Este tipo de redes ópticas podrían proporcionar un tipo de comunicaciones más rápidas y seguras, y serían especialmente apropiadas para su uso en hospitales, aviación y fábricas, lugares donde las transmisiones de radio frecuencia pueden interferir con los equipos de navegación, los dispositivos médicos o los sistemas de control. Otra posible aplicación sería dentro de las redes inalámbricas de los ‘home theaters’; un sistema capaz de enviar datos a 1,6 gigabits por segundo podría transmitir dos canales de TV separados de alta definición a lo largo de una habitación, una capacidad que excede el ancho de banda de cualquier sistema de radio existente hoy día.
Jarir Fadlullah, estudiante de postgrado de Penn State, junto a Mohsen Kavehrad, profesor de ingeniería eléctrica y director del Centro de Información e Investigación de Tecnología de las Comunicaciones de la universidad, son los responsables de la construcción y puesta a prueba del sistema experimental. Su configuración logró enviar datos a través de una habitación mediante la modulación de un haz de luz infrarroja enfocada en el techo, y recogiendo los reflejos utilizando un fotodetector especialmente modificado. Ambos afirman que sus medidas muestran que el sistema podría soportar cuotas “muy por delante” del gigabit por segundo al que se refieren actualmente.
“Probablemente esta sea la próxima generación de tecnología de comunicaciones inalámbricas,” afirma Zhengyuan Daniel Xu, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Califo ia, en Riverside. Xu también es director del UC-Light Center, un consorcio de investigadores dedicados al trabajo dentro de las comunicaciones ópticas inalámbricas en varios campus distintos del UC. “La luz nos proporcionará cuotas de datos más altas que las radio frecuencias, y la RF ya posee en la actualidad un espectro muy congestionado.”
Las redes inalámbricas ópticas también ofrecen menos interferencias y una mayor seguridad que las redes de radio frecuencia, señala Kavehrad. Mientras que las señales de radio pasan a través de paredes y puertas, la luz no es capaz de hacerlo, lo que facilita la reutilización de frecuencias y dificulta la interceptación de las transmisiones. También señala que, al contrario que con las radio frecuencias, la región espectral de toda la luz—la infrarroja, la visible y la ultravioleta—no está regulada a nivel mundial. Esto podría facilitar la comercialización de redes inalámbricas ópticas.
Los investigadores llevan estudiando las comunicaciones ópticas en espacios cerrados desde finales de los años 70, cuando un grupo de ingenieros de IBM en Zurich construyeron el primer sistema funcional. La tecnología no acabó de despegar puesto que inte et aún se encontraba en su fase más inicial, y no había demanda de sistemas de banda ancha inalámbricos—aunque el interés ha aumentado en los últimos años.
La demostración de Kavehrad supone, con gran diferencia, la velocidad más alta jamás demostrada para una red óptica inalámbrica en un espacio cerrado, afirma Valencia M. Joyner, profesora asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Tufts. Señala que las distancias de transmisión logradas por Fadlullah, y su uso de la luz difusa en vez de un sistema óptico de punto a punto, son especialmente importantes. “Hay muchas dificultades a la hora de demostrar las capacidades de alta velocidad de las señales ópticas en espacios cerrados,” afirma. “El hecho de haber sido capaces de demostrar un sistema de un gigabit por segundo con luz difusa es extremadamente significativo. Esto logra reducir drásticamente la complejidad de sistema transceptor.”
nKavehrad y Fadlullah construyeron el sistema experimental utilizando un láser infrarrojo de baja potencia para así prevenir cualquier tipo de daño en los ojos o la piel. Enfocaron la luz a través de una lente, creando un punto elíptico en el techo; después utilizaron un detector de luz de alta sensibilidad, llamado fotodiodo de avalancha, para recoger la luz reflejada del techo. Utilizaron una lente holográfica plástica para recoger la suficiente cantidad de luz reflejada del punto en el techo y enfocarla en el área activa del fotodiodo. Gracias al uso de la lente, Fadlullah y Kavehrad pudieron transmitir una señal óptica de un gigabit por segundo a través de una habitación de alrededor de ocho metros de largo por cuatro metros de ancho.
Las redes ópticas de espacio libre han sido utilizadas con anterioridad para transmitir datos de banda ancha a través de largas distancias, pero la alta potencia de los equipos láser, así como la necesidad de tener una línea de visión clara y un alineamiento extremadamente preciso entre en transmisor y el receptor, han hecho que su utilidad se vea limitada. El método de baja potencia y luz difusa elegido por Kavehrad y Fadlullah no requiere este tipo de alineamiento tan preciso y es mucho más práctico para las comunicaciones en espacios interiores. Kavehrad afirma que su sistema debería funcionar con luz visible y ultravioleta, además de con la infrarroja.
Compañías como Intel, InterDigital, Siemens, Sony, Samsung, Mitsubishi y Sanyo están llevando a cabo investigaciones dentro del sector de las redes inalámbricas ópticas, afirman Kavehrad y Xu. Varias de estas compañías son miembros de la Asociación de Datos Infrarrojos (IrDA), una organización de la industria dedicada al desarrollo de estándares técnicos para las comunicaciones inalámbricas. IrDA anunció recientemente el estándar GigaIR para vínculos de comunicación infrarroja con línea de visión de rango muy corto y velocidades de un gigabit por segundo. Además, el grupo de trabajo IEEE 802.15, que acuerda los estándares para las redes inalámbricas de área personal, está trabajando en la creación de estándares para redes inalámbricas que utilicen luz visible, afirma Fadlullah.
Kavehrad señala que “hay que llevar a cabo muchos procesos de ingeniería” antes de que las redes inalámbricas ópticas se conviertan en una realidad. En su sistema experimental, él y Fadlullah utilizan láseres, transmisores y receptores que no están diseñados para las comunicaciones; todo ese equipamiento debe ser optimizado para su uso con redes de datos. Sin embargo, afirma Kavehrad, si el desarrollo de los LEDs blancos para la luz interior continúa con su ritmo actual, podría ser posible tener redes inalámbricas ópticas dentro de tres años. “Los principales factores limitantes son las industrias y sus políticas, así como la demanda de los consumidores,” afirma.