La dècada de 1960 la Xarxa Telefònica Commutada estava embussada, especialment pel que fa a les comunicacions de llarga distància i internacionals, cosa que també passava a les transmissions televisives i les llavors incipients comunicacions de dades, encara que utilitzessin altres xarxes de comunicació. Els cables de coure estaven molt utilitzats i les comunicacions sense fils, per radioenllaços i per satèl·lits, eren vies alternatives de comunicació,  útils, però amb capacitat limitada. La capacitat d’intercomunicar un món cada vegada més globalitzat semblava assolir un límit, però una nova tecnologia incrementaria revolucionàriament la capacitat de comunicació i proporcionaria nous horitzons: La comunicació per fibra òptica.

Feix de fibres òptiques. Font: El Español

En la comunicació per fibra òptica és la llum la que transporta la informació, i la transmet a distància, desplaçant-se per l’interior de la fibra. Aquest desplaçament és possible gràcies  al fenomen de la reflexió total, que fa que la llum reboti per les parets internes dels límits de la fibra. Perquè aquest fenomen pugui tenir lloc la fibra ha d’estar revestida per un mitjà menys refringent.

Que la llum pot ser atrapada i conduïda ja ho havien visualitzat diferents fenòmens, per exemple la dècada de 1870 John Tyndall va mostrar que els rajos de llum seguien un camí conduit per la reflexió total dins el flux d’un raig d’aigua, cosa que s’ha aprofitat en les fonts lluminoses, en les que la llum de color és atrapada dins els diferents rajos d’aigua produint efectes sorprenents. Barcelona va experimentar aquestes possibilitats en la Font Màgica de Montjuïc, situada a l’Avinguda de Maria Cristina, que va ser construïda amb motiu de l’Exposició Internacional de 1929 per l’arquitecte Carles Buigas i Sans.

Perquè la comunicació sigui eficient, la font de llum pot ser o bé LED o bé làser. La construcció  del primer  làser funcional el 1960 per Theodore Maiman, que amb el temps proporcionaria llum direccionada i coherent, amb una única longitud d’ona, obriria el camp a comunicacions mes efectives, però va haver de ser objecte de moltes millores per ser una font efectiva de llum per a la comunicació amb fibra, cosa que es va produir cap a l’any 1970.

Un material que inicialment es va considerar adequat per a la conducció de la llum van ser les fibres de sílice, ja que tenien l’índex adequat de refracció, però es produïa una atenuació molt alta en la transmissió, fent la comunicació molt ineficient.

El 1966 Charles H Kao i Georges A Hockman, als Standard Telecommunication Laboratories (Harlow, Gran Bretanya) van predir que, malgrat que l’experiència semblés indicar el contrari,  les fibres òptiques serien un conductor ideal, però que l’atenuació era deguda a impureses, per la qual raó s’havien de purificar.  Charles Kao va rebre el premi Nobel de física el 2009.

Charles H. Kao i Georges A. Hockman. Font: Voices of Science

L’article de Kao i Hockman esperonaria la recerca, i el 1970 un equip de Corning Glass encapçalat per Robert Mauer va aconseguir reduir molt l’atenuació dels cables de fibra. Les claus van ser treballar amb sílice, dopada amb titani per assolir el nivell de refracció adequat,  i utilitzar tecnologia de vapor, per a la producció de la fibra, reduint la contaminació causada pels gresols de fosa.

A partir d’un moment determinat la progressió tecnològica va ser imparable. El maig de 1971 es va realitzar a Londres una primera demostració de comunicació per fibra a la reina Isabel. A Alemanya es va dur a terme una primera comunicació de 24 Km amb fibra multimode a 2 MBps a Frankfurt. El Japó va construir una primera xarxa nacional de comunicacions de 41.000 Km el període 1980-85.

Un dels àmbits on es va fer més vistosa l’aportació de la fibra van ser els cables de comunicació transatlàntics: El TAT-8 va ser el primer cable transtlàntic basat en fibra. Es va posar en funcionament el 1988 amb una capacitat de  2 X 280 Mbps, en modalitat “single mode”. Suportava  7.680 trucades telefòniques simultànies. En 1 any i mig va quedar col·lapsat. Poc després, el TAT-9, que es va posar en funcionament el 1992 tenia una capacitat de 565 Mbs i suportava 80.000 canals de veu i donava fe del progrés constant i ràpid en aquest àmbit de la tecnologia.

La comunicació per fibra òptica té l’avantatge que té menys pèrdues que l’electromagnètica i que és insensible a les interferències electromagnètiques. Les comunicacions per fibra són més compactes i segures que les comunicacions tradicionals. Com inconvenients hi ha el seu major cost, fragilitat i complexitat d’operació.

El principal avantatge de la fibra és la seva gran capacitat. En àmbits experimentals s’han arribat a assolir capacitats de connexió de l’ordre de Tbits/seg (1 Tbit = 1000 Gbits), encara que en la utilització més pràctica les capacitats són força menors, ja que estan limitades pels diversos elements que intervenen en els circuits. Hi ha diversos tipus i qualitat de fibra. En la fibra monomode la llum viatja per un camí únic, i té una menor atenuació. Té major capacitat però és més cara. Per aquesta raó, per situacions de menor exigència s’utilitzen fibres multimode.

Cara a millorar la capacitat de comunicacions de les fibres, es pot aplicar  multiplexació per longitud d’ona (WDM), que utilitza i barreja llum de diferents longituds d’ona (colors) per transportar informació en paral·lel, cosa  que ha fet que la fibra pugui assolir nivells molt elevats de connectivitat (nivells de Gbps i fins i tot Tbps).

L’elevat cost inicial de les fibres va fer que al començament es disposessin en comunicacions troncals per les que circulaven moltes comunicacions simultàniament.

Així, a Catalunya, després d’unes fases pilot inicials a Sant Cugat el 1990-91, es va constatar que per raons econòmiques i de disponibilitat de serveis encara era aviat per estendre fibra domèstica.

A mesura que el cost de la fibra disminuïa, es va produir l’extensió de la seva disposició a parts menys significatives de les xarxes, amb el punt final de l’arribada a la llar de l’usuari domèstic (“fibra domèstica”).

La urgència de posar fibra domèstica va temperar-se amb les tecnologies DSL que milloraven la capacitat de proporcionar serveis del cable de coure, aplicant tecnologia de compressió del senyal facilitant la transmissió d’elements multimèdia digitals per Internet. Així, un vídeo podia passar de 140 Mbps a 1 ó 2 Mbps, fent viable el seu transport pel cable de coure, amb una menor inversió.

A partir del 2008 Telefònica, i posteriorment d’altres operadors, va començar a comercialitzar fibra domèstica, i des d’aquell moment s’ha anat produint una constant evolució d’operadors i serveis. Segons la CNMC el novembre de 2019 es van superar a Espanya els 10 milions de línies de fibra òptica, que superaven amb escreix els 2,66 milions de línies DSL existents.

Per compensar que la prioritat dels operadors privats són les zones amb més densitat d’habitants, la Generalitat de Catalunya, a través del Departament de Polítiques Digitals i Administració, té com objectiu assolir l’arribada de la fibra òptica a totes les capitals de comarca de Catalunya, així com als municipis i polígons industrials que es trobin en el trajecte d’estesa, durant l’any 2020, objectiu que s’ha accelerat amb motiu de la pandèmia del Covid-19.

La disposició de fibra òptica ha potenciat el món de la comunicació multimèdia, especialment els continguts televisius i cinematogràfics i les comunicacions per Internet, però també té força aplicacions en d’altres camps, com per exemple el món dels sensors o el de la il·luminació.

 


Per a saber-ne més:

Dot-Dash to Dot.com. How modern communications evolved from the Telegraph to the Internet. (2011)  Andrew Eheen. Springer. London.

Una xarxa telefònica d’abast mundial.- Blog “Del Telègraf a Internet”