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O volume de tráfego de dados que atravessa as redes de fibra óptica do mundo está crescendo em mais de 40% ao ano, à medida que serviços que consomem muitos dados, como streaming de áudio e vídeo, tornam-se cada vez mais populares. Para que as redes futuras tenham a capacidade de lidar com esse tráfego cada vez maior, e também lidar com aplicativos emergentes que irão impulsioná-lo ainda mais - de carros conectados a vídeo HD móvel e a Internet das Coisas - as tecnologias que alimentam as redes ópticas de longa distância precisarão de uma grande atualização em meados da década de 2020.
Algumas das principais bases para isso agora foram estabelecidas por engenheiros que trabalham na SAFARI, um projeto colaborativo da UE e do Japão. O lado da UE foi liderado pelo co-coordenador do projeto, Toshio Morioka, da Universidade Técnica da Dinamarca, enquanto o lado japonês foi liderado pelo co-coordenador do projeto Dr. Yutaka Miyamoto da NTT Corporation, Tóquio.
Fótons torpedeados
A principal métrica que precisa de grande melhoria nas Redes de Transporte Óptico (OTNs) baseadas em laser é a taxa de transferência de dados - o número de bits de dados por segundo que eles podem transportar codificados em feixes de laser. As fibras ópticas individuais de hoje operam a várias dezenas de terabits por segundo - mas isso não será suficiente. "Para dar suporte às enormes demandas de capacidade que surgirão no futuro, serão necessárias redes de transporte de capacidade muito mais alta com velocidades de fibra escalonáveis para petabits por segundo, "diz Morioka.
Para fazer isso acontecer, os colaboradores da SAFARI inovaram em várias frentes, em termos de controle de rede geral e componentes de transporte de luz, para produzir blocos de construção para OTNs futuros que podem aumentar suas velocidades dos atuais 1013 (dezenas de terabits) para 1015 (petabits) por segundo.
A primeira inovação da SAFARI foi desenvolver fibras ópticas multicore superdensas com 30, 32 ou 37 núcleos portadores de luz dentro deles, em vez do núcleo único usado hoje. O que lhes permitiu criar este número recorde mundial de núcleos, disse Morioka, estava trabalhando em uma maneira de impedir que a luz de um núcleo vazasse para outro e causasse interferência de sinal que afetaria negativamente a largura de banda. "As fibras têm um alto grau de supressão de diafonia, " ele diz.
Na matriz
Ao percorrer grandes distâncias de 1000 km ou mais, a luz viajando nesta matriz complexa de núcleos perde energia e precisa ser reforçada em intervalos regulares. Para fazer isso com eficiência energética, a equipe do projeto desenvolveu amplificadores de fibra óptica multicore, com base em érbio e itérbio, que pode ser emendado diretamente na nova fibra multicore, permitindo que a transmissão compensada pela perda seja feita em longas distâncias. "Quebramos recordes de contagem de núcleos, e permitiu uma redução do consumo de energia para amplificadores ópticos em linha, melhorando a eficiência energética de OTNs futuros, "Morioka diz.
No entanto, não se trata apenas de guias de onda:as operadoras de telecomunicações também precisam ser capazes de alocar e otimizar dinamicamente recursos extras de rede, enquanto mantém a qualidade, para atender à demanda crescente, como uma nação inteira querendo assistir ao final de 'Game Of Thrones' em streaming de vídeo de uma só vez, por exemplo. Assim, a NTT desenvolveu um hardware óptico programável que permite alta flexibilidade, OTNs escaláveis e adaptáveis a serem construídos.
Luz programável
Um testbed SAFARI foi desenvolvido e construído compreendendo novas óticas que permitem adicionar, bloqueando, passagem ou redirecionamento de feixes de luz em uma rede de fibra sob controle de software. Esta rede programável "pode ser controlada de forma adaptativa e gerenciada em resposta às demandas de tráfego reais por uma entidade central, "explica Morioka. A programabilidade do OTN também foi testada em experimentos projetados para garantir que seja adequado para atender às necessidades de transmissão de fibra multicore nas redes do futuro.
Com o SAFARI não definido para implantação até meados da década de 2020, não há comercialização imediata planejada para a tecnologia. Mas, graças a este projeto de pesquisa de sucesso, os setores de telecomunicações europeu e japonês estarão prontos quando chegar a hora.
"SAFARI entregou tecnologia líder mundial, demonstradores de rede e experimentos de sistema com recorde mundial e os primeiros do mundo, propriedade intelectual conjunta e parcerias que durarão muito no futuro, "conclui Morioka.