NEC, NTT e Fujitsu dão passo importante para a comercialização de tecnologia de transmissão ótica a 400Gbps Sucesso em teste de transmissão ótica a velocidade ultra rápida até 10.000km de distância

Lisboa, 15 de Outubro de 2014 - A NEC Corporation, a NTT Corporation e a Fujitsu Limited anunciaram terem conseguido realizar com sucesso um teste de transmissão a velocidades na ordem dos 400Gbps/canal, utilizando a mais avança tecnologia de transmissão ótica digital coerente do mundo (*1), representando um passo importante em direção à sua comercialização. O teste validou a transmissão de sinais de 12,4-24,8Tbps sobre fibra ótica, resultantes da multiplexagem por divisão de comprimento de onda de até 62 canais de 400Gbps, com diferentes capacidades para cada método de modulação, a distâncias variando entre algumas centenas de quilómetros e 10.000km.

 

Com a implementação desta tecnologia num transceiver ótico, quadruplicou-se a capacidade de transmissão sobre fibra ótica já instalada, permitindo a construção das mais avançadas redes core do mundo com capacidade para lidar com transmissões de vídeo de ultra alta definição e com o crescimento generalizado do tráfego gerado pelas comunicações «machine-to-machine» (M2M).

 

Com base nestes resultados, as três empresas irão acelerar os seus esforços para comercializar a tecnologia de transmissão ótica de 400Gbps. Esta iniciativa de investigação e desenvolvimento foi promovida e patrocinada pelo Ministério da Administração Interna e das Comunicações (MIC) do Japão, como parte do seu programa para a Investigação e Desenvolvimento de Redes de Velocidade Ultra Rápida e de Redes Fotónicas Amigas do Ambiente.

 

Enquadramento

Para acomodar o crescimento explosivo no tráfego de comunicações de dados resultante da adoção generalizada dos smartphones e do acesso em fibra ótica até à casa do cliente, o mercado está a progredir no sentido de aumentar o número de sistemas de transmissão ótica de 100Gbps que utilizam tecnologia digital coerente.

 

A NTT, a NEC, e a Fujitsu têm promovido a investigação e desenvolvimento da tecnologia ótica digital coerente de 100Gbps como parte dos programas do MIC para a Investigação e Desenvolvimento de Tecnologias de Sistemas de Transmissão Ótica de Alta Velocidade (ano fiscal de 2009) e Investigação e Desenvolvimento de Tecnologias Óticas «Edge Node» de Velocidade Ultra Rápida (ano fiscal 2010-2011). Os resultados destas iniciativas de desenvolvimento estão atualmente a ser integrados por cada uma destas empresas tendo por objetivo a sua disseminação pelas redes óticas em todo o mundo. Além disso, o DSP coerente (*2) utilizado nestes programas detém atualmente a maior quota de mercado a nível mundial.

 

No entanto, a crescente exploração do big data e o crescimento das comunicações M2M conduziram não só a maiores volumes de dados como também a uma maior diversificação dos mesmos, criando a necessidade de implementar redes core óticas de próxima geração capazes de transmitir os dados a velocidades ultra rápidas e de forma flexível e económica. Nesse sentido, a NTT, a NEC e a Fujitsu comprometeram-se no ano fiscal de 2012 a realizar o «Projeto de Investigação e Desenvolvimento para Redes de Velocidade Ultra Rápida e Redes Fotónicas Amigas do Ambiente», um programa de investigação patrocinado pelo MIC, tendo já dado passos importantes na Investigação e Desenvolvimento conjuntos da mais avançada tecnologia do mundo, para a transmissão ótica digital coerente de 400Gbps/canal.

 

Resultados

As principais tecnologias que possibilitaram a transmissão ótica a uma velocidade ultra rápida de 400Gbps/canal são as seguintes.

1. Tecnologia de modulação/desmodulação adaptativa de 400Gbps extremamente flexível (*3)
   Além da modulação QPSK, utilizada nas atuais transmissões de 100Gbps, que assenta em parâmetros de fase e quadratura da luz para o transporte da informação, foram também utilizadas a modulação 8 QAM e a modulação 16 QAM, que assentam em parâmetros de fase e de amplitude das ondas óticas para aumentar o volume de dados de informação transportados, combinadas com a multiplexagem de subportadora (*4) potenciada pela tecnologia de compressão do espectro designada por filtragem de Nyquist (*5). A mais avançada transmissão ótica de 400Gbps foi realizada com recurso a estas tecnologias, permitindo a transmissão de um volume de informação muito maior em comparação com os métodos convencionais.
   Em particular, em resposta às caraterísticas das ligações de transmissão ótica, as empresas, no que respeita à tecnologia de modulação/desmodulação adaptativa que potencia a utilização eficiente dos recursos da rede ótica, através da seleção do tipo de modulação mais adequada à qualidade da ligação, desenvolveram o primeiro algoritmo do mundo que pode ser implementado num circuito eletrónico, incluindo uma modulação 8 QAM. A transmissão de capacidades de 10 - 20Tbps por cada «core» de fibra ótica a distâncias entre os 500km e os 1.500km, foi realizada com sucesso, o que não era possível até agora, mesmo com as modulações QPSK e 16 QAM. Consequentemente, o mesmo hardware pode suportar diversos tipos de modulação/desmodulação adaptados às condições da linha de transmissão, tais como a distância de transmissão, permitindo uma rede muito adaptável e flexível.

 

2. Função de compensação utilizando o processamento de sinal «digital backward propagation» (*6), permitindo transmissões a longa distância
   Para realizar transmissões óticas de 400Gbps a velocidades ultra rápidas e a longas distâncias, é necessário compensar as complexas distorções de onda causadas pelos efeitos óticos não lineares causados pelas alterações do índice de refração da fibra ótica, conforme a intensidade do sinal ótico, à medida que os sinais óticos de elevada potência entram na fibra ótica. Caso contrário, estas distorções limitariam a potência dos sinais óticos que entram na fibra ótica.

Até agora, porém, era difícil compensar os efeitos óticos não lineares dos sinais de modulação multinível dentro da fibra ótica porque a escala extremamente elevada do circuito tornava difícil a sua implementação. Este tem sido o principal fator limitador a impedir o aumento da distância de transmissão.

 

Para superar este problema, as empresas desenvolveram o processamento de sinal «digital backward propagation», o qual, através de melhorias introduzidas nos algoritmos e no desenho dos circuitos, permitiu reduzir de forma dramática o volume de cálculos, permitindo a implementação do circuito e a compensação dos efeitos óticos não lineares. Desenvolveram também tecnologia para estimar a dispersão cromática, permitindo obter estimativas dos valores da dispersão cromática para 10.000km de fibra ótica, fenómeno em que os desfasamentos se diferenciam para cada frequência numa fibra ótica. Além disso, foi utilizado um código de correção de erros MSSC-LDPC (*7) de elevado desempenho, para aumentar ainda mais as distâncias de transmissão. Com estas tecnologias, a quantidade de equipamentos necessária para a transmissão a longa distância pode ser reduzida, sendo expectável menor consumo elétrico por parte da rede.

 

Através da combinação destas tecnologias, a NTT, a NEC, e a Fujitsu realizaram com sucesso testes de transmissão «straight-line» (*8) até 10.000km, com regeneração por meios óticos, numa instalação que emulava uma ligação de transmissão por cabo submarino, e até 3.000km, também com regeneração por meios óticos, numa instalação que emulava uma ligação de transmissão terrestre. Confirmaram também a viabilidade das funções necessárias para a implementação prática dos algoritmos que permitem a implementação de circuitos. Estes testes de transmissão foram baseados em investigações realizadas em conjunto com o Instituto Nacional de Informação e de Tecnologia de Comunicações (NICT) do Japão, utilizando equipamento de teste do NICT.

 

Planos Futuros

Com base nestes resultados as empresas continuarão a acelerar o desenvolvimento da tecnologia de transmissão ótica de 400Gbps, por forma a rapidamente atingir a sua comercialização, com o objetivo de criar a rede ótica mais avançada do mundo, que faculte flexibilidade em conjunto com velocidades ultra rápidas e um baixo consumo energético. Além disso, colaborarão com instituições dentro e fora do Japão com o objetivo de implementar as suas inovações à escala global.

 

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Glossário e Notas

 

1. Tecnologia de transmissão ótica digital coerente
Um método de transmissão ótica de próxima geração que combina a receção coerente e o processamento digital de sinal. Além da otimização da utilização de frequências através de métodos de modulação tais como a multiplexagem por divisão da polarização e a modulação de fase, esta tecnologia permite melhorias significativas na sensibilidade dos recetores.

 

2. DSP coerente
Um circuito de processamento digital de sinal (DSP) utilizado em transmissões óticas digitais coerentes. Converte os dados analógicos em digitais e executa diversos processamentos de sinal.

 

3. Modulação/desmodulação adaptativa
Tecnologia que permite a operação eficiente dos recursos das redes óticas através de melhorias na qualidade das ligações, configurando o método de modulação/desmodulação mais adequado às caraterísticas da rede ótica.

 

4. Multiplexagem de subportadora
Um método de configurar um canal de elevada velocidade através da multiplexagem densa de várias frequências de sinais óticos, praticamente sem deixar lacunas.

 

5. Filtragem Nyquist
Tecnologia de filtragem que permite condensar a ocupação do espectro do sinal para metade sem comprometer a qualidade do mesmo.

 

6. «Digital backward propagation»
Tecnologia que simultaneamente converte os sinais óticos recebidos em sinais digitais, compensando em seguida as distorções lineares e não lineares na fibra ótica através da inversão virtual da transmissão utilizando o processamento digital de sinal.

 

7. MSSC-LDPC («Multiple-Structured Spatially Coupled type Low-Density Parity-Check»)
Um código único de verificação de paridade de baixa densidade, constituído por uma estrutura disposta de forma regular na matriz de verificação de paridade e designada por «multiple spatially-coupled type», que evita os fatores causadores da degradação de desempenho na matriz de verificação de paridade. (K. Sugihara, et al., OFC/NFOEC2013, OM2B.4, março de 2013)

 

8. «Straight-line»
Para os testes de transmissão a longa distância existem os testes «straight line» e os testes «recirculation loop». Em contraste com os testes «loop» («em circuito fechado»), em que uma extensão relativamente curta de fibra ótica é «looped» e um sinal é transmitido várias vezes através da mesma fibra para perfazer a distância da transmissão, os testes «straight-line» utilizam fibra ótica de um comprimento igual à distância da transmissão. Os testes «straight-line» dão resultados mais aproximados aos das linhas de transmissão reais.

 

Sobre a NEC

A NEC Corporation é uma empresa líder na integração das tecnologias de informação e de rede que beneficiam as empresas e as pessoas em todo o mundo. Ao proporcionar uma combinação de produtos e soluções que em conjunto utilizam a experiência da empresa e os seus recursos globais, as tecnologias avançadas da NEC vão ao encontro das necessidades complexas e sempre em mudança dos seus clientes. A NEC traz mais de 100 anos de perícia na inovação tecnológica para capacitar as pessoas, as empresas e a sociedade. Para mais informações, visite a NEC em http://www.nec.com.

 

Sobre a NTT

A NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) é a maior empresa de serviços globais de TI e de telecomunicações do mundo. As origens da empresa remontam à introdução, há mais de 100 anos, do telégrafo no Japão e a empresa está hoje centrada na inovação na cloud, na mobilidade, nas redes e nas comunicações. No ano fiscal que terminou em 31 de março de 2014, a empresa teve receitas operacionais de 112 milhares de milhão de dólares americanos e emprega mais de 240.000 pessoas em todo o mundo. As filiais da empresa incluem Empresas de Comunicações Regionais: a NTT EAST, e a NTT WEST; Empresas de Comunicações Móveis: a NTT DOCOMO; Empresas de Comunicações a Longa Distância e Internacionais: a NTT Communications e a Dimension Data; e Empresas de Comunicações de Dados: a NTT DATA. Para mais informações, visite http://www.ntt.co.jp/index_e.html.

Sobre a Fujitsu

A Fujitsu é uma empresa japonesa líder em tecnologias de informação e comunicação (TIC) que oferece um leque completo de produtos, soluções e serviços de tecnologia. Aproximadamente 162.000 colaboradores da Fujitsu apoiam os clientes em mais de 100 países. Utilizamos a nossa experiência e o potencial das TIC para moldar o futuro da sociedade em conjunto com os nossos clientes. A Fujitsu Limited (TSE: 6702) registou receitas consolidadas de 4,8 trilhões de ienes (46 milhares de milhão de dólares americanos) no ano fiscal que terminou em 31 de março de 2014. Para mais informações, veja http://www.fujitsu.com.

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