¿Por qué no es internet inalámbrico?

Quizás esté comparando manzanas y naranjas aquí. Hay un par de tecnicismos y diferencias fundamentales entre las comunicaciones terrestres y espaciales que debe considerar.

Primero, ya nos estamos beneficiando de una gran cantidad de servicios de comunicación de datos inalámbricos (piense en 4G) y las previsiones de la industria sugieren que la tecnología inalámbrica dominará el panorama del tráfico de datos (ver, por ejemplo, Cisco VNI). Como otros ya han señalado, las comunicaciones inalámbricas son propensas a la interferencia, especialmente a medida que aumenta el número de usuarios. Para hacer frente a esto, los operadores emplean diversas estrategias de mitigación de interferencias, incluida una planificación cuidadosa de la red, reutilizaciones de frecuencia, sectorización de antenas y control de potencia (para mantener la cobertura de una sola celda dentro de ciertos límites, permitir la reutilización espacial y admitir altas velocidades de datos). Sin tales técnicas, una red inalámbrica sería similar a una autopista entre NYC y LA, que la mitad de la población de EE. UU. Quiere usar. Estoy exagerando deliberadamente aquí, pero el mensaje para llevar es que habría una congestión masiva y el rendimiento de rendimiento sería modesto.

La verdad es que estamos en camino hacia una conectividad celular, Wi-Fi, óptica de espacio libre, redes de ondas milimétricas, (inserte tecnología futura aquí). Sin embargo, estas redes de acceso (miles de millones de estaciones base) deben estar interconectadas a altas velocidades. Solo podemos hacer esto usando medios que permitan multiplexar miles de millones de conexiones sin una gran atenuación. Ahí es donde entra en juego la fibra óptica y probablemente seguirá siendo así.

Entonces, ¿podemos deshacernos de la fibra? NO. ¿Seremos más conexiones inalámbricas de usuario? Ciertamente si.

Pasando al segundo argumento, la NASA está lidiando con un escenario completamente diferente:

  • La comunicación es punto a punto sobre enlaces de línea de visión en frecuencias con licencia, lo que significa que casi no hay interferencia.
  • Un puñado de usuarios (en el mejor de los casos) están compartiendo esta “autopista”, por lo que no hay congestión.
  • Es probable que la capacidad no sea la de las redes 802.11ac (Gbps), es decir, menores rendimientos.
  • La latencia es un orden de magnitud mayor. Suponga que las señales se propagan con la velocidad de la luz, aún tardará ~ 30 minutos en enviar un paquete de datos a Marte. Imagine que tal mensaje se pierde: es posible que tengan que retransmitirse si se requiere una transferencia de datos confiable. La voz / video conversacional también sería inviable.
  • Surgirán desafíos importantes cuando comencemos a colonizar otros planetas y requiramos miles de conexiones interplanetarias simultáneas permanentes. Aunque todavía tenemos un largo camino por recorrer, antes de que eso se convierta en un problema.

Ciertamente no existe una solución única para todos los tipos de comunicaciones y hemos sido lo suficientemente inteligentes como para diseñar técnicas apropiadas para diferentes aplicaciones.

La conexión inalámbrica no es la panacea que todos creen que es. El espectro inalámbrico es muy limitado en lo que puede transportar y en qué medida puede transportarlo. Mientras tanto, una fibra óptica puede transportar hasta 160 longitudes de onda diferentes en una sola hebra, CADA una de ellas transporta hasta 100 Gigabits por segundo, durante cientos de kilómetros. Esto es simplemente imposible de hacer con la conexión inalámbrica.

La conexión inalámbrica también es altamente susceptible a la interferencia, lo que requiere protocolos de corrección de errores que usan ancho de banda adicional.

Bueno, Internet por satélite ha estado allí durante décadas. Pero el ancho de banda del espectro es limitado: solo puede manejar un número moderado de usuarios en un área geográfica.

Fundamentalmente, el problema son las leyes de la física 🙂:

La ley del cuadrado inverso de la radiación: la potencia de la señal recibida se reducirá a la mitad con cada unidad adicional de distancia desde el transmisor. Cuanto menor es el poder recibido, más costoso es detectarlo. Además, la larga distancia hará que sea más probable la absorción de señales por la lluvia y la humedad, y la interferencia de otras señales y ruido.

Y la relación potencia / ruido recibida a su vez limita el ancho de banda, es decir, la velocidad a la que los datos se pueden recibir de manera confiable. Esto se expresa en el teorema de Shannon: C = Blog (1 + S / N). Búscalo en línea para más detalles.

Puede hacer Internet de forma inalámbrica, pero la conexión inalámbrica tiene varios problemas.

  • El espacio libre es compartido. Necesita coordinar el uso del espacio de radio, y las reglas varían ampliamente. El ancho de banda inalámbrico es un recurso finito y debe coordinarse cuidadosamente, especialmente a largas distancias, para evitar interferencias. Las licencias inalámbricas se valoran en miles de millones de dólares.
  • Su velocidad disminuye drásticamente con la distancia debido a los errores del ruido. Las comunicaciones al espacio son lentas tanto por la potencia necesaria como por la corrección de errores requerida. Con un receptor de radiotelescopio gigante, la velocidad alcanza un máximo de 32000 bits por segundo.
  • Para lidiar con largas distancias, necesita estaciones repetidoras que necesiten energía, bienes raíces y antenas antiestéticas.
  • Puede usar satélites, pero la capacidad es muy limitada y la demora para llegar a la órbita y volver perjudica el rendimiento de manera negativa.

La conexión inalámbrica, en forma de repetidores de microondas, fue la principal forma de transportar llamadas telefónicas de larga distancia en la década de 1950. El gasto extraordinario de tales llamadas indicó las ineficiencias de dicho sistema.

El cable de fibra óptica, por otro lado, es un milagro.

Fiver proporciona un espacio privado (una guía de ondas) para transportar una señal. Puede sentarse cientos o miles uno al lado del otro y no interfieren entre sí (no se puede decir eso de la conexión inalámbrica). Los repetidores que operan en el dominio óptico y pueden alimentarse utilizando agua de mar como señal de retorno. El ancho de banda en fibra es increíblemente rápido. El retraso se reduce ya que todo viaja por tierra. El ancho de banda es rutinaria en el rango de terabits por segundo y crece.

Confinar una señal dentro de una guía de onda (cable, coaxial, fibra) siempre es un rendimiento más alto que el inalámbrico, aunque tiene el inconveniente de pasar el cable.

Internet no es inalámbrico porque la tecnología que tenemos hoy todavía no es confiable.

No significa que no va a cambiar.

Imagine todas las casas en los Estados Unidos como una red Mesh conectada. Si se desarrolla un sistema similar con emisores de señal inofensivos, Internet inalámbrico puede estar en todas partes.

Podemos instalar AP con energía solar en las calles, árboles, automóviles, autobuses. De esa forma nunca perderemos una señal ni nos bloquearemos porque todo lo que nos rodea será un emisor.