2 Tb/s por el aire: Japón acerca el internet satelital con enlaces láser

El Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de Japón NICT anunció la primera demostración exitosa en el mundo de comunicación óptica en espacio libre a una velocidad de 2 Tbit/s en terminales compactos que pueden instalarse en satélites y en plataformas de gran altitud (HAPS). En NICT subrayan que esto acerca la implementación práctica de redes no terrestres (NTN) para Beyond 5G/6G.

El experimento se realizó como un canal óptico horizontal entre dos terminales portátiles desarrollados por NICT: un transceptor de alto rendimiento FX (Full Transceiver), instalado en la sede de NICT en Koganei (Tokio), y un transpondedor simplificado ST (Simple Transponder), ubicado en un campo de pruebas en Tōfu (Tokio) a una distancia de 7,4 km. Las condiciones fueron deliberadamente difíciles: entorno urbano y turbulencia atmosférica que desestabiliza el haz láser. A pesar de ello, se logró mantener una velocidad total estable de 2 Tbit/s gracias a la transmisión WDM en 5 canales de 400 Gbit/s cada uno. Según NICT, las demostraciones terabit anteriores se basaban principalmente en grandes equipos de laboratorio estacionarios, y en Asia no se habían reportado velocidades superiores al nivel terabit; como máximo se mencionaban valores del orden de 100 Gbit/s.

Experimento de NICT de propagación horizontal de la señal a 7,4 km con una velocidad de 2 Tbit/s. El terminal ST se utilizó como transmisor y el terminal FX como receptor. Los terminales intercambiaron secuencias binarias pseudoaleatorias (PRBS) para evaluar la calidad del enlace. La velocidad de transmisión de 2 Tbit/s equivale aproximadamente al envío de unos 10 largometrajes 4K UHD completos por segundo (NICT)

Los investigadores destacan además que estos terminales fueron diseñados para su integración en microsatélites, incluido CubeSat, con restricciones estrictas de tamaño, masa y consumo energético. Para ello, en NICT combinaron el desarrollo de componentes propios, la adaptación de módulos comerciales y la reutilización activa de soluciones ya existentes en campos afines. En particular, se mencionan un telescopio de aproximadamente 9 cm, con la calidad óptica requerida para el entorno espacial, un espejo miniaturizado de guiado fino diseñado para operar con un láser potente en vacío, así como transceptores ópticos de alta velocidad procedentes de centros de datos, integrados en los módems.

Para que los terminales funcionen no solo en banco de pruebas sino también en la realidad móvil de satélites y HAPS, NICT implementó un sistema de apuntado de alta precisión con captura gruesa y seguimiento fino del objetivo, además de su propia tecnología Beam Divergence Control, que ajusta dinámicamente la divergencia del haz según las condiciones del enlace. La arquitectura de los terminales permite seleccionar el rol (ST o FX) y el tipo de módem (de 10 o 100 Gbit/s), así como la adaptación a las condiciones actuales del canal mediante funciones internas de ajuste.

Los planes futuros de NICT ya están programados por años. El instituto pretende continuar la miniaturización al formato 6U CubeSat, y en 2026 realizar una demostración de comunicación óptica de hasta 10 Gbit/s entre un satélite de órbita baja a unos 600 km de altitud y una estación terrestre, y luego en 2027 entre el satélite y un HAPS. Paralelamente se prepara una misión CubeSat para 2026: en ella se tiene previsto verificar en órbita el terminal FX sin cardán CubeSOTA en conjunto con un módem de 10 Gbit/s. Al mismo tiempo, NICT reconoce que un CubeSat aún no puede alojar por potencia y volumen un módem de nivel 2 Tbit/s, por lo que continúan los trabajos para reducir y "endurecer" los módems multiterabit para el entorno espacial, y la meta a diez años vista es llevar las comunicaciones ópticas al rango multiterabit entre satélites, HAPS e infraestructura terrestre.