Redes Totalmente Ópticas

O aumento nas taxas de transmissão de dados, principalmente na Internet, tem exigido das redes dos Provedores mais eficiência e uma maior capacidade para suportar tanta informação. Este aumento decorre, em boa parte, da necessidade de suportar novas aplicações em banda larga, como a própria Internet, streaming, VoIP, entre outras.

Os esforços de pesquisa têm sido orientados para a busca de sistemas de transmissão com maior eficiência e alcance e utilizando menor número de equipamentos para baratear sua manutenção. Um importante desafio enfrentado no desenvolvimento dos sistemas ópticos é a chamada barreira eletrônica.

Essa barreira se refere a limitação dos sistemas ópticos não ser causada pela banda passante da fibra óptica ou da fonte luminosa utilizada, mas pelos componentes eletrônicos usados para o processamento dos sinais. O fato é que a capacidade máxima de transmissão da fibra óptica como a conhecemos ainda é desconhecida, pois ainda existem limitações tecnológicas impostas pelos equipamentos eletrônicos que codificam os pulsos luminosos.

Pesquisadores estimam a capacidade máxima de transmissão para as atuais fibras ópticas em torno de 25Tbps a 50Tbps (terabits por segundo: 1Tbps = 1000Gbps), por fibra. Para compreender o que isso significa, um cálculo aproximado mostra que a capacidade de uma única fibra óptica poderia acomodar o tráfego gerado pelo uso simultâneo de cerca de 800 milhões de telefones fixos. Cabe aqui observar que, apesar dos constantes aumentos nas velocidades das interfaces eletrônicas, os sistemas ópticos mais modernos chegam a apenas 0,04% da capacidade teórica das fibras atualmente em uso.

Os primeiros sistemas de comunicação óptica utilizavam a fibra apenas em aplicações ponto-a-ponto, normalmente no ambiente do backbone das operadoras de telecomunicações. O panorama atual é diferente e já existe uma boa disponibilidade de redes ópticas nos ambientes dos ISP’s combinadas com uma infraestrutura de cabos metálicos nos pontos de acesso até os usuários, principalmente nos centros urbanos.

As técnicas de transmissão tradicionalmente usadas nas redes ópticas envolvem algumas forma de multiplexação e a transmissão ocorre em um determinado comprimento de onda, simbolizado pela letra grega lambda (). O esquema mais utilizado atualmente para aproveitar a largura de banda disponível nas fibras ópticas e transportar a informação com mais eficiência é a Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda ou WDM (Wavelength-Division Multiplexing).

Este esquema transforma uma única fibra física em várias fibras virtuais, cada uma transportando os sinais em um comprimento de onda diferente, independente do formato dos dados transmitidos.

 

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A grande maioria das redes ópticas atuais utiliza mecanismos de conversão eletro-óptica que possibilitam o roteamento dos sinais ao nível eletrônico, mas que também são responsáveis por adicionar atrasos, além de encarecer os equipamentos de comunicação. O processamento dos sinais ao nível do transmissor e do receptor óptico é, em geral, feito eletricamente.

Dessa forma, os esquemas de comutação utilizados nessas redes são baseados em circuitos eletrônicos que não são capazes de prover a velocidade necessária exigida pela demanda. A limitação desses sistemas ópticos se acentua nos pontos de comutação da rede onde se faz necessária uma conversão dos impulsos de luz em impulsos elétricos, ou seja, a informação chega em forma de luz e, em seguida, é convertida para impulsos elétricos, processados e convertidos novamente como luz.

Como a tarefa de conversão entre os domínios óptico e elétrico gera retardos limitando a taxa de transmissão do sistema, as novas tecnologias de redes ópticas buscam resolver esse problema ao realizar a comutação ou roteamento somente ao nível óptico, eliminando o overhead da conversão optoeletrônica.

Nessas redes totalmente ópticas os equipamentos do núcleo da rede dispensam a conversão eletrônica (pelo menos para tratamento dos dados), executando a comutação da informação por meios puramente ópticos.

Com o desenvolvimento de dispositivos de óptica integrada, que permitem o roteamento e o processamento de sinais exclusivamente no domínio óptico, as novas redes de comunicação passam a oferecer elevada capacidade em termos de largura de banda, comutação e transmissão totalmente executada por dispositivos puramente ópticos e, tecnologicamente, estas redes possibilitam um salto bastante significativo no que diz respeito à capacidade de tráfego, que se espera venha a atingir brevemente os Terabits por segundo.

 

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