Estudo envolvendo o cálculo dos limites de capacidade de transmissão de futuros sistemas de fibra óptica submarina, coordenado pelo professor Darli Mello, do Departamento de Comunicações da Faculdade de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação (FEEC) da Unicamp, deu origem ao artigo “Capacity Limits of Space-Division Multiplexed Submarine Links Subject to Nonlinearities and Power Feed Constraints”, a ser apresentado em março na Optical Fiber Communications Conference (OFC), evento organizado anualmente pela Optical Society of America (OSA) e realizado este ano na Califórnia (USA). Trata-se do principal encontro de nível mundial na área de comunicação por fibras ópticas, que deve contar este ano com mais de dez mil participantes.
O artigo, cujo primeiro autor é o aluno de iniciação científica Omar Domingues da FEEC, tem como coautores, além do docente, Reginaldo Silva, representante da empresa nacional Padtec de Campinas, uma das líderes em tecnologia de comunicações ópticas, o pesquisador Sercan Arik e o professor Joseph Kahn, um dos maiores especialistas em comunicações ópticas em nível mundial, ambos da Universidade de Stanford (EUA). O projeto foi realizado no laboratório COMLAB da FEEC, coordenado pelo professor Dalton Arantes, e contou com o apoio da Fapesp.
A publicação apresenta uma análise da capacidade de enlaces de fibra óptica submarina e propõe método para avaliar os limites teóricos de capacidade de transmissão de dados desses sistemas.
Os desafios
Com a proliferação de data centers em países de todos os continentes, o tráfego de dados pela Internet tem crescido exponencialmente, ameaçando de esgotamento a capacidade de transmissão das fibras ópticas atualmente disponíveis nos cabos terrestres e submarinos, utilizadas aos pares para envio e retorno dos sinais. Esse crescimento exponencial está próximo de inviabilizar os sistemas existentes e impõe o estudo de soluções. A instalação de novos cabos seria uma possibilidade, embora cara, principalmente quando se tratam de cabos submarinos, instalados nos fundos dos oceanos, que além de suportarem menor número de pares de fibras têm custos muito maiores que os sistemas terrestres.
Outro complicador dos enlaces submarinos é a de que o sinal tem que ser amplificado a cada cerca de 50 km. Para tanto os amplificadores aí colocados devem ser alimentados por uma corrente elétrica, conduzida através de um cabo de cobre que segue paralelamente às fibras ópticas ao longo de toda a quilometragem, que pode atingir até 15 mil km. Como ocorrem consumo e dissipação de energia ao longo desse circuito, o sistema deve ser submetido a um potencial elétrico de partida adequado que, além de ser suficientemente alto para garantir a fidedignidade dos sinais, não degrade as propriedades elétricas e mecânicas do cabo.
Nos sistemas terrestres esse problema não existe porque os amplificadores são abastecidos localmente sem necessidade de um condutor elétrico axial. Portanto, o sistema de alimentação elétrico nos cabos submarinos tem que garantir a potência necessária para a alimentação de todos os amplificadores.
O problema, enfatiza Darli, é que a necessidade de um número crescente de fibras nos cabos, exige uma tensão de alimentação suficientemente alta na extremidade para garantir as amplificações adequadas de forma a preservar os sinais ao longo de todo o sistema.
Em vista disso, esclarece o docente: “Nosso estudo se concentrou em descobrir qual é a capacidade máxima que um sistema submarino de fibra óptica suporta, dadas as restrições de alimentação elétrica do cabo. Nos sistemas atuais, à medida que se duplica a quantidade de fibras, duplicam-se igualmente suas capacidades. Mas se chegará a uma situação tal que, se não houver uma potência elétrica suficiente no sistema, essa variação não será mais linear e aumentará menos, por exemplo, apenas 30%”. O trabalho consistiu, pois, através da utilização de métodos numéricos, em avaliar o limite teórico no aumento da capacidade de transmissão de um sistema submarino que encontra limitação no equipamento de fornecimento de energia elétrica.
Perspectivas
Nos sistemas existentes, a tecnologia empregada ainda não é suficiente para que se atinja o limite teórico de capacidade que está sendo calculado no estudo, o que pode vir a ser alcançado no médio prazo com o avanço da tecnologia. Os resultados expostos no artigo devem auxiliar projetistas de rede a escolher o conjunto de técnicas mais adequado para se alcançar a capacidade, considerando questões de custo e complexidade.
Nesse sentido, o mesmo grupo de pesquisadores acaba de produzir paper a ser submetido a um periódico em que avaliam tecnologias de transmissão. O docente resume: “No trabalho a ser apresentado na OFC calculamos o limite teórico de capacidade em função das restrições de alimentação de potência elétrica. Neste segundo artigo, sugerimos as melhores tecnologias para alcançar esses limites”.
