Innovación en la forma de fibra óptica: hacia una menor latencia y una mayor densidad

El medio de fibra óptica actual ya es una hazaña notable en ingeniería. Imagínese, una fibra óptica-de un solo hilo tendida en el fondo del Océano Pacífico hace más de 20 años ahora puede transportar un volumen de tráfico de 1,2 Tbps, mientras que las líneas más cortas pueden transportar hasta 1,6 Tbps. El servicio de fibra-hasta-el-hogar construido con una velocidad de 100 Mbps a principios de este siglo ahora se está actualizando a redes ópticas pasivas de 25 G y 50 G, y admitirá 200 G PON en el próximo ciclo de actualización. Las fibras ópticas proporcionan continuamente velocidades cada vez mayores a menores costos, con menor latencia y de una manera altamente confiable, robusta y segura.

 

CableLabs cree que las fibras ópticas actualmente "desplegadas en el suelo" podrían soportar velocidades de hasta 50.000 Gbps en algún momento en el futuro, pero hoy en día un gran número de usuarios ya esperan elevar la utilidad, densidad y rendimiento de las fibras ópticas a nuevas alturas.

 

Opciones de fibra óptica de menor tamaño-

 

En la actualidad, existen múltiples caminos para mejorar la tecnología de fibra óptica que avanzan silenciosamente. Uno de los caminos es reducir el tamaño físico de las fibras ópticas. La fibra óptica monomodo- tradicional tiene un diámetro de 242 micrómetros, que ya es muy pequeño. Por el contrario, el diámetro de un cabello humano es de aproximadamente 50 a 100 micrómetros.

 

Hoy en día, empresas como Corning ya son capaces de proporcionar fibras ópticas-de un solo hilo con un diámetro de 200 micrómetros. Este pequeño cambio puede tener rápidamente un impacto significativo. Desde aplicaciones residenciales hasta empresariales, un tamaño más pequeño siempre es mejor porque permite a los instaladores colocar más fibras ópticas en más lugares, aumentar la cantidad de fibras ópticas en capacidad-tuberías estrechas, reducir la carga del despliegue aéreo y facilitar que el ya cauteloso despliegue de fibra óptica ingrese a oficinas y unidades multi-hogares.

 

El área donde realmente brillan las fibras ópticas de menor diámetro es en los centros de datos de IA. La computación de alta-densidad necesaria para construir la próxima generación de IA hace que cada centímetro cúbico de espacio sea valioso, ya que los racks, los servidores y un número cada vez mayor de chips individuales necesitan sus propios canales de comunicación dedicados.

 

El único inconveniente de las fibras ópticas-de diámetro pequeño es que deben empalmarse con fibras ópticas-de diámetro grande existentes. Esto requiere algunas herramientas especializadas y los técnicos de fibra óptica deben recibir capacitación operativa relevante, pero esto no es un desafío importante.

 

El auge de las fibras ópticas huecas y las fibras ópticas multi-núcleo

 

La fibra de núcleo hueco (HCF) representa el próximo gran avance en los medios de fibra, ya que guía los láseres a través del aire o el vacío en lugar de vidrio. En resumen, la velocidad de transmisión de la luz en el vidrio es más lenta que en los tubos huecos (guías de ondas), y el vidrio también limita el número de frecuencias ópticas disponibles para la transmisión de datos. Si se comparan las fibras ópticas monomodo-con las carreteras estándar, entonces las fibras ópticas-de núcleo hueco son como las carreteras. Pueden reducir la latencia, aumentar la distancia de transmisión actual y tienen el potencial de mejorar aún más la velocidad en el futuro.

Mediante el uso de fibras ópticas huecas, la velocidad de transmisión se puede aumentar en un 47% y la latencia se puede reducir en un 33%. Además, una menor pérdida de señal significa que se requieren menos repetidores dentro de una distancia determinada, lo que se traduce en un menor consumo de energía. Durante los últimos cinco años, la cantidad inicial de HCF se ha producido e implementado para reducir la latencia entre oficinas o centros de datos de corta-distancia. Mientras tanto, los fabricantes han ido mejorando constantemente este medio para potenciar sus características de pérdida, logrando que alcance o supere el nivel de las fibras ópticas tradicionales.

 

En 2022, Microsoft adquirió Lumenisity, un fabricante de fibras-de núcleo hueco. Luego, la empresa comenzó a producir fibras de núcleo-huecas en el Reino Unido y avanzó en la investigación sobre HCF. El año pasado, la compañía anunció que desplegaría 15.000 kilómetros de fibra hueca en su red de centro de datos Azure dentro de dos años para respaldar los requisitos de conexión de la inteligencia artificial. Este año, Microsoft anunció que ha desarrollado con éxito fibras ópticas-de núcleo hueco con mejores características de pérdida que las fibras ópticas tradicionales, lo que en realidad abre la puerta a la producción a gran-escala.

 

Pero esto no se detuvo. A finales de septiembre de 2025, Microsoft anunció que estaba colaborando con Corning y Heraeus Covantics para establecer una "producción adicional de fibra hueca a escala industrial-" para satisfacer la demanda de este material en sus centros de datos. Podemos esperar que otros fabricantes de fibra óptica comiencen a aumentar su producción de fibras ópticas de núcleo- hueco y promuevan el uso de este medio en centros de datos y otras aplicaciones.

 

Es seguro que todavía queda mucho trabajo por hacer para llevar las fibras ópticas-de núcleo hueco al público general. Esto requiere cultivar un grupo de técnicos en fibra óptica que sean competentes en la operación y las habilidades de empalme de este medio, formular nuevas herramientas y estándares, y sopesar los pros y los contras de usar fibras ópticas estándar frente a las fibras ópticas de núcleo hueco- de mejor-rendimiento pero más costosas. Microsoft está colaborando con Corning y Heraeus en todos estos temas como parte de sus esfuerzos por construir un ecosistema global estandarizado para respaldar la implementación a gran-escala de fibras de núcleo-huecas en entornos de operadores.

 

Las fibras ópticas huecas también son de gran importancia para la computación cuántica. Pueden ampliar la distancia de transmisión de los qubits sin necesidad de dispositivos adicionales como enrutadores o repetidores, que actualmente no existen en las redes cuánticas. Cuando se creen dichos dispositivos, su costo inicial será mayor que el de los dispositivos de red existentes. Las fibras ópticas-de núcleo hueco deberían poder reducir la demanda de futuros equipos de redes cuánticas, ahorrando así dinero y acelerando el tiempo de implementación.

 

La fibra multi-núcleo (MCF) es la tercera vía para que las fibras ópticas creen mayor ancho de banda. Coloca múltiples núcleos de fibra óptica en una sola fibra óptica, lo que permite transmitir más señales simultáneamente a lo largo de una sola fibra. Las fibras ópticas multi-núcleo aumentan la densidad y el ancho de banda de la fibra. Fabricantes como Lightera y Sumitomo Electric están trabajando para mejorarlos y comercializarlos para un uso generalizado.

Ya ha habido algunas demostraciones muy notables de tecnologías multi-núcleo. A principios de este año, Sumitomo y el Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones de Japón anunciaron un récord mundial. Utilizaron fibras ópticas de 19-núcleos para transmitir más de 1 PB por segundo de datos a una distancia de más de 1.800 kilómetros (equivalente a la distancia de Missouri a Montana). Lo más cercano a la implementación es que Lightera está enviando muestras de soluciones de fibra óptica multinúcleo a clientes seleccionados y ha demostrado su capacidad para producir fibras ópticas que van de 4 a 8 núcleos.

 

Las fibras ópticas multi-núcleo tienen una amplia gama de aplicaciones, incluidas conexiones submarinas y terrestres, así como conexiones de alta-densidad y alta-velocidad entre conmutadores, servidores y dispositivos de almacenamiento en aplicaciones de centros de datos. Lightera ha demostrado su capacidad para admitir fibra de 8-núcleos multi-núcleos a 800 Gbps en aplicaciones de corto-alcance y fibra multinúcleo de 4 núcleos a 400 Gbps en una distancia de 10 kilómetros.

 

Sin embargo, al igual que las fibras ópticas-de núcleo hueco, las fibras ópticas multi-núcleo también enfrentan sus propios desafíos. Aunque existe un grupo de trabajo de fibras multi-núcleo dentro de la Coalición de Fotónica Avanzada, todavía no han establecido estándares con respecto a las características básicas como el número de núcleos, la disposición del núcleo y el diámetro del revestimiento, lo que hace que la implementación de campo actual de cada fibra multi-núcleo sea un proyecto personalizado. Es necesario construir herramientas especiales para el empalme de núcleos múltiples, especialmente para garantizar que se puedan empalmar rápidamente, con bajas pérdidas y alta resistencia. Por último, también se necesitan técnicos de fibra óptica de múltiples núcleos-bien-capacitados, y lo mejor es que sigan y respeten los estándares establecidos.

 

A pesar de esto, a medida que las fibras multi-núcleo maduren, seguirán el ritmo de las fibras estándar y las fibras-de núcleo hueco, proporcionando más opciones de red para centros de datos, proveedores de hiperescala, proveedores de servicios y nube, y empresas. Quizás la observación-más prospectiva que puedo ofrecer es que los planificadores de redes deberían considerar cuidadosamente el equilibrio futuro entre las fibras ópticas implementadas y las tuberías disponibles, para poder introducir nuevas soluciones cuando los clientes las necesiten (como fibras ópticas huecas o de múltiples-núcleos).

Las fibras ópticas tradicionales de un solo hilo-no desaparecerán, pero siempre es bueno que puedan ofrecer opciones para usuarios avanzados que buscan una latencia más baja, una mayor densidad o un mayor ancho de banda.