A sede insaciável pela banda larga desencadeada por novos serviços de comunicação, como 5G, vídeo 8k de ultra-alta densidade e conectividade em nuvem em hiperescala, tem levado a infraestrutura de telecomunicações a estudar novas maneiras de aumentar a capacidade de redes de transmissão, como também reduzir a latência para serviços em tempo real. No coração das redes de transmissão de alta velocidade está a inovação de sistemas de transmissão óptica ultra eficientes. Estes estão em constante busca para exceder os limites de capacidade, alcance e eficiência espectral. Em 2010, por exemplo, a chegada da tecnologia coerente e do processamento digital de sinais (DSP) trouxe consigo novas portadoras de ondas, como 100G, 200G, 400G e a mais recente 600G. Para a América Latina, esses avanços significaram um salto significativo na capacidade de aproveitar a infraestrutura de fibra na planta externa, a fim de aumentar as capacidades de largura de banda de forma mais eficiente. Com a chegada dessas tecnologias ao território, também foi catapultado o surgimento de data centers e redes de conteúdo. Em 2020, a necessidade de estar conectado por velocidades ainda maiores é inerente e, portanto, a necessidade de invenção deu origem a uma nova tecnologia para aproveitar o poder da luz.
O caminho para 800G
Este ano representa um marco importante na transmissão óptica de alto desempenho com a chegada da quinta geração da tecnologia DSP, capaz de transmitir 800G por segundo através de um único comprimento de onda na fibra óptica. Como pioneiros da tecnologia de integração vertical para dispositivos ópticos e líderes em tecnologias DSP, estamos orgulhosos de demonstrar as capacidades desta nova geração em uma implantação em campo de um comprimento de onda de 800G ao longo de 950 km. Este teste foi realizado na rede de uma grande operadora nos Estados Unidos em sua rede de produção.
Figura 1: O caminho para a quinta geração, 800G enfrenta desafios tecnológicos de modulação de ordem muito alta a taxas de transmissão bastante elevadas. (Fonte: Cignal Ai)
A transmissão de 800G usando 96Gbaud é um recorde mundial em telecomunicações e representa um avanço significativo em direção à meta de reduzir o custo por bit. Essa tecnologia permite que as operadoras resolvam a necessidade de largura de banda, mantendo ou melhorando os níveis de eficiência espectral, aumentando assim a fonte de receita de seus serviços.
Os números por trás do transporte de dados com baixo custo por bit
Nos mercados latino-americanos, a concorrência tem corroído os preços e as operadoras tem sido forçadas a criar novos modelos de negócios para reduzir o custo da adesão ao TCO (Custo Total de Propriedade). As tarifas de serviços na América Latina são uma das mais baixas do mundo, graças à estratégia de preços disruptiva entre os concorrentes do território. Isso tem levado as operadoras a maximizar o retorno do investimento das fibras implantadas, de modo que a implementação de novas tecnologias ópticas coerentes tem sido o foco das atenções nos últimos anos.
Embora cada geração da tecnologia prometa ter um custo por bits mais baixo, transmissões como a de 800G exigem que os projetos de módulos tenham tolerâncias extremamente rígidas, resultando na necessidade de técnicas de processamento digital altamente avançadas. Talvez os avanços mais significativos estejam no uso de fosfeto de índio InP (indium posphide)para a fabricação de circuitos integrados fotônicos. Estes permitem que múltiplas funções ópticas sejam executadas em um único circuito integrado. Essa tecnologia nos permitiu desenvolver tecnologias como as subportadoras Nyquist e PCS (Probabilistic Constellation Shaping), com as quais uma maior capacidade por transportadora pode ser entregue, aumentando também a eficiência espectral e mantendo o alcance.
Ao contrário dos sinais ópticos tradicionais que sofrem penalidades mais altas à medida que a taxa de transmissão aumenta, as subportadoras Nyquist separam o sinal em várias portadoras com uma taxa de transmissão mais baixa usando o processador coerente no transmissor. Essas subportadoras de baixa taxa de transmissão sofrem menos com as penalidades não lineares da transmissão óptica, aumentando o desempenho do dispositivo óptico em distâncias maiores e em espaçamento espectral mais reduzido. A PCS (Modelagem por constelação probabilística) é uma técnica que também nos permite otimizar a modulação do sinal, fornecendo taxas de adaptabilidade altamente granulares e ganhos na eficiência energética. Essas duas tecnologias são os alicerces da nova era da transmissão óptica de 800G.
Aprendemos que a única maneira de obter um dispositivo fotônico capaz de incorporar estas tecnologias junto com um DSP suficientemente avançado é incorporar ambos em um único pacote integrado. Em altas taxas de transmissão, as tolerâncias entre esses dispositivos são medidas em femtossegundos, para que os fabricantes especialistas em integração vertical de sistemas tenham uma clara vantagem no desenvolvimento e inovação desta tecnologia. Esta é a razão pela qual existem poucos fabricantes no mercado que podem desenvolver essa tecnologia.
Menor potência, mais alcance, mais largura de banda na mesma fibra. É por isso que a quinta geração permite uma eficiência ainda maior nos modelos de negócio das operadoras latino-americanas.
Um passo para o futuro.
Está comprovado que a tecnologia de transmissão óptica coerente continuará sendo o componente fundamental para a infraestrutura de rede à medida que aplicativos que exigem maior largura de banda e baixa latência são desenvolvidos. Quando a quinta geração de óptica coerente 800G chegar ao mercado até o final de 2020, o setor verá aplicações com maior retorno sobre o investimento (ROI) e flexibilidade na implantação de redes de transmissão óptica. A América Latina está pronta para a chegada desta nova geração.
Andres Madero – Diretor de desenvolvimento de Arquitetura para Fornecedor de Serviços e de Desenvolvimento de Negócios da América Latina na Infinera.
