{"id":5695,"date":"2021-12-30T08:00:00","date_gmt":"2021-12-30T11:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ispblog.com.br\/?p=5695"},"modified":"2021-12-30T08:00:00","modified_gmt":"2021-12-30T11:00:00","slug":"cabos-opticos-submarinos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ispmais.com.br\/blog\/?p=5695","title":{"rendered":"Cabos \u00d3pticos Submarinos"},"content":{"rendered":"\n

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O progresso da sociedade humana est\u00e1 intimamente relacionado aos avan\u00e7os tecnol\u00f3gicos dos meios de comunica\u00e7\u00e3o. Desde a inven\u00e7\u00e3o da tecnologia de fibra \u00f3ptica na d\u00e9cada de 1960, a comunica\u00e7\u00e3o por fibras \u00f3pticas tornou-se o principal meio de transmiss\u00e3o e os cabos \u00f3pticos submarinos desempenham um papel-chave nas atuais redes globais, transportando cerca de 99% do tr\u00e1fego de comunica\u00e7\u00f5es internacionais e diferentes partes do mundo est\u00e3o conectadas entre si por cabos \u00f3pticos submarinos (Figura 1).<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1 –<\/strong> Mapa da Rede Mundial de Cabos Submarinos –<\/strong> Reprodu\u00e7\u00e3o \/ TeleGeography<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Esses cabos est\u00e3o concentrados nos mares mais ao sul do globo, e os terminais para conex\u00e3o em terra est\u00e3o localizados em \u00e1reas onde \u00e9 relativamente f\u00e1cil construir esta\u00e7\u00f5es, incluindo a chegada de cabos terrestres e sistemas de energia.<\/p>\n\n\n\n

Redes \u00d3pticas Submarinas<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Redes de cabos submarinos abrangem dist\u00e2ncias consider\u00e1veis, conectando fisicamente diferentes pa\u00edses e continentes, em grandes extens\u00f5es de litoral, sendo vitais para o desenvolvimento de diferentes atividades.<\/p>\n\n\n\n

Neste ano de 2021, o Minist\u00e9rio de Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00f5es do Brasil anunciou a entrada em opera\u00e7\u00e3o do primeiro cabo submarino de alta capacidade ligando o Brasil diretamente a Europa e que possui 6 mil quil\u00f4metros de extens\u00e3o. O cabo conecta Fortaleza, no Brasil a Sines, em Portugal, com passagens pela Guiana Francesa, Ilha da Madeira, Ilhas Can\u00e1rias e Cabo Verde. Por\u00e9m, no Brasil j\u00e1 existem outros seis cabos submarinos em funcionamento, ligando os Estados Unidos e da\u00ed at\u00e9 a Europa e \u00c1sia.<\/p>\n\n\n\n

A Hist\u00f3ria come\u00e7a bem antes…<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A era da opera\u00e7\u00e3o de cabos submarinos come\u00e7ou na meados do s\u00e9culo XIX, no ano de 1850, com a primeira conex\u00e3o internacional entre a Fran\u00e7a e a Inglaterra realizada via cabo telegr\u00e1fico de cobre, que foi lan\u00e7ado atrav\u00e9s do Canal da Mancha (Figura 2).<\/p>\n\n\n\n

Em 1858, foi estabelecida a primeira conex\u00e3o transatl\u00e2ntica est\u00e1vel por cabo submarino e, em 1870, o primeiro tel\u00e9grafo submarino entra em opera\u00e7\u00e3o ligando Carcavelos, em Portugal com a Inglaterra. Ap\u00f3s a sua inaugura\u00e7\u00e3o as primeiras mensagens foram trocadas entre o Rei D. Lu\u00eds I, de Portugal e a Rainha Vit\u00f3ria.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 2 – Lan\u00e7amento de cabo telegr\u00e1fico submarino em 1850<\/strong> <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Entre os anos de 1866 e 1868, outro cabo transatl\u00e2ntico foi constru\u00eddo pelos ingleses passando pela costa europ\u00e9ia e, a partir dos anos 1870, a rede submarina foi expandida para o oriente, onde estava localizada uma col\u00f4nia brit\u00e2nica na \u00cdndia e os cabos submarinos usados pelos tel\u00e9grafos come\u00e7aram a se espalhar pelo mundo.<\/p>\n\n\n\n

Cerca de 100 anos depois, em meados da d\u00e9cada de 1970, a fibra \u00f3ptica come\u00e7ou a ser usada para comunica\u00e7\u00f5es telef\u00f4nicas terrestres entre grandes cidades e, no in\u00edcio dos anos 1980, a infraestrutura de um grande n\u00famero de operadoras j\u00e1 inclu\u00eda milhares de quil\u00f4metros de redes de fibra \u00f3ptica.<\/p>\n\n\n\n

Em 1988, o primeiro sistema de cabo submarino \u00f3ptico transatl\u00e2ntico do mundo (TAT-8) foi constru\u00eddo, marcando um novo per\u00edodo hist\u00f3rico nas comunica\u00e7\u00f5es internacionais. Este cabo tinha uma capacidade de comunica\u00e7\u00e3o dez vezes superior a proporcionada pelos cabos de cobre na \u00e9poca, permitindo cerca de 40.000 comunica\u00e7\u00f5es simult\u00e2neas. Na Figura 3, temos o exemplo de um cabo \u00f3ptico submarino.<\/p>\n\n\n\n

Em 2019, o mundo contava com mais de 350 cabos submarinos em servi\u00e7o, atravessando cerca de 1,2 milh\u00e3o de quil\u00f4metros.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 3 – Exemplo de cabo \u00f3ptico submarino<\/strong> <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Hoje, mais de dois milh\u00f5es de quil\u00f4metros de cabos de fibra \u00f3ptica submarinos de \u00faltima gera\u00e7\u00e3o atravessam os oceanos, conectando continentes, ilhas e pa\u00edses ao redor do mundo. Indiscutivelmente, a rede internacional de cabos submarinos fornece uma das infraestruturas de telecomunica\u00e7\u00f5es mais importantes para o desenvolvimento da sociedade humana em uma economia verdadeiramente global.<\/p>\n\n\n\n

Sistemas \u00d3pticos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A inven\u00e7\u00e3o e o desenvolvimento da comunica\u00e7\u00e3o submarina, especialmente a aplica\u00e7\u00e3o da tecnologia de comunica\u00e7\u00e3o \u00f3ptica, levaram a grandes mudan\u00e7as no campo da comunica\u00e7\u00e3o e da informa\u00e7\u00e3o. A comunica\u00e7\u00e3o por cabo \u00f3ptico submarino tem a vantagem de fornecer grande capacidade de transmiss\u00e3o de sinal, de forma segura e confi\u00e1vel, de alta qualidade e com baixo custo quando comaprao a outras tecnologias com a mesma finalidade. Os cabos \u00f3pticos submarinos n\u00e3o apenas poder\u00e3o substituir completamente os cabos coaxiais atualmente em opera\u00e7\u00e3o, mas tamb\u00e9m substituir boa parte das comunica\u00e7\u00f5es via sat\u00e9lite e se tornar o meio de comunica\u00e7\u00e3o mais importante do mundo.<\/p>\n\n\n\n

Quanto ao ciclo de vida dos sistemas \u00f3pticos, presenciamos uma evolu\u00e7\u00e3o na tecnologia de telecomunica\u00e7\u00f5es \u00f3pticas que levam em considera\u00e7\u00e3o as caracter\u00edsticas dos par\u00e2metros de sistemas para os cabos \u00f3pticos submarinos. \u00c9 necess\u00e1ria mais capacidade para as fibras, algo conseguido com a introdu\u00e7\u00e3o de uma nova banda de sinal \u00f3ptico, a banda L. As bandas C e L formam uma banda b\u00e1sica das redes \u00f3pticas de longa dist\u00e2ncia, conforme o ITU-T Manual (2009). Na banda C, existem 80 canais \u00f3pticos e tamb\u00e9m na banda L temos 80 canais \u00f3pticos. Se transmitirmos 100 Gbps em um comprimento de onda, isso significa, por exemplo, que ter\u00edamos uma capacidade de 80 X 100 Gbps em uso neste tipo de rede. Isso representa um novo desafio para os projetistas de rede encontrarem repetidores e amplificadores \u00f3pticos capazes de lidar com essa largura de banda eficientemente. Em 2015, j\u00e1 haviam equipamentos com capacidade de 100 Gbps por comprimento de onda \u00f3ptico.<\/p>\n\n\n\n

O desenvolvimento cont\u00ednuo dos sistemas \u00f3pticos possibilitou novas solu\u00e7\u00f5es e redes de 200 Mbps e 400 Mbps est\u00e3o comercialmente dispon\u00edveis. Entretanto, para obter taxas de transmiss\u00e3o de 100 Mbps ou mais em cabos \u00f3pticos submarinos, torna-se necess\u00e1rio instalar amplificadores \u00f3pticos em intervalos de cerca de 50 km. Essa distribui\u00e7\u00e3o proporcionaria qualidade de servi\u00e7o suficiente em todos os continentes.<\/p>\n\n\n\n

Os elementos principais de um sistema de cabos \u00f3pticos submarinos incluem os Repetidores submers\u00edveis (REP), as Unidades de Ramifica\u00e7\u00e3o Submarinas (BU) e as Unidades de Equaliza\u00e7\u00e3o Passiva submarinas (PEU), como mostrado na Figura 4.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 4 – Elementos principais de um sistema de cabos \u00f3pticos submarinos<\/strong> – Fonte: Mitsubishi Electric Corporation<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O throughput<\/em> da rede varia com a tecnologia \u00f3ptica usada, mas hoje a maioria dos links de fibra avan\u00e7ados s\u00e3o capazes de transmitir mais de 200 Tbps. A capacidade realmente usada, ou seja, a “capacidade iluminada”, geralmente \u00e9 muito menor, permitindo que os propriet\u00e1rios de cabos tenham flexibilidade para atender \u00e0 demanda crescente ao longo do tempo, ou para acomodar grandes mudan\u00e7as no tr\u00e1fego da rede em caso de incidentes com outros cabos, como uma forma de prote\u00e7\u00e3o da rede.<\/p>\n\n\n\n

Redes \u00d3pticas Submarinas<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Os cabos submarinos s\u00e3o propriedade predominantemente de cons\u00f3rcios de operadoras de telecomunica\u00e7\u00f5es que se unem para custear esses projetos. Todavia, nos \u00faltimos anos, grandes empresas da web, como Google, Facebook, Microsoft e a Amazon, por exemplo, t\u00eam investido em seus pr\u00f3prios cabos submarinos, ultrapassando os investimentos de provedores de backbone de Internet tradicionais.<\/p>\n\n\n\n

A Figura 5, apresenta a se\u00e7\u00e3o transversal t\u00edpica de cabo submarino que consta de: (1) polietileno, (2) fita de mylar, (3) fios tran\u00e7ados de metal (a\u00e7o), (4) barreira de alum\u00ednio \u00e0 \u00e1gua, (5) policarbonato, (6) cobre ou tubo de alum\u00ednio, (7) gel\u00e9ia de petr\u00f3leo (vaselina) e (8) fibras \u00f3pticas.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 5 – Estrutura b\u00e1sica de um cabo \u00f3ptico submarino<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Perto da costa, os cabos s\u00e3o blindados e enterrados para prote\u00e7\u00e3o contra poss\u00edveis incidentes com \u00e2ncoras, animais, traineiras de pesca etc. J\u00e1 no fundo do mar, os cabos \u00f3pticos submarinos podem ser enterrados ou assentados.<\/p>\n\n\n\n

Cabo \u00d3ptico Enterrado<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Tr\u00eas m\u00e9todos s\u00e3o usados para enterrar os cabos submarinos. O primeiro m\u00e9todo envolve o uso de uma esp\u00e9cie de arado para cortar o fundo do mar e enterrar o cabo. O segundo m\u00e9todo prev\u00ea o uso de jato de \u00e1gua com a finalidade de cortar o fundo do mar. O terceiro m\u00e9todo \u00e9 a combina\u00e7\u00e3o de arado e o jato de \u00e1gua para cortar o fundo do mar. O ponto comum para todos os tr\u00eas m\u00e9todos \u00e9 o seu princ\u00edpio de funcionamento.<\/p>\n\n\n\n

Os cabos s\u00e3o enterrados em uma trincheira submarina por meio de corte mec\u00e2nico. A pr\u00e1tica de opera\u00e7\u00e3o provou que essas tr\u00eas t\u00e9cnicas s\u00e3o adequadas em condi\u00e7\u00f5es de solo macio do fundo do mar. A Figura 6, apresenta o m\u00e9todo de abertura de valas a jato de \u00e1gua.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 6 – M\u00e9todo de abertura de valas a jato de \u00e1gua – Fonte: https:\/\/doi.org\/10.3390\/jmse8060460<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Cabo \u00d3ptico Assentado<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Nas partes mais profundas do oceano, onde os danos s\u00e3o menos prov\u00e1veis, os cabos correm ao longo da superf\u00edcie do fundo do oceano. Um cabo de comunica\u00e7\u00e3o submarino t\u00edpico tem um di\u00e2metro de 17 mm para cabos de \u00e1guas profundas, at\u00e9 70 mm para cabo blindado em \u00e1guas mais rasas.<\/p>\n\n\n\n

Antes da opera\u00e7\u00e3o de assentamento do cabo \u00f3ptico, os dados relevantes como tipo de terreno, a profundidade da \u00e1gua, rota mar\u00edtmas etc., s\u00e3o usados para calcular os dados de folga correspondentes ao terreno e \u00e0 profundidade da \u00e1gua, resultando em informa\u00e7\u00f5es precisas para um plano de assentamento detalhado. Ao mesmo tempo, o navio que far\u00e1 o lan\u00e7amento do cabo ir\u00e1 inserir os par\u00e2metros de posicionamento no sistema de navega\u00e7\u00e3o autom\u00e1tica para garantir que o navio seja sempre mantido na rota conforme o projeto.<\/p>\n\n\n\n

Na instala\u00e7\u00e3o do cabo submarino, o navio conduz o cabo pelo fundo do mar de acordo com os requisitos de projeto (Figura 7). A instala\u00e7\u00e3o de assentamento \u00e9 usada principalmente em alto mar com uma profundidade superior a 1000 m, porque a pesca e outras atividades de desenvolvimento marinho em \u00e1guas profundas t\u00eam menor ocorr\u00eancia e a probabilidade de danos ao cabo por for\u00e7as externas \u00e9 baixa. Ao mesmo tempo, o uso da tecnologia de instala\u00e7\u00e3o de assentamento \u00e9 favor\u00e1vel \u00e0 redu\u00e7\u00e3o dos custos de projeto e operacionais.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 7 – Assentamento de cabo submarino<\/strong> <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Entretanto, o fundo do mar apresenta uma superf\u00edcie irregular e ocorre uma diferen\u00e7a entre a dist\u00e2ncia da curva dos dois pontos no fundo do mar e a dist\u00e2ncia em linha reta do cabo dos dois pontos correspondentes, ent\u00e3o o comprimento do cabo submarino deve ser maior que o comprimento da rota. Portanto, o controle da folga de assentamento \u00e9 o aspecto t\u00e9cnico mais cr\u00edtico na opera\u00e7\u00e3o de assentamento de cabos \u00f3pticos.<\/p>\n\n\n\n

Requisitos de Instala\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n\n\n\n

N\u00e3o s\u00f3 o cabo, mas tamb\u00e9m as emendas e termina\u00e7\u00f5es precisam resistir \u00e0 coloca\u00e7\u00e3o, enterramento, recupera\u00e7\u00e3o e poss\u00edvel reutiliza\u00e7\u00e3o e manuseio normal do cabo sem degrada\u00e7\u00e3o de suas propriedades mec\u00e2nicas ou \u00f3pticas. O cabo deve resistir a qualquer tens\u00e3o permanente, transit\u00f3ria ou oscilat\u00f3ria esperada no fundo do mar devido \u00e0s correntes mar\u00edtmas, declives, suspens\u00e3o, enterramento, assentamento ou recupera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Todos os elementos envolvidos na instala\u00e7\u00e3o de cabos submarinos precisam ser compat\u00edveis com o equipamento e a infraestrutura presentes nos navios lan\u00e7adores de cabos que s\u00e3o usados \u200b\u200bpara instal\u00e1-los ou mant\u00ea-los.<\/p>\n\n\n\n

A fim de atingir os requisitos de usabilidade e qualidade exigidos para cabos \u00f3pticos submarinos em conex\u00f5s de longa dist\u00e2ncia, alguns fatores que afetam a qualidade das conex\u00f5es de fibra devem ser levados em considera\u00e7\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n

  • Atenua\u00e7\u00e3o<\/strong> – os valores de atenua\u00e7\u00e3o variam entre as diferentes bandas de comprimento de onda e devem ser menores na banda de 1550 nm, onde \u00e9 cerca de 0,2 db \/ km ou menos;<\/li>
  • Dispers\u00e3o<\/strong> – temos a dispers\u00e3o de Rayleigh, dispers\u00e3o crom\u00e1tica e dispers\u00e3o do modo de polariza\u00e7\u00e3o. A rela\u00e7\u00e3o sinal-ru\u00eddo \u00f3ptico, OSNR, tamb\u00e9m deve ser levada em considera\u00e7\u00e3o como limita a dist\u00e2ncia entre amplificadores \u00f3pticos;<\/li>
  • Impacto da n\u00e3o linearidade<\/strong> – As fibras \u00f3pticas tamb\u00e9m possuem caracter\u00edsticas n\u00e3o lineares como modula\u00e7\u00e3o de fase autom\u00e1tica (SPM), modula\u00e7\u00e3o de fase cruzada (XPM), mistura de quatro ondas (FWM), espalhamento Raman estimulado (SRS) e espalhamento Brillouin estimulado (SBS). Essas caracter\u00edsticas devem receber aten\u00e7\u00e3o especial, pois os fen\u00f4menos que causam podem ser o resultado da a\u00e7\u00e3o de um ciberataque n\u00e3o detectado pelos sistemas normais de gerenciamento e controle dos cabos \u00f3pticos submarinos.<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Como mencionado, fatores como vandalismo, acidentes, animais marinhos e a\u00e7\u00f5es da natureza influenciam na disponibilidade e na qualidade dos servi\u00e7os ofertados pelas redes \u00f3pticas submarinas. Levantamentos realizados pelas empresas que operam as redes submarinas apontam que a cada ano ocorrem mais de 100 falhas de cabo em m\u00e9dia, exigem reparos em virtude de danos causados por diferentes motivos que incluem ataques de tubar\u00f5es, terremotos e a pr\u00f3pria press\u00e3o da \u00e1gua em grandes profundidades. Estatisticamente, a amea\u00e7a mais frequente, algo como 60% dos incidentes com cabos submarinos, decorre de \u00e2ncoras de navios e redes de pesca.<\/p>\n\n\n\n

    Conclus\u00f5es<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Desde o primeiro cabo submarino, as comunica\u00e7\u00f5es submarinas mundiais passaram por mais de 170 anos de hist\u00f3ria de desenvolvimento. Os sistemas de comunica\u00e7\u00e3o que utilizam cabos \u00f3pticos submarinos desempenham um papel vital nas telecomunica\u00e7\u00f5es internacionais, gra\u00e7as \u00e0 sua superioridade sobre os sistemas de cabos met\u00e1licos ou de sat\u00e9lite em termos de estabilidade, lat\u00eancia e capacidade de transmiss\u00e3o e atualiza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    Uma tend\u00eancia emergente \u00e9 que os pa\u00edses tratem os cabos internacionais em zonas mar\u00edtimas nacionais como uma infraestrutura cr\u00edtica que merece prote\u00e7\u00e3o para complementar a legisla\u00e7\u00e3o internacional tradicional sobre cabos. O neg\u00f3cio de constru\u00e7\u00e3o e manuten\u00e7\u00e3o e venda de capacidade sobre cabos submarinos de fibra \u00f3ptica \u00e9 fundamental para as comunica\u00e7\u00f5es modernas. S\u00e3o sistemas complexos, que exigem investimentos cont\u00ednuos e novas solu\u00e7\u00f5es t\u00e9cnicas para atender \u00e0s taxas de transmiss\u00e3o exigidas e aos par\u00e2metros de usabilidade e qualidade dos sistemas atuais. Isso coloca demandas consider\u00e1veis \u200b\u200bna gest\u00e3o e controle das redes \u00f3pticas submarinas, bem como na organiza\u00e7\u00e3o de sua manuten\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    At\u00e9 o pr\u00f3ximo artigo!<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    O progresso da sociedade humana est\u00e1 intimamente relacionado aos avan\u00e7os tecnol\u00f3gicos dos meios de comunica\u00e7\u00e3o. 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