Los cables submarinos son la columna vertebral de Internet y transportan el 99% de todo el tráfico de telecomunicaciones internacionales para uso personal, empresarial y gubernamental. Si bien vivimos en un mundo cada vez más inalámbrico, esa conectividad depende de cables submarinos de Internet poco conocidos, que son enlaces físicos que se encuentran en el fondo del océano y que a menudo se denominan cables submarinos, cables submarinos o cables submarinos.
En total, hay aproximadamente 450 sistemas de cables submarinos en servicio en todo el mundo, que en conjunto abarcan más de 850.000 millas (1,35 millones de kilómetros) y forman una parte fundamental de la infraestructura de Internet. A medida que la demanda de datos continúa creciendo, impulsada por el uso de dispositivos móviles, la computación en la nube y las nuevas tecnologías inalámbricas como 5G, la cantidad de datos que viajan a través de esta infraestructura física de cable submarino ha aumentado rápidamente en conjunto.
¿Qué es un cable submarino?
Físicamente, los cables submarinos comprenden cables de fibra óptica submarinos tendidos en el fondo del océano, que consisten en haces de hilos de vidrio que transmiten datos entre dos o más puntos de aterrizaje. Para proteger estas fibras ópticas de daños, están cubiertas con gel de silicona y envueltas en múltiples capas diferentes de plástico, alambres de acero, revestimiento de cobre, aislante de polietileno e hilo de nailon. Al mismo tiempo, este revestimiento físico protege las fibras ópticas de la degradación de la señal.
Esquema: 1) aislador de polietileno, 2) revestimiento de cobre, 3) alambres de acero, 4) fibras ópticas en gel de silicona.
Además, los cables submarinos contienen varios repetidores (o amplificadores ópticos), que amplifican la señal a lo largo del cable, en intervalos regulares, como cada 100 kilómetros (60 millas), a medida que los cables atraviesan el océano. En cada extremo, los cables submarinos llegan a tierra dentro de una estación de aterrizaje de cables (CLS), desde donde luego se enrutan los datos, a través de cables de fibra óptica terrestres, hasta su ubicación final. Las estaciones de aterrizaje de cables funcionan como un centro de datos, con equipos de red y energía para controlar las operaciones de un cable submarino y permitir que fluya el tráfico de datos.
Ejemplo de cable submarino: Dunant de Google Cloud
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Arriba se muestra un ejemplo de Google Cloud conectando su centro de datos en el norte de Virginia (izquierda) a otro de sus centros de datos en Bélgica (derecha), a través de un cable submarino transatlántico, que aterriza en la costa oeste de Francia.
Los cables submarinos conectan continentes y sus países, el continente con las islas, las islas entre sí o varios puntos a lo largo de una costa. Como tal, los cables submarinos son lugares de interconexión que tienen costa pero no comparten fronteras terrestres, por ejemplo, entre Estados Unidos y el Reino Unido. Más específicamente, las principales rutas mundiales de cables submarinos, por región, son las siguientes:
- Transatlántico: Nueva York a Londres (la ruta más competitiva a nivel mundial)
- Transpacífico: Los Ángeles a Tokio, Los Ángeles a Hong Kong, Los Ángeles a Singapur, Los Ángeles a Sydney
- América: Miami a São Paulo, Miami a Fortaleza (Brasil), Nueva York a São Paulo
- Intra-Asia: Tokio a Singapur, Hong Kong a Singapur, Singapur a Mumbai
- EMEA a Asia: Londres a Singapur, Marsella a Mumbai (rutas de mayor latencia)
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Los proveedores de redes globales, como AT&T, Lumen Technologies y Zayo, operan redes de fibra óptica terrestres e interconectan estas redes entre América del Norte, América del Sur, Europa, Asia, África y Australia, a través de cables submarinos.
¿Cuánto miden los cables submarinos?
Los cables submarinos suelen tener miles de millas/kilómetros de longitud. En el extremo más largo, los cables submarinos que atraviesan rutas transpacíficas o de EMEA a Asia (por ejemplo, SEA-ME-WE 6) pueden alcanzar más de 10.000 millas (16.000 kilómetros) de longitud. Mientras que en el extremo más corto, los cables submarinos que conectan islas o países cercanos (por ejemplo, Scylla) pueden tener aproximadamente 100 millas (160 kilómetros), o menos, de longitud.
Además, ciertos cables submarinos conectan solo dos puntos de aterrizaje a través de una masa de agua, mientras que otros cables tienen múltiples puntos de aterrizaje, conectando varios países.
¿Cuál es el cable submarino más largo?
Actualmente, el cable submarino operativo más largo es el sistema SEA-ME-WE 3 (Sudeste Asiático-Medio Oriente-Europa Occidental 3), que se extiende por 24.233 millas (39.000 kilómetros) y tiene múltiples puntos de conectividad en Europa, Medio Oriente e India.
SEA-ME-WE 3 Ruta y puntos de aterrizaje
Sin embargo, el sistema 2Africa, que está siendo desarrollado por Facebook (Meta), se convertirá finalmente en el cable submarino más largo, con una extensión de 27.962 millas (45.000 kilómetros), usurpando así a SEA-ME-WE 3. En términos de tiempo, el sistema de cable submarino 2Africa estará listo para el servicio (RFS) en 2024.
2Ruta de África y puntos de aterrizaje
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Historia reciente de los cables submarinos
Durante los últimos 20 años, la industria del cable submarino ha pasado por varios períodos distintos de expansión y contracción, impulsados, en gran parte, por la oferta y la demanda de ancho de banda internacional:
Principios y mediados de la década de 2000
Durante la burbuja de las puntocom, miles de millones de dólares en inversiones especulativas financiaron la construcción de nuevos cables submarinos, lo que resultó en un exceso de capacidad (es decir, oferta) a principios de la década de 2000. Sin la demanda de capacidad necesaria, muchas redes de cable submarino tuvieron dificultades financieras y, en última instancia, sus empresas matrices quebraron (por ejemplo, Global Crossing). Como resultado, el mercado de cables submarinos pasó por un período de aproximadamente 10 años sin que se construyeran cables.
Principios y mediados de la década de 2010
Entre 2011 y 2015, el mercado de cables submarinos se caracterizó por un lento crecimiento en el despliegue de nuevos sistemas debido a la incertidumbre económica, así como a la alternativa de simplemente actualizar los sistemas de cables existentes, que era más rentable.
Durante este período, la demanda de cable submarino se centró en mercados nuevos y en desarrollo, particularmente en rutas dentro de Asia, así como en la construcción de diversidad de rutas para mejorar la resiliencia de la red. Por ejemplo, los sistemas dentro de Asia, incluidos el South-East Asia Japan Cable (SJC) y Asia Submarine-cable Express (ASE), estuvieron listos para el servicio (RFS) entre principios y mediados de la década de 2010.
Mediados a finales de la década de 2010
Durante los años 2016 a 2019, los proveedores de servicios en la nube (CSP) y las empresas de servicios de medios over-the-top (OTT), conocidos colectivamente como hiperescaladores, surgieron como importantes inversores en nuevos cables submarinos. En particular, el rápido crecimiento y uso de los servicios de Amazon, Facebook (Meta), Google y Microsoft impulsaron la mayor parte de la demanda de nuevos cables submarinos transatlánticos. Por ejemplo, el cable submarino MAREA, financiado en un 50% por Facebook (Meta) y Microsoft, estuvo listo para el servicio (RFS) a principios de 2018.
2020 al presente
Actualmente, sigue habiendo una fuerte demanda de capacidad de cable submarino de gran ancho de banda, baja latencia y alta redundancia, particularmente en las regiones transatlántica y transpacífica. Los cables submarinos notables que se están construyendo en este período incluyen proyectos financiados por Hyperscaler como Dunant, Equiano, Firmina, Grace Hopper y Topaz y cables de consorcio como 2Africa, Apricot, Bifrost, Blue, Echo, Havfrue, Raman y SAEx (Expreso del Atlántico Sur).
¿Cómo se tienden los cables de Internet en el mar y el océano?
Los cables submarinos se tienden en el fondo del mar y del océano utilizando barcos tendidodores de cables, que son embarcaciones marítimas especialmente diseñadas que pueden tener más de 500 pies (150 metros) de largo. Estos barcos tendidodores de cables cargan millones de libras/miles de toneladas de cable de fibra óptica, enrollándolo en grandes tanques a bordo del barco.
En general, este cable de fibra óptica tiene una longitud de miles de kilómetros. Además, los barcos de tendido de cables suelen llevar entre decenas y cientos de repetidores a bordo.
Como ejemplo, el cable submarino Topaz de Google Cloud está siendo tendido por el barco tendido de cables de Orange Marine llamado René Descartes. En concreto, el barco René Descartes transportará 10,2 millones de libras (5,1 mil toneladas) de cable de fibra óptica, repetidores, un arado y un vehículo de operación remota (ROV).
Proceso de tendido de cables
El despliegue de cables submarinos implica varios pasos que incluyen la planificación de rutas, el estudio marino, los permisos operativos, el diseño, la fabricación, el tendido marino y la instalación y puesta en servicio. Una vez que el cable submarino se carga en un barco tendido de cables, el barco puede permanecer en el mar durante meses, mientras avanza en el tendido del cable submarino de Internet directamente en el fondo del océano.
En general, el proceso de tendido de cables submarinos suele tardar entre 1 y 3 años para que el sistema pase de la planificación de rutas a un activo operativo.
¿A qué profundidad están tendidos los cables de Internet en el mar y el océano?
Una vez en el mar o en el océano, los cables submarinos se tienden en aguas profundas, donde pueden descansar en partes relativamente planas del fondo del océano, evitando el contacto con rocas grandes. Por ejemplo, los cables submarinos transatlánticos, que atraviesan el océano Atlántico, se tienden a profundidades de aproximadamente 13.000 pies (4.000 metros) en su punto más profundo.
Como punto de referencia, el Océano Atlántico tiene una profundidad promedio de 12.000 pies (3.650 metros). Sin embargo, como parte de la planificación de rutas, los cables submarinos tienden a tenderse en rutas que evitan las profundidades máximas de un océano (por ejemplo, fosas oceánicas).
Por el contrario, a medida que los cables submarinos de Internet se acercan a las costas, se utiliza un arado para cavar zanjas y enterrar los cables en el fondo del océano. Esto se hace para protegerlos de daños y evitar las correspondientes fallas en los cables.
Fallos de cables
Las fallas en los cables submarinos ocurren cuando los cables submarinos de fibra óptica se dañan, lo que provoca interrupciones en la transmisión de datos a través de las redes. Estas fallas en los cables a menudo son causadas por eventos naturales como terremotos, deslizamientos de tierra submarinos o actividades humanas como la pesca y el anclaje de barcos.
La reparación de estas fallas en los cables de telecomunicaciones submarinos requiere barcos especializados para localizar y reparar las secciones dañadas, lo que puede ser un proceso costoso y que requiere mucho tiempo debido al desafiante entorno submarino. El tiempo de reparación puede variar desde unos pocos días hasta varias semanas, según la gravedad y la ubicación del daño.
¿Quién suministra e instala cables submarinos?
La mayor parte del diseño, fabricación e implementación de equipos de redes ópticas submarinas lo realiza un pequeño grupo de compañías de cable, que actúan como proveedor y/o instalador del sistema.
Proveedores
Los principales proveedores de sistemas de cables submarinos, que fabrican cables de fibra óptica submarinos, incluyen Alcatel Submarine Networks (ASN) de Nokia, HMN Technologies (anteriormente Huawei Marine Networks), NEC (OCC Corporation) y SubCom.
Instaladores
Destacados instaladores de sistemas de cables submarinos cada uno poseen flotas de 5 a 8 barcos tendidos de cables. Actualmente, los instaladores de cables submarinos más activos a nivel mundial incluyen a SubCom, Alcatel Submarine Networks (ASN), Orange Marine y Global Marine Systems.
¿Cuánto cuesta un cable submarino de Internet?
Llevar un cable submarino desde la planificación de rutas hasta su puesta en servicio (RFS) implica inversiones de capital multimillonarias, que en gran medida corresponden a la longitud del cable planificado. Por ejemplo, construir un nuevo cable submarino transatlántico cuesta actualmente entre 200 y 250 millones de dólares. Como aproximación aproximada, un cable submarino típico se puede construir a un costo de aproximadamente 40.000 dólares por milla, lo que equivale a 25.000 dólares por kilómetro.
¿Quién es el propietario de los cables submarinos de Internet?
Históricamente, ha habido dos tipos diferentes de modelos de propiedad de los sistemas de cables submarinos: consorcios y privados.
Consorcios
Tradicionalmente, los cables submarinos eran propiedad de operadores de telecomunicaciones, que formaban un consorcio entre las partes interesadas en asegurar la capacidad del cable. A su vez, estos transportistas podrían compartir los costos de fabricación/proveedor, así como los desembolsos necesarios para instalar el cable submarino. Para cumplir con su compromiso financiero, los operadores podrían utilizar una parte de la capacidad del cable submarino de Internet.
Por ejemplo, uno de estos operadores, Lumen Technologies, que se compone de activos de operadores de cable anteriormente conocidos como CenturyLink y Level 3 Communications, ahora posee y alquila una red global que incluye 42.000 millas de ruta (67,5.000 kilómetros de ruta) de sistemas de cable submarino de fibra óptica.
Más recientemente, los proveedores de servicios en la nube (CSP) y las empresas de servicios de medios over-the-top (OTT), conocidos colectivamente como hyperscalers, también se han involucrado en estos consorcios.
Privado
A partir de mediados y finales de la década de 2010, estos hiperescaladores también comenzaron a desarrollar cables submarinos privados, ya sea de forma independiente o con muy pocos propietarios, en comparación con el modelo de consorcio. Al hacerlo, estos hiperescaladores cambiaron su estrategia de ser únicamente compradores de capacidad de red mayorista a ser propietarios de esa capacidad de red a través de cables submarinos.
Más precisamente, los hiperescaladores como Amazon, Facebook (Meta), Google y Microsoft se han convertido en importantes inversores en nuevos cables submarinos debido a su necesidad de capacidad de gran ancho de banda, baja latencia y alta redundancia para impulsar sus aplicaciones.
¿Quién utiliza cables submarinos?
Los usuarios de capacidad de cable submarino son, en muchos casos, los mismos operadores de cable propietarios de la infraestructura. Específicamente, entre los usuarios importantes de capacidad de cable submarino se incluyen operadores de telecomunicaciones, operadores de redes móviles, proveedores de servicios en la nube (CSP) y empresas de servicios de medios over-the-top (OTT). Además, los operadores de centros de datos multiinquilino, las empresas de servicios financieros, las agencias gubernamentales y las grandes empresas también son clientes clave de los propietarios de cables de Internet oceánicos.
Impulsores de la demanda de cables submarinos de Internet
La demanda de nuevos cables submarinos y actualizaciones de capacidad está impulsada principalmente por las necesidades de capacidad, como resultado de los crecientes volúmenes de tráfico de datos y las mayores necesidades de conectividad. En particular, los proveedores de servicios en la nube (CSP) y las empresas de servicios de medios over-the-top (OTT) están impulsando este crecimiento, ya que actualmente representan aproximadamente 2/3 del tráfico internacional de Internet.
Los datos impulsan la necesidad de infraestructura
Se espera que la demanda de ancho de banda se duplique cada dos años a mediano plazo. Este crecimiento en los requisitos de ancho de banda está siendo impulsado por un número cada vez mayor de usuarios, junto con un mayor consumo de datos por usuario. Más específicamente, ejemplos de aplicaciones de proveedores de servicios en la nube y servicios de contenidos/OTT que están impulsando la demanda de datos incluyen:
- Amazon: Amazon Web Services (AWS), Prime Video, Amazon.com (minorista), Kindle, Twitch
- Microsoft: Bing, Azure, Microsoft 365, Microsoft Teams, Dynamics 365, OneDrive, LinkedIn, Skype, Xbox, Outlook.com
- Alfabeto: Gmail, Google Drive, Google Maps, Google Fotos, Google Play, Búsqueda, YouTube, Google Cloud
- Metaplataformas: Facebook, Instagram, Messenger, WhatsApp, Metaverse, Oculus
- Contenido/OTT: Netflix, Hulu, Disney+, HBO Max, Apple TV+, Paramount+, Peacock, Discovery+
En general, los nuevos cables submarinos suministran la capacidad de ancho de banda internacional que se necesita para satisfacer la enorme demanda de más tráfico de datos, impulsada por aplicaciones de empresas como Amazon, Microsoft, Alphabet y Meta Platforms.
Diversidad de rutas
Al mismo tiempo, la diversidad de rutas, la redundancia y un control más directo sobre la infraestructura crítica están impulsando la necesidad de más cables submarinos. Específicamente, es importante tener ancho de banda disponible en múltiples sistemas de cable submarino para proporcionar un alto nivel de disponibilidad y confiabilidad de la red.
La demanda de diversidad de rutas está siendo impulsada particularmente por los hiperescaladores (proveedores de servicios en la nube y servicios de medios OTT) que necesitan controlar su propia infraestructura. Además, estos hiperescaladores no necesariamente buscan las mismas rutas que los operadores de telecomunicaciones. Por ejemplo, en ciertos casos, los hiperescaladores están implementando cables submarinos para fines de conectividad internacional de centro de datos a centro de datos. De hecho, estas rutas a menudo no unen a las principales ciudades internacionales, que ha sido el enfoque tradicional de los transportistas.
Características clave de los cables submarinos
Los sistemas de cables submarinos a menudo se comparan entre sí utilizando características clave como capacidad, pares de fibras y vida útil.
Capacidad
En las últimas décadas, la capacidad de los nuevos cables submarinos de Internet ha aumentado de cientos de megabits por segundo (Mbps) de capacidad a sistemas con cientos de terabits por segundo (Tbps) de capacidad, en la actualidad. Como era de esperar, los nuevos cables de Internet oceánicos son capaces de transportar muchos más datos que los cables tendidos hace 10, 20 o 30 años.
Como ejemplo, el cable submarino MAREA, que actualmente opera entre Virginia Beach (Estados Unidos) y Sopelana (España), ofrece 200 terabits por segundo (Tbps) de capacidad. En comparación, el cable submarino FLAG Europa-Asia (FEA) de Global Cloud Xchange, que estuvo listo para el servicio (RFS) en 1997 y atraviesa una ruta de EMEA a Asia, sólo proporciona aproximadamente 500 gigabits por segundo (Gbps) de capacidad.
En particular, sólo alrededor del 20% de la capacidad de diseño total de un cable submarino es capacidad encendida, es decir, la capacidad que utiliza el usuario final. Estos importantes buffers de capacidad son una práctica normal de la industria porque permiten que los sistemas de cable submarino de Internet respondan a picos inesperados en la demanda, como el transporte de tráfico que se desvía desde otros sistemas después de una falla en el cable.
¿Cuál es el cable submarino de mayor capacidad?
Actualmente, el cable submarino de mayor capacidad en funcionamiento es el sistema transatlántico de Google Cloud llamado Dunant, que se extiende por 4,1 mil millas (6,6 mil kilómetros) a través del Océano Atlántico, conectando Virginia Beach (Estados Unidos) con Saint-Hilaire (Francia). En concreto, Dunant tiene una capacidad de 250 terabits por segundo (Tbps), a través de 12 pares de fibras.
Pares de fibras
Los pares de fibras son dos hebras de fibras individuales que están emparejadas para una comunicación bidireccional, es decir, transmisión y recepción. Históricamente, los cables submarinos se construían con entre 4 y 8 pares de fibras. Sin embargo, actualmente, estos nuevos cables de Internet oceánicos se están construyendo con 12, 16, 24 y 36 pares de fibra.
El propietario de un cable submarino puede conservar los pares de fibra individuales o alquilarlos individualmente a terceros para monetizar la capacidad de la infraestructura.
¿Cuál es la vida útil de un cable submarino?
Los cables submarinos enfrentan dos extremos en su vida útil: físico y económico.
Físico
La vida útil física de un cable submarino se produce cuando ya no funciona y, por tanto, es necesario retirarlo. Por lo general, estos cables de Internet submarinos están diseñados para tener una vida útil mínima de 25 años.
Económico
La vida útil económica de un cable submarino se produce cuando los costos de operación del sistema superan los ingresos potenciales del cable por el arrendamiento de su capacidad. Los cables submarinos más nuevos desplazan a los sistemas más antiguos porque pueden operar a un nivel similar de costos fijos, pero, dada su mayor capacidad, su costo por bit entregado es mucho menor.
Como tal, los cables submarinos más antiguos llegan a la obsolescencia económica y se ven obligados a retirarse una vez que finalizan sus acuerdos de ingresos contractuales. Por lo tanto, la vida útil económica de un cable submarino de Internet puede ser inferior a 25 años, es decir, menos que el punto de referencia de vida útil física.
Innovaciones Tecnológicas en Cables Submarinos
En el ámbito dinámico de las comunicaciones submarinas, innovaciones tecnológicas como la multiplexación por división espacial (SDM), la fibra multinúcleo y los cables abiertos están revolucionando la forma en que se transmiten los datos a través de las profundidades del océano.
Multiplexación por división de espacio (SDM)
La multiplexación por división espacial (SDM) es un avance significativo en la tecnología de los cables de comunicación submarinos, que permite la creación de múltiples rutas espaciales dentro de una sola fibra mediante el establecimiento de varios canales espaciales paralelos. Esta innovación aumenta en gran medida la capacidad total de datos del cable. Por ejemplo, SDM utiliza más pares de fibras, como doce, en comparación con los tradicionales seis u ocho que se encuentran en los cables submarinos convencionales.
Una ventaja clave de SDM es su capacidad de permitir que múltiples pares de fibras compartan láseres de bomba y otros componentes ópticos. Esto contrasta con los cables submarinos tradicionales, donde cada par de fibras requiere su propio conjunto exclusivo de láseres de bombeo. La implementación de SDM no sólo es tecnológicamente avanzada sino también rentable. Mejora la capacidad del cable sin aumentar significativamente los costos.
El cable submarino Dunant, desplegado por Google, fue el pionero en utilizar la tecnología SDM, conectando Virginia Beach, Virginia, en Estados Unidos, con Saint-Hilaire-de-Riez, Francia. El cable Dunant está equipado con diseños de repetidores de potencia optimizada, un elemento crucial de la tecnología SDM, que garantiza una amplificación eficiente de la señal a lo largo de sus 3977 millas (6400 kilómetros) de longitud.
Cabe destacar que Dunant incorpora 12 pares de fibras. Actualmente se están construyendo nuevos cables submarinos con hasta 24 pares de fibras. Se espera que en un futuro próximo SDM permita la instalación de cables submarinos con 32, 48 o incluso 64 pares de fibras.
Fibra multinúcleo
La tecnología de fibra multinúcleo utiliza fibras que contienen múltiples núcleos, a diferencia de la fibra tradicional de un solo núcleo. Cada núcleo opera de forma independiente dentro de la fibra, multiplicando efectivamente la capacidad de transporte de datos del cable.
Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen. Fuente: Google Cloud.
Esta tecnología es particularmente valiosa para los cables submarinos, ya que ofrece un aumento significativo del ancho de banda (al duplicar el número de núcleos en una fibra) sin la necesidad de cables más grandes o más. También conduce a menores costos por bit y agiliza los procesos de fabricación, prueba y mantenimiento.
La implementación más rápida de la tecnología de fibra multinúcleo sobre las fibras tradicionales de un solo núcleo es evidente en su aplicación por parte de Google y NEC en un nuevo cable: el Taiwán-Filipinas-EE.UU. (TPU) cable submarino.
Cables abiertos
Open Cables es un concepto de telecomunicaciones submarinas en el que el sistema de cable está diseñado para ser compatible con múltiples tipos de equipos de red, en lugar de estar vinculado a un proveedor específico. Este enfoque separa fundamentalmente los componentes de la “planta húmeda” (que incluyen el cable, los repetidores y las unidades de derivación) de los elementos de la “planta seca” (es decir, el equipo de transmisión óptica).
Adoptar la estrategia Open Cables proporciona importantes ventajas. Ofrece mayor flexibilidad y opciones para los propietarios y operadores de sistemas de cable, particularmente en la selección de proveedores de equipos de transmisión. Esto puede generar ahorros de costos y facilitar actualizaciones del sistema más sencillas. Además, este enfoque fomenta la innovación al permitir la integración de tecnologías diversas y emergentes a medida que estén disponibles.
