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SAN CARLOS DE BARILOCHE.- En materia de telecomunicaciones, uno de los mayores y más urgentes desafíos del mundo es ampliar las capacidades actuales de los equipos para abastecer la creciente demanda de conectividad que tiene la sociedad moderna. Entre otros proyectos en desarrollo, expertos argentinos trabajan en esta ciudad patagónica para encontrar tecnologías que complementen las ya en uso, que están llegando a su techo. En ese camino, La fotónica se posiciona como el candidato ideal para complementar el uso de radiofrecuencias convencionales..
“Él El espectro de comunicaciones electromagnéticas está muy saturado.especialmente satélite, porque el espacio libre se comparte – advierte el investigador del Conicet y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) Caso Pablo Costanzo, refiriéndose a las frecuencias utilizadas para transmitir información entre dispositivos de forma inalámbrica. “Esto la diferencia de la fibra óptica, que es un medio confinado: si una tiene un canal, le puedes poner otra fibra óptica al lado, que es otro canal que va en paralelo y no interfiere con el primero, y además es posible duplicar la capacidad de comunicación”, explica. Para establecer la comunicación entre la Tierra y los satélites (como los que se utilizan para dar servicio de televisión o internet satelital), “lo que se suele hacer es transmitir ondas electromagnéticas de radiofrecuencia, microondas o incluso frecuencias superiores, también conocidas como ondas milimétricas. Todo ese espectro, que es compartido y regulado, es finito. Y está lleno -aclara-. “Los satélites de comunicaciones experimentan una saturación del espectro electromagnético”.
Costanzo Caso, radicado en Bariloche hace diez años, actualmente dirige el Departamento de Ingeniería de Telecomunicaciones del Instituto Balseiro. Y advierte que hay muchas maneras de encontrar soluciones a la necesidad de transmitir cada vez más información entre la superficie terrestre y los satélites en órbita: una de ellas consiste en “ampliar aún más la autopista y utilizar nuevos carriles”. A la transmisión de ondas de radio (en frecuencias de megahercios) le siguen las microondas (de algunos gigahercios), luego las ondas milimétricas, que son frecuencias más altas, de decenas de gigahercios, y más allá están las frecuencias ópticas, en las que los terahercios o región infrarroja, que es radiación no ionizante.
“Lo que estamos buscando ahora es utilizar una región del espectro que tiene frecuencias mucho más altas, vinculadas a la luz infrarroja, y que no está saturada. Esto nos da la posibilidad de transmitir más información y de manera más eficiente”, afirma Costanzo Caso.
A partir de la experiencia con redes de fibra óptica que tiene el Departamento de Ingeniería de Telecomunicaciones de Balseiro, comenzaron a trabajar en colaboración con una empresa americana, Telar del cielo (fundada por los argentinos Santiago Tempone y Marcos Franceschini)para el diseño de una red de satélites de órbita baja que se comunican entre sí ópticamente codificando la intensidad de la luz transmitida.
“Estos satélites giran alrededor de la Tierra muchas veces al día. Así, se reduce el tiempo de visibilidad que se tiene en cada región geográfica, algo que dificulta el servicio continuo de datos – aclara Costanzo Caso, en referencia a los satélites que, vistos desde tierra, surcan el cielo de un lado al otro del horizonte. . , a unos 500 km de altura. Por eso es clave no sólo que los satélites de órbita baja se comuniquen entre sí, sino, a su vez, poder comunicarse con un satélite geoestacionario, que tenga visibilidad las 24 horas con un determinado lugar de la Tierra. De esta forma se genera una transmisión indirecta”, explica el ingeniero.
Y se emociona: “Estamos diseñar un enlace óptico que comunique el satélite de órbita baja de esa red –alguno o todos ellos– con el satélite geoestacionario ubicado a 40 mil kilómetros de distancia. Por lo general, las soluciones que tienen las empresas son enlaces no coherentes, el equivalente a encender y apagar un láser (transmisor). Lo cierto es que existen otras formas más eficientes de transmitir y codificar información, que no sólo están relacionadas con la intensidad de la luz, sino también con la frecuencia de la luz, los cambios de fase y la polarización, es decir, cómo se orienta esa luz eléctrica. campo, si es horizontal, vertical, circular, etc.
En el laboratorio de Bariloche emularon un enlace entre dos satélites con un sistema de comunicación coherente que utiliza varias dimensiones para codificar, como amplitud, frecuencia, fase y polarización. Eso aumenta significativamente la cantidad de información que se puede transmitirya que la información está codificada en muchas partes de la señal.
“Llevamos muchos años desarrollando esta tecnología y hemos crecido en la confiabilidad, complejidad y robustez del sistema implementado, que es de mejor calidad y tiene mayor capacidad de transmitir información”, agrega Costanzo Caso.
Al referirse a los proyectos que están llevando a cabo en sistemas de comunicaciones ópticas y por microondas, el investigador afirma que, En todo el mundo crece el interés por encontrar alternativas para transmitir la mayor cantidad de información posible por segundo: “En el laboratorio alcanzamos un hito que es hacer estas comunicaciones ópticas (generar señales, transmitirlas y recibirlas sin errores) a una velocidad de 128 gigabits por segundo, el equivalente a transmitir 128 mil millones de pulsos por segundo. El sistema óptico de nuestro laboratorio está funcionando, transmitimos por una fibra de unos 100 km y estamos trabajando en resolver muchos aspectos para que este enlace se pueda desarrollar técnicamente”.
Gracias a la capacidad demostrada, muchas empresas e instituciones parecieron interesadas en la electrónica necesaria para procesar tal cantidad de información. “Uno de los mayores desafíos hoy en un mundo digital es que esta señal, que se transmite analógicamente a través de fibra óptica, sea digitalizada para ser procesada o almacenada. Se necesitan transductores de datos, que convierten en ambas direcciones: de digital a analógico y de analógico a digital. “Hemos estado trabajando con la Fundación Fulgor para demostrar una técnica que puede convertir señales del mundo analógico al mundo digital, y viceversa, en un ancho de banda de alrededor de 100 gigahercios”, añade.
La idea es realizar un prototipo en el laboratorio que luego servirá como demostrador tecnológico para generar, por ejemplo, un chip que permita implementar comercialmente este desarrollo. Asimismo, los cerca de 30 miembros del Departamento de Ingeniería de Telecomunicaciones -entre investigadores, profesionales y becarios- buscan diseñar nuevos dispositivos para estos sistemas de comunicación óptica.
“En un sistema de comunicación óptica, tanto en el transmisor como en el receptor, existe tecnología electrónica que procesa las señales y luego las convierte al dominio óptico para establecer el enlace con las señales luminosas. Por lo tanto, dentro del enlace óptico tengo luz y puedo usar tecnología fotónica para procesar esa luz transmitida. Trabajamos en el diseño de circuitos integrados ópticos y de fibra óptica: queremos hacer chips que procesen la luz directamente. Hoy es uno de los temas “más candentes” en el mundo de las telecomunicaciones, porque es la tecnología que sustentará lo que está por venir. La electrónica también está saturada, encontrando su límite en la velocidad de procesamiento, capacidad de almacenamiento y transmisión, por lo que necesita Soluciones alternativas o híbridas, con componentes fotónicos y electrónicos. para sostener el crecimiento y la demanda”, afirma el investigador.
En el Conicet y la CNEA saben que el desarrollo de las telecomunicaciones impacta otras áreas de la ciencia, la educación, la salud, la justicia y la seguridad, además de generar nuevas oportunidades de negocios y emprendimientos vinculados a la producción de bienes y servicios. . En los últimos diez años se enfocaron en crear un espacio con laboratorios de última generación a nivel nacional donde capacitan recurso humano especializado.
“El mundo actual es un mundo esencialmente digital -reflexiona-. Lo que vemos, las herramientas que tenemos, las aplicaciones que utilizamos y lo que hacemos a diario está fuertemente influenciado por las nuevas tecnologías y herramientas que aparecen, como la Inteligencia Artificial. Nosotros, los profesionales de las telecomunicaciones, nos enfocamos, desde nuestro conocimiento, en generar soluciones y dar soporte tecnológico a todas estas herramientas y aplicaciones que nos sorprenden día tras día”.
