Comunicação Óptica sem Fibra Óptica

 

Quando ouvimos falar sobre comunicação óptica, logo associamos o assunto ao uso de fibra óptica. A comunicação utilizando fibra óptica é realizada através do envio de um sinal de luz codificado, dentro do domínio de freqüência do infravermelho, 1012 a 1014 Hertz, através de um cabo óptico, o qual consiste de um filamento de sílica ou plástico, por onde é feita a transmissão da luz. Ao redor do filamento existem outras substâncias de menor índice de refração, que fazem com que os raios sejam refletidos internamente, minimizando assim as perdas de transmissão. Os sistemas de comunicações baseados em fibra óptica utilizam lasers ou dispositivos emissores de luz (LEDs). Esses últimos são preferidos por serem mais eficientes em termos de potência, e devido a sua menor largura espectral, que reduz os efeitos de dispersão na fibra. Além disso, as fibras ópticas são imunes a interferências eletromagnéticas e a ruídos por não irradiarem luz para fora do cabo. Hoje em dia, as fibras ópticas utilizadas em sistemas podem operar com taxas de transmissão que chegam até 620 Mbps. Apenas para dar uma idéia de grandeza, esta taxa é aproximadamente dez mil vezes a taxa dos modems comumente utilizados pela maioria dos usuários da Internet. Apesar deste breve histórico e dos benefícios oriundos de seu uso, há limitações em termos de tempo e custo na oferta de serviços utilizando comunicação óptica. Para instalar um sistema desses numa cidade, faz-se necessário obter junto ao poder municipal autorização para escavação nas ruas bem como lançamento de cabos a fim de atender a área metropolitana de uma cidade ou ela como um todo. Some-se a esse custo e tempo de tramitação de tal requisição junto a prefeitura, a necessidade de modificar tráfego urbano, a ocorrência de congestionamentos e a remoção de árvores.

Como poderíamos evitar esses transtornos e custos? Resposta: fazendo uso de um sistema de comunicação óptica sem fibra, mais conhecido como free-space optical (FSO) communication ou comunicação óptica sem fio. Esta forma de comunicação possui vantagens econômicas convincentes. Embora esta tecnologia tenha chegado ao conhecimento da população apenas recentemente, sua idéia data de quase trinta anos. Na época, a noção que os sistemas FSO podia prover serviços de conectividade em alta velocidade era vista como algo futurista. Entretanto, a pesquisa desenvolvida naquela época tornou a comunicação óptica sem fio uma realidade, possibilitando a transmissão simultânea bidirecional de dados em taxas na faixa de Gbps em distâncias metropolitanas (de poucos quarteirões a poucos quilômetros). A instalação de sistemas FSO requer menos do que um quinto dos custos necessários aos sistemas que utilizam fibra. Além disso, um sistema FSO pode ser instalado e entrar em funcionamento em um tempo significativamente menor, i.e., em questão de dias. Note que ao utilizar um sistema FSO, permite-se um provedor de serviço de comunicação operá-lo quase imediatamente e, portanto, obter receita ao passo que o(s) concorrente(s) tenta(m) obter autorização junto ao poder municipal para lançar cabos. Diversas são as aplicações dessa tecnologia, tais como:

Extensão de redes metropolitanas já existentes permitindo a conexão de novas redes;
Conexão em alta velocidade entre usuários (finais) e provedores de Internet;
Conectividade entre empresas;
Conexão redundante à fibra óptica provendo segundo link para elevar a confiabilidade;
Tráfego telefônico entre torres de transmissão de telefonia celular e a rede pública.

Até recentemente, esta tecnologia era utilizada primariamente para prover conectividade em alta velocidade entre empresas. Agora, surge como alternativa de baixo custo para oferecer comunicação em redes metropolitanas. Esta tecnologia usa raios infravermelho de baixa potência, os quais não são prejudiciais aos olhos, como meio através do qual a tecnologia óptica sem fio transmite dados através do ar entre os transceptores. Geralmente, eles são instalados nos telhados de edifícios ou próximos à janelas. Dependendo das condições atmosféricas, os transceptores podem atingir distância superiores a poucos quilômetros. Ao contrário de maioria da parte inferior das freqüências do espectro eletromagnético, as freqüências na faixa acima de 300GHz (que inclui o infravermelho) não é licenciada a nível mundial e, portanto, não requer pagamento de taxas pelo uso dessa faixa do espectro. A principal restrição no seu uso deve-se a potência irradiada que não pode exceder os limites estabelecidos no padrão IEC60825-I da International Electrotechnical Commission. Os equipamentos de comunicação óptica atualmente disponíveis operam com lasers de comprimento de onda de 850nm ou 1550nm. Todavia, o laser de 1550nm, embora mais caro, possui desempenho melhor em termos de maior alcance, potência exigida e por não atingir a retina dos olhos. Em termos de desempenho, um sistema de comunicação, por definição, deve apresentar uma taxa de erro de apenas um bit para cada dez bilhões que ele transmite. Estatiscamente, isto equivale ao sistema ficar fora de operação durante 5 minutos e 15 segundos em um ano. Assim, durante o restante do tempo dos doze meses (8759 horas, 54 minutos e 45 segundos), o sistema estaria operacional. Este resultado equivale a uma disponibilidade de 99.999%. Em testes realizados pela companhia LightPointe(http://www.lightpointe.com), em Denver, Colorado (Estados Unidos), o desempenho obtido foi de 99.997% num período de três meses.

Obviamente, o sistema FSO não é solução para todas aplicações. Entretanto, com planejamento, pode-se prover empresas e grande gama de usuários com serviços de comunicação de baixo custo (aproximadamente 1/5 do custo de sistema similar utilizando fibra óptica) num curto período de tempo. Baseado na necessidade de prover conectividade em alta velocidade e com baixo custo, a comunicação óptica sem fio, certamente, constituirá alternativa tecnológica em nosso país.