Michael Stanton - Artigos

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08/01/2001
• Redes óticas - a última fronteira

Avanços em quatro tecnologias são básicos para explicar a revolução de comunicação e de informação que está mudando o mundo em que vivemos: rádio, fibra ótica, microeletrônica e software. O papel do rádio é evidente no enorme sucesso da telefonia móvel, e seus sucedâneos que já vêm aparecendo. A fibra ótica, que vem substituindo o uso de cabos metálicos na infra-estrutura de telecomunicações desde os anos 1970, aumenta potencialmente a capacidade e confiabilidade desta. Porém, ambas estas tecnologias de transmissão dependiam da microeletrônica e software para permitir sua fruição, pois os equipamentos usados nas redes de rádio e de fibra ótica continuam sendo eletrônicos.

Os últimos 15 anos têm acompanhado uma enorme melhoria no aproveitamento das fibras óticas usadas. Em 1988, a NSFNET foi a primeira rede de dados a usar transmissão ótica de longa distância, e o então backbone da Internet migrou de 56 kbps (quilobits por segundo: 1 kbps = 1000 bps) para 1,5 Mbps (megabits por segundo: 1 Mbps = 1000 kbps), um aumento de banda de quase 30 vezes. Dois anos depois, teve outro aumento de 30 vezes, quando se migrou esta vez para 45 Mbps. Desde então, os aumentos têm sido constantes: 155 Mbps (em 1992), 622 Mbps, 2,4 Gbps (gigabits por segundo: 1 Gbps = 1000 Mbps), 10 Gbps (no ano 2000). Este avanços contínuos são fruto do desenvolvimento de interfaces eletrônicas cada vez mais rápidas, que podem ser usadas pelos equipamentos eletrônicos para se comunicar através da fibra ótica. Qual é o limite para este processo?

Segundo os estudiosos da tecnologia, a capacidade de transmissão máxima de uma única fibra ótica é em torno de 25 Tbps (terabits por segundo: 1 Tbps = 1000 Gbps), ou seja 25.000.000.000.000 bps. (Para compreender o que significa este número, um cálculo rápido e aproximado mostra que a capacidade de uma única fibra ótica acomodaria o tráfego gerado pelo uso simultâneo de mais de 80% dos 1 bilhão de telefones fixos da planeta hoje!) Vê-se que, apesar do constante aumento da velocidade das interfaces eletrônicas, chegamos a apenas 0,04% da capacidade teórica da fibra já em uso. Que desperdício! Porém, há outros fatores em jogo. Uma interface eletro-ótica destas utiliza como fonte de sinal ótico um laser que transmite luz de uma única cor (ou comprimento de onda). Intuitivamente, esperaríamos que dá para transmitir simultaneamente pela mesma fibra sinais codificados em duas cores diferentes. Não seria difícil combinar estes dois feixes de luz, e separá-los no destino. Estaríamos "multiplexando" a fibra, duplicando a efetiva taxa de transmissão pela fibra, ao custo da duplicação de equipamentos nas pontas. A genialidade desta idéia foi levada longe, e hoje é possível realizar multiplexação numa única fibra de até 160 feixes de luz de cores diferentes, numa técnica conhecida como DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). A combinação de DWDM de 160 vezes, com (160) equipamentos de 10 Gbps a cada ponta, eleva a efetiva taxa de transmissão na fibra para 1,6 Tbps, em torno de 6% do limite teórico. Muito melhor!

Deve-se notar que, a princípio, o cabo de fibras é a mesma que já havia sido instalado antes do início desta escalada para as redes de terabits. Portanto, quem já possui infra-estrutura de fibra ótica instalado, desde que seja do tipo monomodo (sinalização com laser - normalmente usado para longas distâncias) está em boas condições de aproveitar seu investimento. O único senão seria o custo de investir em todos estes equipamentos eletrônicos que precisam ser replicados 160 vezes. O custo maior cairia nos equipamentos de comutação nos núcleos das grandes redes, onde o tráfego é chaveado da interface de chegada para a interface apropriada de saída, para seguir viagem para seu destino. Hoje são neste pontos de comutação que os dados chegam em forma de luz, e são convertidos para impulsos elétricos, processados e despachados novamente como luz. É claro que este trabalho de conversão entre os domínios ótico e elétrico é um desperdício de tempo, o que limita a taxa de transmissão possível.

Porém existe (ou existirá) a alternativa da rede (totalmente) ótica, onde os equipamentos no núcleo das redes dispensaria totalmente o uso de eletrônica, pelo menos para tratamento de dados, e faria a comutação dos dados por meios puramente óticos. Redes óticas vem se incluindo entre as previsões dos futurólogos há vários anos. Hoje em dia, as pesquisas do assunto estão mais consistentes, e é de se esperar a demonstração em breve de equipamentos com estas capacidades. Nos EUA já se fala em instalar uma rede ótica de alcance nacional entre 2003 e 2004, e em estendê-la para dentro de regiões metropolitanas e até as rede locais em seguida. Uma das técnicas de fazer isto seria combinar os equipamentos de comutação com interfaces DWDM, e voltaria à velha noção da telefonia de circuitos fim a fim, alocando-se um canal dedicado entre cada par de comutadores. Aqui, cada canal destes corresponderia a um comprimento de onda (cor) usado por DWDM no enlace, e para viabilizar a comutação ótica, teria que ser fácil, rápido e barato mudar a cor de uma feixe de dados que está chegando ao comutador, antes de retransmiti-lo no próximo enlace.

Segundo alguns comentaristas, a unidade de banda ocupada por um feixe de dados destes seria em torno de 60 Gbps. Isto vai criar um outro desafio, esta vez para o pessoal de computação, pois esta velocidade é hoje muito grande para injetar num computador para processamento. Porém, será o que será entregue pelas redes, e não é difícil ver que será concorrida a disputa para encontrar soluções para tornar reais os benefícios das redes óticas, e para seu inventor posicionar-se bem para atender este mercado, realmente a última fronteira, até aqui previsível, para as redes de alta velocidade.