Investigador de la Escuela de Ingeniería Eléctrica investiga el futuro de las redes de fibras ópticas

29.03.2017

El Académico e investigador de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), Dr. Ariel Leiva, se encuentra investigando sobre la posibilidad que las actuales redes de fibras ópticas a futuro sean flexibles, lo que permitiría al mercado de las telecomunicaciones una mayor capacidad de transmisión a nivel continental e intercontinental.

El trabajo y trayectoria del Dr. Leiva como investigador, comenzó mientras cursaba la carrera de Ingeniería Civil Electrónica en la PUCV. Fue en esa época en que realizó su práctica profesional interesándose en el área de fibra óptica, línea de investigación que desarrolla hasta el día de hoy.

Desde ese momento, el Dr. Leiva declara que ha mantenido el foco de su investigación y cada día trabaja para descubrir y generar nuevos conocimientos sobre las redes ópticas, hecho que le ha permitido en la actualidad el desarrollo de un Proyecto Fondecyt.

Al respecto, el profesor Ariel Leiva, en una entrevista realizada por la Vicerrectoría de Investigación y Estudios Avanzados, contó detalles del proyecto y los resultados que ha logrado con el trabajo de investigación que ha realizado junto a sus estudiantes. 

¿En qué momento nace la motivación por investigar?

Al realizar mi práctica profesional en una importante empresa de telecomunicaciones, me interesé en el tema de fibras ópticas y continué con la temática durante mi trabajo de título. Fue en ese punto de mi vida cuando me motivé por investigar y generar conocimiento. 

Posteriormente, comencé a cursar el Magíster de la Escuela de Ingeniería Eléctrica en la PUCV, donde cambié la línea de investigación por radares y, finalmente, retomé las fibras ópticas cuando continué mis estudios de Doctorado en la UTFSM, lo que permitió volver a la casa de estudios que me formé, esta vez como académico de la Escuela de Ingeniería Eléctrica PUCV. 

¿Cómo fueron los primeros años como académico en la PUCV?

Llegué a la Universidad cuando estaba terminando mi Doctorado en el año 2011. Fue un tiempo difícil por las movilizaciones estudiantiles de ese año, sin embargo, me adapté rápido a la Escuela, ya que había hecho clases en algunas ocasiones como profesor de jornada parcial. Por otro lado, muchos de los profesores que me habían hecho clases durante mi etapa de pregrado y el magíster, después los tenía como colegas. Por todas las razones anteriores, puedo decir que no llegué a un lugar desconocido.

¿En qué etapa se encuentra actualmente su investigación?

En cuanto tuve la oportunidad, postulé a un proyecto Fondecyt, el que me ha permitido desarrollar en gran medida mi línea de investigación. Actualmente estoy en el último año de ejecución del proyecto.

La investigación que nos encontramos desarrollando, está vinculada al área de las telecomunicaciones, específicamente, en comunicaciones y redes de fibra óptica, siendo esta última el único medio de transmisión de telecomunicaciones que puede soportar grandes tráficos y volúmenes de información, entre ciudades, países y continentes distantes geográficamente.

¿Cuáles son los resultados que esperan obtener?

El proyecto Fondecyt trata del futuro de las redes ópticas. En él pretendemos delimitar si realmente conviene trabajar con las que existen actualmente o migrar a redes flexibles.

Particularmente, mi área de investigación tiene que ver con el futuro de este medio de transmisión. Hoy en día,  estos sistemas operan con la tecnología WDM (Wavelength Division Multiplexing) o multiplexación por división de longitud de onda. Es decir, se introducen distintos canales de información (a tasas de 2,5 a 100 Gbps cada uno) y cada uno a una frecuencia o longitud de onda distinta. Comercialmente hablando, se pueden encontrar sistemas WDM que operan a varios Tbps (Tera-bits por segundo). Una característica es que los canales WDM (portadoras ópticas) se encuentran a una separación espectral fija entre ellos (generalmente a 50 GHz), independiente del ancho de banda que tenga cada señal de información. Hay señales moduladas  bajo 100 Gbps no ocupan todo el ancho espectral asignado a cada canal, lo que se traduce en espectro ocioso que podría estar siendo ocupado para introducir un mayor número de canales y como consecuencia, un aumento de la capacidad del sistema WDM en términos de Tbps. Por esta razón, es que creemos que es importante investigar el cómo ocupar de mejor manera el espectro de la fibra óptica.

Se ha propuesto que la próxima generación de redes ópticas opere de manera flexible (también llamadas “redes ópticas flexibles”). Es decir, se elimina la ubicación y separación espectral prefijada para los canales ópticos actuales. De esta forma, se podría utilizar de mejor manera el espectro óptico. No obstante lo anterior, esta nueva tecnología requeriría otro tipo de dispositivos, como son láser sintonizables que operen a distintas tasas de transmisión y formatos de modulación, conmutadores ópticos que puedan operar de manera flexible (a cualquier ancho de banda y ubicación espectral de los canales)  y un nuevo plano de control de la red, entre otros. 

Actualmente, estoy evaluando si es conveniente para los operadores de telecomunicaciones, ya sea Entel, Telefónica o los grandes operadores internacionales, mantenerse a cómo están trabajando hoy en día o migrar a estas redes ópticas flexibles. 

¿Cuáles son los beneficios que les ha aportado a la investigación adjudicarse el Fondecyt?

Con el proyecto Fondecyt hemos comprado equipamiento para trabajar con redes flexibles y, al mismo tiempo, estamos elaborando nuestros nodos ópticos en menor tamaño, para ver en la práctica qué problemáticas podrían surgir en su ejecución. 

¿Qué se espera al finalizar el proyecto Fondecyt?

Queremos analizar la tecnología que tenemos actualmente y verificar si es conveniente utilizar redes flexibles desde puntos de vista técnicos y económicos, para ayudar en la toma de decisiones de si a los distintos fabricantes les convendría o no fabricar dispositivos para redes ópticas flexibles y si a los operadores de telecomunicaciones les convendría o no migrar sus redes a flexibles en un futuro. Al respecto, nuestro aporte es entregar nuevo conocimiento y asegurar cuál red conviene más utilizar, siempre desde una mirada imparcial. 

Esto nos permitirá indicar los alcances, las ventajas y desventajas que para los fabricantes y operadores de telecomunicaciones pudieran tener este tipo de dispositivos y, de igual manera, ver si es posible obtener ganancias con ello.

En síntesis, nosotros no buscamos patentar la investigación, ya que nuestro principal objetivo siempre fue generar conocimiento y modelar un camino que las empresas no se atreven a tomar. Así nuestro trabajo podría resumirse como una forma de despejar todo tipo de dudas en esta materia.

¿Cuáles serían los beneficios de cambiar el tipo de operación en redes ópticas?

Cambiar la operación significa que nosotros podríamos tener mayor capacidad de transmisión que las que existen hoy en día. En palabras más simples, lo anterior se puede ejemplificar como una gran carretera que actualmente tiene tres pistas, pero que al ocuparlas quedan espacios transversales excesivos entre los automóviles. Lo que nosotros estamos planteando, es que con esta nueva tecnología flexible y dimensiones de carretera podríamos no solo usar las tres pistas, sino aumentar la capacidad a cinco o seis, al disminuir la distancia transversal entre automóviles.

Todo lo anterior, se puede lograr haciendo algunos cambios, que son los que estamos estudiando y que beneficiarían a los usuarios finales, ya que habría mayor capacidad de transmisión a nivel global.

Para facilitar la comprensión, se hace necesario explicar que las redes de fibras ópticas son las encargadas de la transferencia de Internet y las telecomunicaciones en general, por ello, a nosotros nos interesa el futuro y la extensión y calidad de todo tipo de datos.

¿Cuáles son los resultados que han tenido hasta el momento en la investigación?

Hemos comprobado que el alto valor de los nuevos equipamientos asociados a las redes flexibles, provocarían que por un tema de costos, la conveniencia al día de hoy sería continuar con las redes actuales.

¿A futuro cree que convendrá cambiar las redes?

Es una pregunta difícil de responder, básicamente porque la tecnología flexible aún no está madura, lo que significa que no existen muchos fabricantes ofreciendo esos tipos de dispositivos. Desde la mirada comercial, el riesgo es alto porque la industria tal vez no se atreva a fabricar productos que luego no tendrán demanda. En esta línea, nosotros queremos dar una respuesta desde la mirada de la investigación, para responder en qué condiciones sería conveniente migrar a una red flexible porque con ello podríamos revertir la actual tendencia y avanzar hacia esta nueva tecnología.

¿Cómo esperan difundir sus resultados y generar ese cambio en los fabricantes?

El año pasado nos invitaron a una conferencia de especialistas en redes ópticas. Tras exponer en Trento, Italia, los avances en este proyecto, recibimos una nueva invitación para este año, en que se realizará el mismo congreso pero en España. Ahí esperamos tener los resultados definitivos y difundirlos a nivel internacional para generar lo cambios necesarios, ya explicados.

¿Cuánto tiempo les queda para finalizar el Fondecyt y definir los resultados?

El proyecto termina en noviembre de 2017. En este contexto, tras el análisis tecno-económico nos falta determinar los potenciales ingresos por venta, también conocidos como revenue. Una vez hecho esto, podremos tomar los costos totales que consideran los de capital y operaciones, y compararlos con los ya existentes en las redes ópticas que se utilizan actualmente. De esta manera, podremos determinar cuánto cobrar por el servicio y analizar si eventualmente podría suplir o compensar el alto costo de los equipos.

Sin duda, esto nos permitirá a fin de año tener nuevas conclusiones, que podrían distar mucho de las que hoy tenemos en la etapa preliminar de la investigación.

¿Han trabajado en esta área con proyectos internos PUCV?

Anterior a la adjudicación de mi Fondecyt, todos los años postulamos en distintas categorías de investigación, tales como, iniciación, regular y asociativos, donde trabajamos con la Universidad Santa María y Adolfo Ibáñez. Actualmente no estamos dentro de las bases por tener un Fondecyt en ejecución, sin embargo, no podemos dejar de reconocer la importancia del apoyo de los concursos internos de investigación.

¿Qué opina de que la Universidad apoye este tipo de investigaciones?

Me parece muy importante, ya que si un académico no se adjudica un proyecto de investigación externo debido a que la competencia es muy alta y el presupuesto es cada vez menor, está siempre la ayuda de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios Avanzados (VRIEA) a través de sus proyectos internos.

De esta manera, considero que la VRIEA ha asumido de manera excelente el desafío de aportar y fomentar la investigación en la Universidad, ya que cada vez son más los académicos que se están atreviendo a investigar y generar nuevos conocimientos.

¿Qué ve en el futuro de Ariel Leiva como investigador?

Nosotros hoy en día operamos con instrumentación óptica y electro-óptica que son herramientas de elevado valor. Por ello, estamos desarrollando un trabajo colaborativo con la UTFSM y la UAI, específicamente, con sus laboratorios de comunicaciones ópticas, y así, compartir equipamiento.

El futuro de la investigación en esta línea, va a depender mucho de cómo siga esta alianza, porque intentar hacerlo solo es prácticamente imposible. De momento nos gustaría seguir trabajando, pero aún no sabemos si vamos a postular a otro Fondecyt, o quizás a un Fondequip para poder comprar más instrumentos.

Por mi parte, sigo en el área de telecomunicaciones sí o sí.

Según su perspectiva ¿Cuál es el valor que le da la PUCV a la investigación?

Hace más de una década, se cambió la visión y la Universidad acogió este llamado a nivel nacional e internacional, donde docencia e investigación cobran casi la misma importancia y, desde este punto de vista, es importante recibir apoyo en ambas áreas, por ejemplo, a través de los proyectos internos.

¿Qué consejo le daría a los alumnos de pregrado que se quieren dedicar a la investigación? 

Muchos estudiantes se preguntan para qué producir investigación a nivel de pregrado. La respuesta se sustenta en el trabajo conjunto entre los académicos que transmitimos un método y los estudiantes que a través de la investigación aumentan su capacidad de análisis. Esto, a futuro les dará un valor agregado respecto a otros estudiantes de nivel superior, al momento de formular proyectos y desarrollar nuevas competencias para adaptarse a los nuevos requerimientos de la sociedad.