de datos que se transmitirán en vivo, y esta es una cantidad de datos importante a enviar.
Al mirar las tecnologías de red actuales, cada una tiene sus propias ventajas y desventajas, y por ello la mayoría de las redes consiste en diferentes tecnologías y combina lo mejor de cada una. Por ejemplo, las LAN que usan cables Ethernet son muy buenas para proporcionar acceso a datos de alta velocidad; sin embargo el hecho de que sean cableadas dificulta la instalación, limita dónde se pueden usar y las velocidades de LAN que aumentan constantemente pueden acelerar la necesidad de reemplazar rápidamente los cables más antiguos.
WLAN es excelente para soluciones que requieren internet inalámbrica, y el uso generalizado de wifi y Bluetooth ofrece a los ingenieros infinitas opciones. Pero, si bien las redes inalámbricas pueden ser muy buenas para los dispositivos inalámbricos, en general están limitadas en la cantidad total de dispositivos que pueden soportar en un momento dado, y el uso de antenas no direccionales puede causar interferencias con redes vecinas.
Las redes celulares son excelentes a la hora de lidiar con grandes espacios abiertos, ya que fueron diseñadas para conectar miles de dispositivos móviles al mismo tiempo. Además, las mejoras en las tecnologías celulares ahora permiten conexiones de baja latencia/ancho de banda alto que pueden funcionar bien en entornos industriales. No obstante, el costo de instalar redes celulares puede ser extremadamente alto, lo que dificulta la implementación masiva de dichas redes.
¿Por qué los cables de fibra óptica son una posible solución para el futuro de la internet?
De todas las tecnologías de red que se están desarrollando en la actualidad, los cables de fibra óptica se destacan, y esto es evidente ya que la mayoría de las empresas de telecomunicaciones están haciendo la transición hacia la fibra óptica. No obstante, si bien la mayoría sabe que los cables de fibra óptica son mejores que otras soluciones con cable, el público no entiende muy bien los motivos exactos.
Sencillamente, la mayoría cree que los cables de fibra óptica son superiores a los cables eléctricos porque las señales viajan a la velocidad de la luz, pero en realidad, los cables de fibra óptica son más lentos que los de cobre (al menos, en cuanto a la propagación de la señal). La velocidad de la luz en los cables de fibra óptica es de aproximadamente 0.7 c, mientras que la velocidad de los pulsos eléctricos a través de los cables de cobre es de 0.9 c, lo que significa que un paquete de datos llegaría más pronto en un cable de cobre en comparación con un cable de fibra óptica.
El motivo por el que los cables de fibra óptica son más rápidos que los de cobre (en cuanto al ancho de banda) se debe a múltiples factores, que incluyen la frecuencia de conmutación, la compatibilidad con un amplio rango de frecuencias y la posibilidad de utilizar dirección de onda.
En primer término, se puede hacer que los pulsos de luz sean extremadamente cortos, y al operar en frecuencias de onda en THz, en teoría es posible tener luz modulada en Tbps. Esto ya permite enviar enormes cantidades de datos en una única longitud de onda de luz, y aquí interviene el segundo factor. Como la luz es una onda electromagnética, su rango de frecuencia es prácticamente infinito, lo que significa que se pueden utilizar varios canales de frecuencia para transmitir información. Además, estas diferentes frecuencias no interfieren la una con la otra, lo que significa que varias longitudes de onda de luz pueden usar el mismo cable sin que haya interferencia. Se puede utilizar un dispositivo similar a un prisma en cada lado para inyectar y extraer cada canal por separado.
Finalmente, los cables de fibra óptica pueden enviar la misma longitud de onda de luz en direcciones opuestas sin que haya interferencia. A diferencia de las señales eléctricas, la fibra óptica usa frentes de onda que no dependen de potenciales, sino que son entidades físicas que se pueden medir y tienen su propio impulso. Por lo tanto, un único cable puede usar dos transceptores idénticos en cada lado del cable y una única frecuencia para la comunicación bidireccional simultánea.
Al mismo tiempo, los cables de fibra óptica nunca han sido el factor limitante de velocidad. Por el contrario, siempre son los transceptores utilizados que dependen de dispositivos electrónicos para convertir las señales eléctricas en luz, y enfrentan varios desafíos, como la frecuencia de conmutación, los tiempos de subida y caída y la amplificación.
¿De qué manera la fibra óptica puede facilitar un espacio inteligente en el futuro?
Por lejos, la mayor aplicación para la fibra óptica en espacios inteligentes es el reemplazo de los cables Ethernet. Mientras que los cables Ethernet pueden soportar grandes distancias, la fibra óptica no tiene los mismos problemas de integridad de la señal que los cables Ethernet y no se ve afectada por interferencia local de los dispositivos electrónicos. De esta forma, los cables de fibra óptica pueden usarse en distancias extremas y mantener la integridad de la señal completa.
Que no exista esta interferencia también hace que la fibra óptica sea resistente a los ataques de desconocidos. Mientras que los cables Ethernet se pueden abrir parcialmente, exponer los conductores y monitorear sin que muestren señales, no se pueden atacar los cables de fibra óptica de esta forma. Los dos extremos de un cable detectarán el momento en el que se rompa, y es imposible leer los datos que fluyen por la fibra óptica sin abrirla debido a la reflexión interna total. De esta forma, la fibra óptica es excelente para brindar seguridad a las redes que pueden transmitir información sensible.
Los espacios inteligentes también pueden beneficiarse de las tecnologías de fibra óptica al unir los puntos de acceso WLAN mediante enlaces de fibra óptica. El uso de estas conexiones no solo ayuda a hacer frente a la mayor demanda, sino que la fibra óptica también está pensada para el futuro, lo que significa que reemplazar puntos de acceso individuales no requiere cambios en la red de fibra óptica subyacente. Así, los espacios inteligentes que crecen con miles de dispositivos podrán hacer frente a las demandas de red. Esto será particularmente importante si los sensores que se instalan tienen un gran volumen de datos (como los micrófonos y las cámaras).
Además de mejorar los anchos de banda, los cables de fibra óptica son mucho más pequeños y ligeros, por lo que son más sencillos de instalar. Además, los cables de fibra óptica son más baratos que los de cobre en general cuando se toma en cuenta que rara vez requieren una actualización cuando hacen la transición a mayores velocidades. Así, los espacios inteligentes pueden invertir más dinero en crear una estructura de calidad que durará décadas.
¿Qué soluciones existen para los sistemas de fibra óptica?
En la actualidad, hay muchos proveedores que proporcionan equipos para sistemas de fibra óptica, como Samtec y Sylex. Sylex ofrece varias soluciones para espacios inteligentes que incluyen fibra óptica, interconexiones y sistemas de panel que pueden utilizarse en espacios inteligentes en los que se necesitan miles de sensores conectados.
Una solución que se destaca es su rango de soluciones de cable LC-LC que combinan hasta 24 fibras individuales en un único cable y luego se terminan en cada extremo. Esto permite instalaciones de alta densidad en las que se utiliza un único cable fino para transportar datos para 24 canales de comunicación separados.
Al mismo tiempo, Sylex Fiber To The Antenna (FTTA) ofrece soluciones de red para sistemas celulares como 4G y 5G. Estos pueden ayudar a aumentar la integridad de la señal entre los sistemas de antena y los procesadores de datos, lo que también ayuda a aumentar el ancho de banda de datos de redes celulares privadas.
Redes IoT del futuro: fibra óptica
Si los dispositivos IoT continúan operando por encima de las tecnologías de red tradicionales, es probable que dichos dispositivos encuentren dificultades pronto. Como el Ethernet solo puede soportar una cantidad determinada de ancho de banda y las redes inalámbricas como el wifi pueden congestionarse rápidamente, las redes IoT del futuro deberán apuntar a soluciones de fibra óptica, especialmente al implementar redes 5G privadas.
Los cables de fibra óptica no solo pueden soportar anchos de banda incomprensibles, sino que su resistencia a los ataques cibernéticos y su diseño pensado para el futuro significan que cualquier red que utiliza fibra óptica puede mejorarse de forma sencilla sin hacer cambios en los cables. De hecho, incluso es posible que la humanidad nunca pueda agotar las capacidades de ancho de banda de la fibra óptica, y la única limitación serían los dispositivos electrónicos utilizados.
