Tercera Generación de Red
Las redes SDN integran dispositivos QKD como elementos programables, permitiendo comunicaciones cuánticas seguras en infraestructuras reales, como la red desplegada por Telefónica en Madrid.
Infraestructuras de Red
Las infraestructuras de red están evolucionando desde los dispositivos monolíticos tradicionales, que operaban esencialmente como sistemas autónomos, hacia arquitecturas con una visión coordinada y lógicamente centralizada. Estos nuevos paradigmas se basan en interfaces comunes para controlar dispositivos de red programables.
La estructura lógica de estas redes se divide en planos de control y datos, dedicados respectivamente al control de la red y al transporte de datos. Una capa de infraestructura contiene los dispositivos de red programables (Fig. 5).
El controlador SDN (Software-Defined Networking) permite supervisar el funcionamiento de toda la red, proporcionando canales y reconfigurando los dispositivos según sea necesario para satisfacer la demanda. Este controlador SDN debe operar en un entorno restringido, lo que significa que, desde un punto de vista de seguridad, una red de telecomunicaciones está ahora compuesta por un conjunto de puntos de presencia considerados lugares seguros. Estos puntos suelen estar separados por distancias del orden de 50 km o menos.
Esta configuración es similar a la de una red de distribución de claves cuánticas (QKD) con nodos confiables, por lo que la limitación de distancia en este tipo de redes puede superarse utilizando el paradigma de nodos confiables.
Integración de QKD en Redes SDN
En esta red, exploramos la posibilidad de integrar completamente los dispositivos de distribución de claves cuánticas (QKD) como dispositivos de red dentro de las redes SDN (Software-Defined Networking). Esto no solo permitirá una integración fluida de las comunicaciones cuánticas en las redes existentes, sino que también facilitará una implementación gradual.
Los dispositivos QKD dejarán de ser equipos especializados con requisitos inusuales que dificultan su instalación y gestión en una red de telecomunicaciones. En su lugar, se convertirán en dispositivos de red plenamente funcionales, que podrán integrarse de manera incremental según sea necesario, sin requerir modificaciones ad-hoc en la infraestructura de la red.
Una representación de esta idea se muestra en la Fig. 6. (Véanse, por ejemplo, las referencias [Aguado et al., 2018.1, Aguado et al., 2017.2, Aguado et al., 2017.1]). Un conjunto correspondiente de estándares está siendo desarrollado en el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI).
Despliegue de la Red en Instalaciones de Telefónica
Esta red ha sido recientemente desplegada en las instalaciones de Telefónica en Madrid (comunicado de prensa aquí), utilizando sistemas de distribución de claves cuánticas (QKD) de Huawei. Se trata de una red real, instalada en campo y en instalaciones de producción, siguiendo procedimientos de instalación estándar para demostrar la madurez de la tecnología y su capacidad para ofrecer servicios reales.
La red está compuesta por tres nodos sobre los cuales se han probado diversos casos de uso. La flexibilidad de la tecnología SDN (Software-Defined Networking), junto con dispositivos QKD diseñados específicamente para su integración, permite gestionar tanto la parte clásica como la cuántica de la red en la misma infraestructura física. El controlador SDN puede optimizar las rutas ópticas para minimizar el ruido y garantizar el establecimiento del canal cuántico.
La tecnología QKD utilizada se basa en Variables Continuas (Continuous Variables), lo que la hace inherentemente más tolerante al ruido. La tecnología actual es capaz de soportar más de 20 canales compartiendo la misma fibra y la misma banda óptica que el canal cuántico, lo que permite alcanzar más de 2 Tbps de datos utilizando tecnología estándar de comunicaciones a 100 Gbps en redes de área metropolitana.
La red demuestra la madurez de la tecnología en entornos urbanos, donde la distancia no es una limitación. Sin embargo, puede extenderse fácilmente más allá, ya que el sistema QKD admite conmutación con enlaces de hasta 60 km cada uno, utilizando fibra estándar con pérdidas de 0.2 dB/km. Cabe destacar que, en una red metropolitana real, las fibras ópticas deben lidiar con numerosos conectores y otros dispositivos que suelen aumentar significativamente las pérdidas. No obstante, en un área metropolitana, las instalaciones de telecomunicaciones suelen estar mucho más cerca, separadas por solo unos pocos kilómetros.
A continuación, se muestra un mapa de la red QKD de Madrid, con las distancias y pérdidas reales.
