Novela 19

Pesquisadores no Japão e na Austrália desenvolveram uma nova fibra óptica multicore capaz de transmitir um recorde de 1,7 petabits por segundo, mantendo a compatibilidade com a infraestrutura de fibra existente. A equipe – do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT) do Japão e da Sumitomo Electric Industries, e da Universidade Macquarie em Sydney, Austrália – alcançou o feito usando uma fibra com 19 núcleos. Esse é o maior número de núcleos agrupados em um cabo com diâmetro de revestimento padrão de 0,125 milímetros.

“Acreditamos que 19 núcleos é o maior número prático de núcleos ou canais espaciais que você pode ter em fibra de diâmetro de revestimento padrão e ainda manter uma transmissão de boa qualidade”, diz Georg Rademacher, que anteriormente liderou o projeto para NICT, mas que recentemente retornou à Alemanha para assumir o cargo de diretor em comunicações ópticas na Universidade de Stuttgart.

A maioria dos cabos de fibra para transmissão de longa distância em uso atualmente são fibras de vidro monomodo (SMF) de núcleo único. Mas o SMF está se aproximando do seu limite prático à medida que o tráfego de rede aumenta rapidamente devido à IA, à computação em nuvem e às aplicações IoT. Muitos pesquisadores estão, portanto, se interessando pela fibra multicore em conjunto com a multiplexação por divisão de espaço (SDM), uma técnica de transmissão para usar múltiplos canais espaciais em um cabo.

“A capacidade da nova fibra acoplada aleatoriamente não é tão notável. O que é notável é que ele usa revestimento padrão.” — Govind Agrawal, Universidade de Rochester

Existem dois tipos comuns de fibra multicore (MCF). No MCF fracamente acoplado, os núcleos são separados com precisão uns dos outros para suprimir diafonia. Mas isso normalmente limita o número de núcleos que cabem em um cabo.

Em vez disso, a Sumitomo Electric projetou e fabricou MCFs acoplados aleatoriamente, nos quais os núcleos são intencionalmente dispostos de forma aleatória. Sem necessidade de espaçamento preciso, os núcleos podem ser embalados mais próximos uns dos outros. Isto aumenta a densidade espacial do cabo e o número de núcleos que podem ser usados. O arranjo aleatório também amplia a interação entre os núcleos, permitindo que a luz de um núcleo se acople à luz de outros núcleos próximos. Como explica Rademacher, um sinal transmitido em qualquer núcleo do MCF da Sumitomo Electric utiliza simultaneamente todos os 19 núcleos, de modo que a fibra atinge maior capacidade de dados ao utilizar a maior densidade de canal espacial disponível. O processamento de sinal digital de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) é então usado para separar e desmodular os sinais individuais na extremidade receptora.

Dezenove núcleos são “o ponto ideal porque todos os canais se comportam de maneira semelhante, auxiliados pelo acoplamento aleatório que ajuda a calcular a média das flutuações nas propriedades da fibra”, diz Rademacher. E em comparação com os MCFs fracamente acoplados, que exigem processamento de sinal individual para cada núcleo, “apenas a quantidade mínima de processamento de sinal digital é necessária e, portanto, reduz significativamente o consumo de energia”.

No entanto, observadores independentes da indústria observam que outros investigadores desenvolveram fibras não padronizadas com até 32 núcleos e alcançaram 1 petabit por segundo ao longo de 200 quilómetros. “A capacidade da nova fibra acoplada aleatoriamente não é tão notável. O que é notável é que utiliza revestimento padrão”, diz Govind Agrawal, especialista em óptica da Universidade de Rochester, em Nova York.

Além disso, Agrawal diz que núcleos fracamente acoplados que suportam múltiplos modos alcançaram capacidades superiores a 10 Pb/s. Novamente, isso ocorreu com fibra de diâmetro de revestimento fora do padrão e a distância foi limitada a 11,3 km. “Essa abordagem também requer processamento intensivo de sinal digital off-line”, acrescenta.

A utilização de fibra não padronizada exigiria uma reengenharia da infra-estrutura de fibra óptica existente. O MFC com revestimento padrão, por outro lado, permanece compatível com componentes, equipamentos e sistemas ópticos comumente usados ​​e pode aproveitar os métodos existentes de produção em massa de cabos.