A recente conquista no campo das telecomunicações ópticas foi a transmissão sem repetidores de 8x100G sobre uma perda de 92,7 dB, utilizando uma fibra de ultrabaixa perda com uma área efetiva de 150 μm². Esse recorde foi demonstrado na conferência SubOptic 2023, ocorrida em Bangcoc em março de 2023. Este artigo explica como esse recorde foi alcançado, detalhando os termos técnicos envolvidos.
Introdução
A transmissão de dados por fibras ópticas é essencial para a comunicação moderna, especialmente em longas distâncias. A capacidade de transmitir grandes quantidades de dados sem a necessidade de repetidores (dispositivos que amplificam o sinal) é um marco significativo, reduzindo custos e complexidade.
Componentes Chave
- Fibra de Ultra-Baixa Perda: A fibra utilizada possui uma área efetiva (A_eff) de 150 μm². A área efetiva é a seção transversal da fibra que efetivamente transporta a luz. Uma maior A_eff reduz a densidade de potência, diminuindo os efeitos não lineares que podem distorcer o sinal.
- ROPA (Remote Optically Pumped Amplifier): Amplificadores ópticos remotamente bombeados são usados para aumentar o sinal sem a necessidade de eletrônica ativa ao longo do caminho. Eles são bombeados por lasers de alta potência em comprimentos de onda específicos.
- Modulação Avançada: A modulação híbrida em domínio de frequência de 8 dimensões (8D) foi utilizada. Este método combina várias técnicas de modulação para aumentar a eficiência espectral e a robustez do sinal contra distorções.
- Transponders Coerentes: Dispositivos que convertem sinais elétricos em ópticos e vice-versa, utilizando técnicas avançadas de processamento de sinal digital (DSP) para melhorar a qualidade do sinal.
Metodologia
- Configuração do Link: O experimento utilizou uma fibra de 150 μm² para a maior parte do trajeto, com segmentos de fibra de 125 μm² para comparação. A fibra de 125 μm², apesar de ter uma área efetiva menor, apresentou menor perda por quilômetro, permitindo uma transmissão eficiente em distâncias comparáveis.
- Amplificação: Os ROPAs foram bombeados por lasers de 5W em comprimentos de onda de 1420 nm e 1485 nm. A potência do laser foi ajustada para maximizar a amplificação sem introduzir ruído excessivo.
- Modulação e DSP: A modulação 8D combinada com técnicas de compensação de não linearidades e média de subportadoras permitiu uma transmissão eficiente e robusta. A taxa de símbolo utilizada foi de 70 ou 96 Gbaud, dependendo do experimento.
Resultados
A transmissão de 8x100G foi bem-sucedida sobre uma perda de 92,7 dB, estabelecendo um novo recorde. A fibra de 125 μm² também demonstrou excelente desempenho, com uma perda de 90,8 dB, correspondendo a uma distância de 614 km.
Conclusão
Este recorde foi alcançado através da combinação de fibras de ultrabaixa perda, amplificação óptica avançada e técnicas de modulação sofisticadas. A pesquisa sugere que a fibra de 125 μm² pode ser preferível para aplicações futuras devido à sua melhor tolerância a dobras e menor diâmetro externo.
Termos Técnicos Explicados
- Área Efetiva (A_eff): Seção transversal da fibra que efetivamente transporta a luz.
- Decibel (dB): Unidade de medida utilizada para expressar a relação de potência entre dois sinais, especialmente na transmissão óptica. Ele é frequentemente usado para quantificar perdas ou ganhos de sinal ao longo de um link de fibra óptica. Para mais informações, confira este vídeo explicativo.
- Gbaud: Unidade de medida que representa a taxa de símbolos por segundo em uma transmissão de dados. Cada símbolo pode carregar múltiplos bits de informação, dependendo do esquema de modulação utilizado. A taxa de Gbaud é crucial para determinar a largura de banda e a eficiência de uma comunicação óptica, influenciando diretamente a capacidade de transmissão de dados.
- Modulação 8D: Técnica de modulação que utiliza oito dimensões para aumentar a eficiência espectral e a robustez do sinal.
- ROPA: Amplificador óptico remotamente bombeado, utilizado para amplificar sinais em longas distâncias sem a necessidade de eletrônica ativa.
- Transponder Coerente: Dispositivo que converte sinais elétricos em ópticos e vice-versa, utilizando técnicas avançadas de processamento de sinal digital.
Este avanço representa um passo significativo na capacidade de transmissão de dados em longas distâncias, prometendo reduzir custos e melhorar a eficiência das redes de comunicação óptica.
