La ciencia de la velocidad de la luz en la Fibra Óptica

Hablar de Fibra Óptica es hablar de velocidad. Son dos términos tan intrínsecamente asociados como «velocidad de la luz» lo está con «velocidad máxima». Nada en el universo puede moverse más rápido que la luz. Pero, ¿qué nos dice la ciencia sobre la velocidad de las comunicaciones en Internet a través de la luz que viaja por la Fibra Óptica?

La velocidad de la luz (más exactamente, de los «fotones en un vacío perfecto») es de exactamente 299.972.458 metros por segundo. Esto se suele redondear a 300.000 km/s, un valor más fácil de recordar. Pero esta velocidad es un valor físico teórico que sólo se podría alcanzar en el vacío perfecto del espacio. La luz de los objetos que vemos de forma cotidiana, por ejemplo una montaña lejana en el campo, viaja a través del aire a algo menos: 299.708 km/s. Y en otros otros medios es incluso menor, como en el agua: 224.902 km/s.

La velocidad de los fotones depende pues del medio, más concretamente de un factor llamado índice de refracción del medio, que disminuye la velocidad de la luz cuando lo atraviesa. Para el vacío ese factor es 1, para el aire es 1,0002926, para el agua 1,3330, etcétera. En el caso de la Fibra Óptica está alrededor de 1,468 de modo que teóricamente la velocidad máxima a la que pueden viajar los fotones por la fibra es de unos 204.218 km/s.
 

La vuelta al mundo en una fracción de segundo

 
Aquí comienza lo interesante: este límite quiere decir que en un milisegundo los fotones recorrerán unos 204 km como máximo, y que necesitarán otro milisegundo para «volver» – y eso sería el mínimo necesario para poder establecer una comunicación entre dos puntos (recordemos: con algo cercano al milisegundo como tiempo de respuesta).

En este punto ya estamos hablando de distancias humanas y medibles pues un «viaje de ida y vuelta» a 100 km de distancia para un fotón a través de Fibra Óptica (o si se envían varios, un paquete de Internet) requiere 1 ms. Pero incluso para ir y volver al otro lado del mundo (20.000 km de distancia, imaginando que hubiera fibra conectando directamente ambos extremos) se necesitarían como máximo ~200 ms, una fracción de segundo.

A estos cálculos hay que añadir algo de latencia: los retardos temporales que aunque pequeños siempre acumulan los equipos y conexiones de cualquier red. Esto puede añadir unos cuantos milisegundos extra con cada «salto» y reducen la velocidad máxima ideal a un 50-75% o menos, según los casos.

Pero por lo general hay dos factores –además del ancho de banda– que hacen que hoy en día las comunicaciones sean sumamente eficientes: primero, que la Fibra Óptica llega directamente desde el equipo del usuario al servidor al que accede, sin pasar por redes más lentas. Y segundo, que las distancias a recorrer están dentro de rangos razonables, con servidores y CDNs (redes de entrega de contenidos) a nivel local o regional situadas físicamente a distancias entre los cientos y unos pocos miles de km.

La luz es rápida, pero no tiene una velocidad infinita. De modo que para obtener el máximo de las comunicaciones lo ideal es usar Fibra Óptica para acercarse a esa velocidad máxima y hacerlo en redes con baja latencia y servidores lo más cercanos físicamente para evitar que los fotones tengan que hacer «viajes demasiado largos»

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Foto de cabecera: Fiber Optic Ends de Barta IV en Flickr, bajo licencia CC 2.0

Foto del artículo: Koldo Aingeru Marcos.