Especial Comunicaciones Ópticas (I): Mucho más que fibra

Las comunicaciones ópticas se están volviendo cada vez más deprisa en el soporte moderno y eficiente de una gran parte de nuestras transmisiones digitales. A pesar de que pocos son los hogares conectados directamente a Internet con este tipo de tecnología, los enlaces centrales de las diferentes redes sí están siendo sustituidos, de forma masiva, por equipos de fibra óptica. ¿Por qué?, ¿qué ventajas tiene la fibra óptica?, ¿qué nos aporta?

Estas preguntas y muchas otras vamos a tratar de responderlas en el especial sobre comunicaciones ópticas que hoy comenzamos, en el que explicaremos qué es una fibra óptica, cómo funciona, qué tipos existen, para qué se puede utilizar, etc.

Pero antes de meternos de lleno en esta interesante materia, y a modo de cultura general, debemos de dar unos pequeños apuntes históricos sobre el nacimiento de las comunicaciones ópticas modernas allá por el siglo XVIII, un tema apasionante que seguro os sorprenderá a más de uno.

Comunicaciones ópticas: Semáforos y telégrafos ópticos

Cuando hablamos de "comunicaciones ópticas" habitualmente nos referimos a sistemas de fibra óptica, pero no debemos olvidar que existen otras modalidades no guiadas, que no van por un soporte artificial, como por ejemplo podrían ser los sistemas de transmisión por infrarrojos o algo más arcaico aún, los semáforos y sistemas de telegrafía óptica.

Cuando nos mencionan la palabra telégrafo rápidamente nos viene a la mente la imagen del lejano oeste americano, las largas líneas de postes y el código morse, pero antes de que estos telégrafos eléctricos existiesen ya llevaban funcionando durante bastantes años sistemas de telegrafía óptica.

Uno de los personajes históricos más destacados en este tipo de sistemas de comunicaciones fue Claude Chappe, quien en 1791 realizó las primeras pruebas de transmisiones a distancias de unos 400 metros utilizando un primitivo sistema de relojes sincronizados mediante sonido, con códigos en vez de números. En el momento inicial de la transmisión las dos agujas se encontraban en la posición de las 12, entonces el emisor hacía un sonido que el receptor escuchaba y dejaban caer las pesas de los relojes en el mismo instante.

Telégrafo óptico de Chappe basado en relojes sincronizados

Las dos agujas comenzaban a moverse a la vez y cuando se llegaba al código o número que se quería transmitir con un nuevo sonido (golpe a un objeto metálico) se avisaba al receptor y éste ya sabía que le había llegado el mensaje.

Esta primera prueba despertó el interés de la Asamblea francesa, lo que a su vez hizo que Chappe desarrollara un mejorado sistema basado en brazos articulados que podían adoptar diferentes posiciones, una para cada símbolo que se quería transmitir. En concreto, la primera versión tenía 98 símbolos diferentes, 4 para señales de control y 94 para letras, cifra que más adelante se incrementó hasta 8836.

Telégrafo Óptico de Chappe de brazos articulados

Chappe no fue el único inventor de este tipo de telégrafos ópticos, en otros países se desarrollaron sistemas equivalentes, cada uno con sus peculiaridades y símbolos. Por ejemplo, en Suecia Abraham Niclas Edelcrantz llegó a instalar una línea de unos 200 Km con hasta 50 estaciones de su sistema basado en paneles.

Telégrafo óptico de Edelcrantz

Otros ejemplos son los sistemas de George Murray o de Home Popham en el Reino Unido, similares conceptualmente a los de Chappe y Edelcrantz.

Como vemos, estos primitivos sistemas se basan en la visión directa entre el emisor y el receptor para funcionar, por lo que se situaban en lugares elevados como torres de iglesias, edificios del gobierno y similares.

A pesar de que su velocidad de transmisión de símbolos era muy reducida, que requerían de personal siempre disponible que estuviera vigilando, apuntando y moviendo los brazos o paneles para transmitir los mensajes y de lo primitivos y simples que puedan parecernos, algunos de estos sistemas de telegrafía óptica estuvieron funcionando durante casi medio siglo, hasta que el telégrafo eléctrico hizo su aparición.

Torre telégrafo óptico de Chappe

Comunicaciones por luz visible, el futuro de las redes domésticas

Dejamos ya atrás estos primitivos sistemas de comunicaciones ópticas para dar unas pocas pinceladas, antes de meternos a fondo en la fibra óptica en el próximo artículo, sobre el futuro de las comunicaciones por luz visible, sistemas de los que hemos hablado en varias ocasiones pero que merece la pena tener en mente.

Con más de 100 años de historia, la investigación en este tipo de sistemas trata de poder transmitir información a frecuencias de entre 400 y 800 THz (espectro visible) en espacios abiertos. Para ello se usan LEDs que pueden ser instalados en bombillas convencionales y llegar a alcanzar velocidades de 1 Gbps en el futuro, al mismo tiempo que iluminan nuestras habitaciones.

Varias son las demostraciones públicas que se han venido realizando sobre estas tecnologías en los últimos meses. Por ejemplo, en 2011 Harald Haas, profesor de la Universidad de Edimburgo, presentó su sistema D-Light de transmisión de datos a 10 Mbps con una bombilla LED que en poco tiempo espera llegue a los 100 Mbps.

También los científicos del Fraunhofer Institute de Berlín, están apostando por las redes que denominan Optical WLAN, en las que los datos se transmitirán a través de los elementos de iluminación de las habitaciones superando los 800 Mbps.

Y hace unos pocos días anunciaron los avances que están obteniendo en comunicaciones infrarrojas para dispositivos como cámaras de vídeo o discos duros, con velocidades de hasta 10 Gbps.

Como vemos, el de las comunicaciones ópticas es un tema fascinante que está en plena evolución y cuyas posibilidades y beneficios para nuestra calidad de vida parecen no tener límites.

En los próximos artículos del especial nos centraremos en la fibra óptica, de la que trataremos de desvelar cómo funciona, los tipos que existen, qué ventajas nos aporta, y cómo se está desplegando en España y el resto del mundo. ¿Os apuntáis?