Publicado por: Departamento de Investigación y Desarrollo, Technologie Optic.ca Inc., noviembre de 2025

Introducción

Los centros de datos modernos necesitan enlaces de comunicación ultrarrápidos, y hasta las mínimas demoras pueden afectar su rendimiento. Los cables de fibra óptica tradicionales transmiten datos a través de núcleos de vidrio sólido, lo que ralentiza la luz aproximadamente un 30 % en comparación con el aire. En la práctica, la fibra estándar añade unos 5 microsegundos de latencia por kilómetro. Está surgiendo una nueva solución: la fibra de núcleo hueco (HCF), que utiliza un núcleo relleno de aire. Al permitir que la luz viaje a través del aire, la HCF reduce drásticamente la latencia: entre un 30 % y un 50 % menos de retardo en la misma distancia que la fibra de vidrio convencional. Esta innovación promete enlaces de latencia ultrabaja entre centros de datos, acercando el rendimiento de la red a la velocidad de la luz.

Contexto de la aplicación

La comunicación entre centros de datos es fundamental para la computación en la nube, las operaciones financieras y otros servicios en tiempo real. Las empresas suelen mantener múltiples centros de datos que deben replicar bases de datos o compartir cargas de trabajo en tiempo real, por lo que cada microsegundo de retardo en la red es crucial. Algunos sectores incluso han recurrido a enlaces de radio por microondas para superar la latencia de la fibra óptica, sacrificando capacidad en aras de la velocidad. La fibra de núcleo hueco ofrece una alternativa atractiva: proporciona la fiabilidad de la fibra óptica y un gran ancho de banda, a la vez que reduce significativamente la latencia. Las pruebas han demostrado una reducción de aproximadamente un tercio en la latencia en enlaces metropolitanos que utilizan fibra de núcleo hueco; por ejemplo, un circuito de fibra hueca de 40 km ofreció un tiempo de ida y vuelta un 33 % menor que la misma ruta en fibra estándar. Estas mejoras son significativas para las interconexiones de centros de datos (DCI), donde los enlaces a menudo abarcan decenas o cientos de kilómetros.

Una menor latencia entre centros de datos se traduce en una replicación de datos más rápida, aplicaciones en la nube con mayor capacidad de respuesta y un mejor rendimiento para la computación distribuida. Un clúster de servidores distribuidos en diferentes ubicaciones puede comunicarse de forma más eficiente al estar conectados mediante enlaces HCF, prácticamente como si estuvieran en un mismo lugar. Esto beneficia especialmente a las redes de negociación de alta frecuencia (donde los nanosegundos pueden influir en las ganancias) y permite una colaboración más fluida entre centros de datos en la nube distantes.

Fundamentos de la fibra de núcleo hueco

La fibra de núcleo hueco (HCF) se asemeja a la fibra óptica convencional en apariencia, pero su funcionamiento es muy diferente. En lugar de un núcleo sólido de sílice, posee un núcleo hueco relleno de aire y rodeado por un anillo de vidrio con una estructura especial en el revestimiento. Este diseño utiliza efectos ópticos reflectivos para confinar la luz en el núcleo vacío, formando esencialmente un diminuto túnel de aire para la señal. Dado que la luz viaja a través del aire casi tan rápido como en el vacío (aproximadamente 3 × ^10⁸ m/s frente a aproximadamente 2 × ^10⁸ m/s en el vidrio), las señales en una fibra de núcleo hueco se propagan mucho más rápido que en la fibra óptica estándar. En la práctica, la fibra óptica estándar introduce un retardo de aproximadamente 5 µs por kilómetro, mientras que la HCF solo añade entre 3,3 y 3,5 µs/km. En largas distancias, este ahorro se traduce en milisegundos de reducción de la latencia.

Otra ventaja del diseño de las fibras de núcleo hueco (HCF) es la menor interacción entre la luz y el material. En una fibra tradicional, la luz se dispersa al viajar a través del vidrio, lo que provoca pérdida de señal y distorsión a alta potencia. En las fibras de núcleo hueco, la luz viaja principalmente por el aire, por lo que la atenuación se minimiza y las distorsiones ópticas se eliminan prácticamente. En resumen, la HCF actúa como un conducto ultratransparente y de alta velocidad para las señales de luz.

Perspectivas y desarrollos técnicos

Tras años de investigación y desarrollo, la fibra de núcleo hueco está a punto de entrar en uso práctico. Un avance crucial se produjo en 2024, cuando investigadores demostraron una fibra de núcleo hueco con una pérdida de señal de tan solo ~0,09 dB/km, un rendimiento inferior al de la mejor fibra convencional (~0,14 dB/km). Esta pérdida récord, lograda por un equipo de Microsoft y la Universidad de Southampton, demuestra que las fibras huecas pueden igualar o superar el rendimiento del núcleo de las fibras estándar. Una de las principales implicaciones es la necesidad de menos amplificadores ópticos en largas rutas de fibra de núcleo hueco, lo que podría reducir el número de estaciones de amplificación y, por consiguiente, los costes y la complejidad de la red.

Las pruebas en entornos reales han verificado las ventajas de HCF. Comcast, en EE. UU., reportó una latencia aproximadamente un tercio menor en un enlace de núcleo hueco de 40 km en comparación con un enlace equivalente de fibra óptica. De manera similar, el proveedor europeo euNetworks implementó un enlace HCF de 45 km para conectar dos centros de datos en Londres, demostrando la preparación de la tecnología para el tráfico de red real. Estas primeras implementaciones prueban que HCF puede integrarse con la infraestructura existente y ofrecer las mejoras de latencia prometidas sin sacrificar la capacidad de transmisión de datos.

Los actores de la industria están invirtiendo fuertemente en fibra de núcleo hueco. Microsoft, por ejemplo, adquirió al fabricante de HCF Lumenisity y planea instalar 15.000 km de fibra de núcleo hueco en su red troncal de la nube Azure para acelerar la conectividad global de datos.

Ventajas de HCF para enlaces entre centros de datos

• Latencia ultrabaja: La propagación por el aire reduce la latencia entre un 30 % y un 50 % por kilómetro. Esto supone una ventaja significativa en operaciones críticas en cuanto a latencia, como el comercio de alta frecuencia y las bases de datos distribuidas.
• Alta capacidad de datos: Las fibras de núcleo hueco pueden transportar enormes volúmenes de datos con una distorsión mínima. La notable reducción de los efectos no lineales permite una mayor potencia de señal y un mayor número de canales de longitud de onda sin degradación del rendimiento.
• Baja pérdida de señal: Los diseños HCF más recientes presentan una atenuación igual o incluso inferior a la de las fibras de sílice de alta gama. Esto permite enlaces más largos entre centros de datos con una menor necesidad de amplificadores de señal.

Limitaciones y desafíos

• Fabricación compleja: La construcción de fibra óptica de alta fibra (HCF) es difícil y actualmente costosa. Requiere la fabricación extremadamente precisa de estructuras de vidrio microscópicas, por lo que su producción aún no es tan escalable ni económica como la de la fibra óptica estándar.
• Integración y manipulación: Se requieren técnicas especiales para empalmar o conectar fibras de núcleo hueco (HCF) con sistemas de fibra tradicionales sin pérdidas significativas. Además, las fibras de núcleo hueco son algo más sensibles a la flexión y a la tensión física, por lo que la instalación debe seguir directrices de manipulación más estrictas para evitar la degradación del rendimiento.

Conclusión

La fibra de núcleo hueco está a punto de transformar la conectividad entre centros de datos al reducir drásticamente la latencia de transmisión sin sacrificar el ancho de banda. Las primeras implementaciones han demostrado que los enlaces de núcleo hueco se integran perfectamente con las redes existentes y cumplen con sus promesas de baja latencia. A medida que la tecnología madura y la producción se vuelve más eficiente, es probable que la fibra de núcleo hueco se adopte primero en rutas críticas de alta latencia y gran valor, como la conexión de grandes centros de datos e intercambios financieros. Con el tiempo, un uso más extendido de la fibra de núcleo hueco podría convertirse en un pilar fundamental de las redes de próxima generación, reduciendo eficazmente las distancias mediante una comunicación casi a la velocidad de la luz. Los enlaces entre centros de datos de latencia ultrabaja que utilizan fibra de núcleo hueco ofrecen una solución prometedora para satisfacer la creciente demanda de velocidad en nuestro mundo digital.