Internet a través de antenas microondas: las redes secretas con menor latencia que la fibra óptica

Fibra Óptica

En España estamos viviendo unos buenos años de cara a la mejora de la conectividad. Son cada vez más los municipios que cuentan con conexiones 4G y 4G+, y la fibra óptica no deja de ganar usuarios en detrimento de los que utilizan ADSL. A pesar de esto, hay un tipo de redes inalámbricas con ventajas a nivel técnico que las hacen ideales para conexiones donde la latencia es vital, como los intercambios financieros, y es por ello que existen redes secretas que las utilizan.

La clave está en acercarse a la velocidad de la luz

La fibra óptica, aunque tiene grandes ventajas frente al cobre (el cual pierde intensidad con la distancia), no es la mejor opción en cuanto a velocidad y latencia que se puede utilizar en una conexión. Es por ello que, además de las líneas ‘públicas’ de Internet, existen redes privadas al servicio de grandes empresas y multinacionales, entre las que destacan aquellas que operan en bolsa.

La velocidad de la luz es de 299.792,458 km/s. Es decir, casi 300.000 kilómetros en 1.000 milisegundos. La distancia en línea recta sin obstáculos entre Londres y Nueva York es de 5.585 kilómetros. Esto hace que una supuesta señal de luz emitida en Londres tardaría 18,62 milisegundos en verse en Nueva York (suponiendo que pudiera verse a simple vista). Y eso es insalvable, ya que nada puede viajar más rápido que la luz.

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La luz que viaja por los cables de fibra óptica circula a casi 200.000 km/s, ya que no va en línea recta dentro del cable, sino que va modulada y va ‘rebotando’. A esto hay que añadir que el cableado no va en línea recta, sino que hace quiebros que aumentan la distancia de recorrido, además de otros factores como los centros de datos que redirigen las conexiones. Actualmente, la latencia desde Londres y Nueva York es de 62 milisegundos.

Estos quiebros en el cableado se realizan en función de la orografía. Algunos cables discurren en paralelo a líneas de ferrocarril para aprovechar las excavaciones y los túneles por los que discurren los trenes. Esto se hace incluso aunque se desvié mucho el cable de la línea recta ideal, ya que es mayor el coste de excavar túneles exclusivos para soterrar el cable que aprovechar excavaciones existentes.

En Test de Velocidad: Qué es la latencia, y cómo podemos mejorarla

Antenas de radiocomunicación por microondas

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Aquí es donde entra la utilización de antenas con microondas. Éstas transmiten la señal en frecuencias altas (del orden de entre 6 y 30 GHz) y se suelen utilizar para comunicaciones privadas secretas y ultrarrápidas. Estas antenas presentan dos ventajas con respecto a utilizar fibra óptica:

  • Las antenas se establecen a una distancia entre sí de hasta 60 kilómetros con visión directa entre ellas. Así, se pueden saltar las dificultades orográficas y donde la conexión de fibra tendría que ir por el suelo, las antenas la hacen en línea recta. Por ello, son también más baratas de desplegar.
  • Su latencia es tan sólo unos pocos milisegundos superior a la velocidad de la luz.

Un inconveniente que presentan es que, en función de la meteorología, la conexión se puede ver truncada. Para evitar perder señal, disminuyen la frecuencia a la que operan y mantienen una latencia adecuada, aunque baje ligeramente la velocidad. Otras soluciones son usar platos más grandes o cubrir las antenas con sprays hidrofóbicos.

Las antenas microondas de punto a punto ya datan de 1949

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En la actualidad, la señal de radio de estas antenas son un 50% más rápidas que los cables de fibra, lo cual las acerca a la velocidad de la luz. Por ello, hay una red que opera entre Londres y Frankfurt a través de estas antenas debido a las ventajas que supone. Esto se supo a raíz de que una empresa competidora lanzara una red similar con esta tecnología, lo cual hizo que la primera tuviera que salir a la luz para no perder negocio.

La distancia entre Londres y Frankfurt es de 633 kilómetros, lo que da una latencia a la velocidad de la luz de 2,11 ms. A la velocidad que circula la luz por los cables de fibra, esa latencia sería de 3 milisegundos. El problema es que la conexión no va directamente de punto a punto, sino que hay routers, repetidores, servidores o cables submarinos.

Por ello, la latencia real entre ambas ciudades es de 17 milisegundos en conexiones cableadas. En la red privada a través de antenas microondas, esta latencia es de alrededor de 4,2 milisegundos para las redes que se conocen. Es posible que ya haya redes privadas mejores que hayan conseguido bajar esa latencia.

En Estados Unidos, entre Chicago y Nueva York, se creó una red para grupos financieros en 2011 a través de estas antenas que hizo disminuir la latencia de 7,5 a 5 milisegundos (a la velocidad de la luz, la latencia sería de 3,8 milisegundos entre ambas ciudades).

Esto se supo gracias a unos investigadores de California observaron una disminución de la latencia en las transacciones. Posteriormente, fueron a la FCC americana y observaron que había 15 redes privadas operando entre Nueva York y Chicago, y disminución en la latencia probablemente tuvo que ver con la apertura de una nueva. La primera de estas redes empezó a operar en 1949, cuando AT&T creó una red con 34 antenas que conectaba ambas ciudades.

Gracias a estas antenas, las empresas pueden tener conexiones totalmente privadas y seguras, así como un ancho de banda propio. El hecho de tener menos routers entre los que hacer transitar la información es clave para que la información llegue antes a su destino.

El coste, factor clave en el despliegue de una u otra red

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En las últimas décadas, la fibra óptica ha ido ganando protagonismo en las comunicaciones internacionales, ya que para comunicarse a través de los océanos es mejor utilizar cables, y a nivel terrestre con la fibra óptica se obtiene un rendimiento más homogéneo sin estar a merced de las inclemencias meteorológicas.

Además de redes privadas de comunicación con baja latencia, este tipo de redes de microondas se utiliza en algunas zonas aisladas donde es complejo llevar cableado. Esto no se podría hacer en grandes zonas urbanas, para las cuales se utilizan redes LTE, que son mucho menos susceptibles a ser congestionadas si las utilizan un gran número de usuarios.

Las redes de fibra óptica también funcionan muy bien en distancias cortas. En Manhattan existe un edificio en el 60 de la calle Hudson que es uno de los centros de comunicaciones más importantes de Estados Unidos. Las empresas financieras se pelean por tener su oficina lo más cercana posible a este edificio con el fin de reducir incluso décimas de milisegundo la latencia, ya que esa diferencia de tiempo puede llegar a suponer llegar antes a transacciones miles de millones de dólares.

Las antenas de microondas son más baratas de desplegar

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Un transceptor utilizado en estas antenas cuesta unos 14.000 euros, como el BridgeWave FP80-3000, que es capaz de transferir velocidades de 3 Gbps en la frecuencia de los 80 GHz. Además, cada antena con los permisos de acceso, construcción y su fuente de energía eléctrica cuesta entre unos 150.000 euros.

Suponiendo la red de Londres a Frankfurt con postes cada 33 kilómetros, saldrían unos 20, dando un coste total de casi 3,3 millones de euros. A esto hay que añadir otros costes de mantenimiento, consumo eléctrico y alquileres, dando un total de unos 15 millones de euros.

Para esa misma distancia de 633 kilómetros, una supuesta e irreal línea de fibra óptica recta. Suponiendo el precio que tiene el cable de fibra, que depende de las capas de protección y de hilos, de un euro el metro. A esto hay que sumar el precio de los amplificadores de señal, que son necesarios cada 30 o 40 kilómetros. En total, se situaría en torno a un millón de euros. Pero eso es suponiendo que tengas un tubo de 633 kilómetros, que tiene que cruzar parte del mar. Sumando los costes de crear la infraestructura, sale más caro el cableado con fibra.

¿Qué tecnologías mejorarán la latencia en el futuro?

Las antenas microondas se acercan a la velocidad de la luz. Lo que se acerca a la velocidad de la luz es la propia luz, y ahí es donde entran los láseres. La velocidad a la que transmiten los datos es igual que las microondas actuales, pero se consigue reducir un poco más la latencia, por lo que un servicio con esta tecnología se llevaría de calle todo el mercado.

Los láseres utilizan una altísima frecuencia de unos 200.000 GHz, la cual es muy sensible a la lluvia y a las nubes/niebla. Contra esta atenuación de la señal se puede luchar con ópticas adaptativas que deformen la señal para compensar las distorsiones, pero siempre hace falta una red de emergencia a través de microondas o cableado de fibra óptica.

Se llegó a utilizar esta tecnología láser obtenida de una empresa militar americana llamada AOptix para conectar bolsas americana y europea, la cual dio en quiebra a finales de año. Se desconoce si hay otras empresas que utilicen la tecnología en la actualidad, pues se mantiene en el más absoluto secreto.

La latencia seguirá reduciéndose

Como idea de negocio, podéis crear plataformas flotantes en medio del Atlántico para reducir la latencia de 62 milisegundos entre Londres y Nueva York. Sólo hacen falta 80 antenas para cubrir la distancia, y todavía no existe ninguna red que haya explotado esa conexión. Al menos, que nosotros sepamos.

cable submarino

Conforme vaya avanzando el cableado a nivel mundial, menor será la latencia y mayor la velocidad de acceso, así con mayor la cantidad de puntos de acceso que permitirán reducir la distancia que tiene que recorrer la información. El cable submarino Marea será el primero en conectar España con Estados Unidos, y permitirá que todo el tráfico que salga desde España no tenga que pasar por Reino Unido o Francia para llegar al otro lado del charco, con lo que la latencia para conexiones entre ambos países será menor cuando entre en funcionamiento en octubre de 2017.

Escrito por Alberto García

Fuente > Ars Technica