Pesquisadores Desenvolvem Fibra Óptica de 255 Tbps

Olá Pessoal.

Recentemente, em 26/10/2014, a revista Nature Photonics publicou o trabalho intitulado "Ultra-High-Density Spatial Division Multiplexing with a Few-Mode Multicore Fibre". Trata-se de um trabalho realizado por pesquisadores da Eindhoven University of Technology (Holanda), em conjunto com pesquisadores da University of Central Florida (USA) e da Tianjin University (China).

Diferente da tradicional fibra óptica monomodo que possui um único núcleo de aproximadamente 9µm envolto por outra camada de vidro com 125µm (cladding), a fibra óptica proposta pelos autores é multicore e possui 7 núcleos. Percebam que não estamos falando de múltiplas fibras, mas de uma única fibra que possui no interior do seu cladding, que mantém o diâmetro de 125µm, 7 núcleos octagonais, conforme ilustrado na figura abaixo.

As fibras ópticas de múltiplos núcleos com poucos modos são candidatos naturais às fibras de transmissão de próxima geração utilizando técnicas de Multiplexação por Divisão-Espacial ou SDM (acrônimo de Space-Division Multiplexing). Os autores demonstram no artigo a viabilidade da técnica de SDM em atingir taxas de transmissão da ordem de 5,1 Tbps através de um único comprimento de onda (λ) em uma fibra óptica de múltiplos núcleos. Além disso, ao combinar essa técnica de SDM com a tradicional WDM (Multiplexação por Divisão de Ondas), utilizando 50 canais/ondas, consegue-se uma vazão da ordem de 255 Tbps em enlaces de 1km.

Fonte: R. G. H. van Uden, R. Amezcua Correa, E. Antonio Lopez, F. M. Huijskens, C. Xia, G. Li, A. Schülzgen, H. de Waardt, A. M. J. Koonen, and C. M. Okonkwo. Ultra-High-Density Spatial Division Multiplexing with a Few-Mode Multicore Fibre. Nature Photonics. October 26, 2014. 

URL. http://goo.gl/jMKmC6

Abraço.

Samuel.

Especificações Técnicas das Fibras Ópticas

Olá Pessoal.

A fibra óptica transmite informação a longas distâncias através de sinais luminosos, ao invés de sinais elétricos, utilizando o fenômeno da refração interna total. Por isso a fibra óptica é capaz de conduzir a luz por longas distâncias com uma baixa perda em dB por km, além de ser totalmente imune a interferências eletromagnéticas. 

Basicamente uma fibra óptica é composta de dois vidros circunscritos denominados núcleo e cladding. O núcleo é muito fino e feito de sílica com alto grau de pureza, sendo envolvido por outra camada de sílica com diâmetro de 125μm (micrometros; cerca de um décimo de um milimetro). O vidro externo (cladding) possui índice de refração mais baixo do que o vidro interno (núcleo), o que faz com que a luz transmitida seja refletida nas paredes internas da fibra e fique confinada no núcleo.

As fibras ópticas são classificadas em monomodo ou multimodo, dependendo do diâmetro do seu núcleo e da dispersão da luz. As fibras monomodo possuem um núcleo muito fino com diâmetro entre 7μm e 10μm, fazendo com que a luz fique concentrada em um único feixe (modo) e que haja menor quantidade de reflexões.  As fibras multimodo têm núcleos mais espessos (de 62,5μm ou 50μm) que implicam em interfaces e cabos mais baratos porque requerem menor precisão nas conexões, mas sofrem maior atenuação/enfraquecimento do sinal luminoso refletido no núcleo com a divisão do sinal em vários feixes (modos) que refletem em pontos diferentes.

Antigamente eram utilizados LEDs de baixo desempenho (tecnologia mais barata), mas com as atuais demandas das redes modernas são utilizados lasers que oferecem desempenho superior com taxas de transmissão de 1 Gbps ou 10 Gbps.  Para reduzir a atenuação é utilizada luz infravermelho (não vísivel) com comprimentos de onda de 850nm (nanometros), 1300nm ou 1550nm, o que varia nas interfaces (transceptores) com base no padrão de rede adotado.

É isso que explica o limite nominal de 500m para 1 Gbps em fibras multimodo, enquanto que fibras monomodo podem atingir até 80km em 10 Gbps. Aliás, as fibras multimodo de 62,5μm/125μm não são recomendadas para utilização em backbone porque suportam apenas 1 Gbps (a distâncias razoáveis), enquanto que as fibras multimodo de 50μm/125μm (OM3) são recomendadas porque suportam 10 Gbps com comprimento nominal de aproximadamente 300m. 

Os switches/roteadores modernos que suportam fibra óptica possuem slots SFP+ para inserção de módulos transceptores avulsos (figura), ao invés de virem equipados com as interfaces terminais. Essa prática é comum porque os transceptores instalados podem custar mais caro do que a própria caixa, logo essa flexibilidade é importante.

Fonte: Cisco Systems

Dessa maneira é possível combinar transceptores de diferentes padrões na mesma caixa, por exemplo através da inserção de módulos 10GBASE-LR (monomodo) para taxas de trasmissão de 10 Gbps a distâncias de até 10km, além de módulos 10GBASE-SR (multimodo) para backbones locais de 10 Gbps até distâncias de 300m. Por fim, a tabela abaixo traz uma síntese dos principais padrões 10G associados com suas respectivas mídias.

Samuel.

Mapa Mundi de Cabos Ópticos Transoceânicos

Olá Pessoal.

Os serviços de telecomunicações de longa distância (telefonia e Internet) trafegam através da infraestrutura de cabos transocenânicos (submarinos) que atravessam os oceanos interligando os continentes. Outra opção utilizada para esse fim é a tecnologia de satélites espaciais, mas essa opção representa apenas uma pequena porção do tráfego intercontinental porque, além de muito cara, apresenta altas latências (atraso do sinal) e fica indisponível quando afetada por interferências naturais, a exemplo de tempestades solares.

Os primeiros cabos transoceânicos tinham capacidade para cerca de apenas 40.000 conversas telefônicas simultâneas, enquanto que os modernos cabos submarinos de fibra óptica têm capacidade para milhões de circuitos telefônicos. No Brasil existem cabos submarinos que interligam o país a vários vizinhos sulamericanos, aos EUA, à África e à Europa (figura).

O Atlantis-2 custou 370.000.000 (milhões) e é o único cabo submarino que interliga diretamente a América do Sul à Europa, possuindo extensão de 12.000 km e capacidade de 40 Gbps. Ele pertence a um consórcio internacional formado por 25 das maiores operadoras de telecomunicações do mundo, sendo que 70% do empreendimento foi feito pelas operadoras: Embratel, Deutsche Telecom, Telecom Itália, France Telecom e Telefônica Espanha.

Fonte: Internet

O cabo óptico e amplificadores utilizados em sistemas submarinos são projetados para resistirem a pressão de água de até 8.000m (8km) de profundidade, ou seja, 800 atm. O cabo é extremamente reforçado com componentes de alta resistência e confiabilidade (figura abaixo) para assegurar uma vida útil média de 25 anos.

Fonte: Internet

O cabo submarino fica praticamente estacionado no leito submarino, devido ao próprio peso do cabo e ao peso dos amplificadores - em torno de 500 kg cada um. A perspectiva é que para 2016 teremos novos cabos transoceânicos, sendo que os dois mais importantes irão interligar o país até a capital da Angola (Luanda) e  outro até a Europa.

Fonte: www.teleco.com.br

Aproveito a discussão para compartilhar o link abaixo que traz um mapa interativo e atualizado dos cabos submarinos que interligam os continentes.

http://submarine-cable-map-2014.telegeography.com/

Vale a pena explorar a ferramenta...

Samuel.

Vantagens do Cabo de Fibra Óptica

Olá Pessoal.

Uma rede de computadores é um conjunto de duas ou mais máquinas conectadas entre si que se comunicam com a finalidade de compartilhar informação. Para que haja comunicação antes deve existir um elo de ligação entre as máquinas pelo qual o sinal originado em uma ponta possa alcançar seu destino. Esse elo de ligação são os meios de transmissão que podem ser classificados como meios guiados (cabos) ou não guiados (sem fio).  Exemplos de comunicação sem fio são: infravermelho, rádio-frequência e microondas.

Na categoria dos meios guiados os cabos mais comuns que são empregados em redes são os tradicionais cabos metálicos de cobre (par-trançado e coaxial) e a fibra óptica. Diferente dos cabos metálicos que transmitem informação através de sinais elétricos, as fibras ópticas transmitem informação através da LUZ!

O que é a fibra óptica e por que devo utilizá-la? Parece ser algo mais complicado e o tradicional cabo "azul" (par-trançado) é tão comum... Acontece que a fibra óptica tem inúmeras vantagens em relação aos cabos metálicos. 

1) A primeira grande vantagem da fibra óptica é que ela tem MUITO mais largura de banda do que os cabos metálicos. Para vocês terem uma idéia dessa dimensão, pensem que a fibra ótica tem largura de banda da ordem de THz (1000 GHz), enquanto que o cabo coaxial é da ordem de GHz (1000 MHz) e o par-trançado é da ordem de MHz. Por isso a fibra óptica é o candidato ideal nas redes convergentes que trafegam dados, voz e vídeo - TODAS as redes do "futuro"!

2) Uma vez que a fibra óptica transmite informação através da luz, então ela é totalmente IMUNE a interferências eletromagnéticas geradas por motores elétricos, lâmpadas, outros cabos elétricos, etc. Ambiente industriais que têm incidência de interferência eletromagnética implicam na perda de quadros em redes que utilizam cabos metálicos sem a devida blindagem, por isso a fibra óptica é uma EXCELENTE opção nesses casos.

3) Os limites nominais de comprimento das fibras óticas são bem maiores do que os cabos metálicos, chegando a vários quilômetros de distância. Apenas para fins de comparação, um cabo de par-trançado convencional (Cat5e) tem limite nominal de apenas 100m. Por isso as fibras são ideais como solução de cabeamento de redes de longa distância e são muito empregadas pelas operadoras de telecomunicações. As fibras também são utilizadas para ligar os continentes através dos chamados cabos transoceânicos!

4) Apesar de o processo de fabricação da fibra óptica ser bastante complexo e minucioso (vejam o post de 22/01/2013), a matéria-prima presente na sua composição (areia) é encontrada em abundância na natureza, afinal a fibra é feita de vidro.

5) A espessura de uma fibra óptica é MUITO fina, próximo a espessura de um fio de cabelo. Mais ainda, um cabo óptico é composto de VÁRIAS fibras dentro dele... Ou seja, a moral dessa conversa é que a largura de banda desse meio de transmissão é monstruosa!

Aliás, em redes que utilizam fibras ópticas o gargalo na comunicação está sempre nas interfaces (portas) que conectam os cabos ao dispositivo eletrônico. É no momento que o sinal chega na interface que ocorre a conversão opto-elétrica, ou seja, o sinal do domínio da luz é convertido para o domínio elétrico que é bem mais lento.

No vídeo abaixo eu faço todas essas ponderações de maneira breve!

Abraço.

Samuel.

Programa Informatize-se da TV-UNIMEP

Vídeos Didáticos da Área de Redes e Internet

Olá Pessoal.

Para diversificar um pouco as postagens técnicas que faço aqui no blog, achei que seria interessante compartilhar com a comunidade externa alguns vídeos que "vira-e-mexe" acabo recomendando aos meus alunos em aula. Abaixo trago essa pequena coletânea com vídeos da área de redes!!!

Abraço. 

Samuel.

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Internet of Everything

História da Internet

Funcionamento da Internet e PTTs

Governança da Internet no Brasil

Guerreiros da Internet (Paródia)

Fabricação da Fibra Óptica