Primeira demonstração mundial de transmissão óptica acima de 10 W em sistema PON com multiplexação por comprimento de onda e fibra hollow-core
Primeira demonstração mundial de transmissão óptica acima de 10 W em sistema PON com multiplexação por comprimento de onda e fibra hollow-core
Tóquio, Japão, julho de 2026 – Como parte do “Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologia Avançada de Transmissão Óptica para uma Sociedade Sustentável (JPMI00316)”, encomendado pelo Ministério dos Assuntos Internos e Comunicações do Japão, um grupo de pesquisa formado pela Universidade de Eletrocomunicações (UEC), pela Lightera Japan Co., Ltd. e pela Universidade Keio desenvolveu um sistema PON com multiplexação por comprimento de onda [*1] utilizando uma fibra hollow-core [*2] desenvolvida pelo Grupo Lightera [*3], e conseguiu transmitir sinais ópticos de alta potência com potência de entrada na fibra óptica superior a 10 W.
Sabe-se que as fibras hollow-core apresentam um efeito não linear [*4] cerca de mil vezes menor do que o das fibras ópticas convencionais. No entanto, esta é a primeira vez no mundo em que se obtém transmissão de alta qualidade e alta potência utilizando sinais ópticos reais de comunicação superiores a 10 W.
Contexto do desenvolvimento
Em sistemas sem fio, representados pelos sistemas de comunicação móvel de quinta geração (5G) [*5], o aumento da frequência dos sinais tem exigido um número cada vez maior de estações-base [*6] para comunicações móveis e para a Internet das Coisas (IoT).
Por esse motivo, tem-se considerado a aplicação de sistemas PON, atualmente utilizados em redes ópticas de acesso para assinantes. Ao combiná-los com a multiplexação por divisão de comprimento de onda [*7], espera-se viabilizar comunicações de capacidade ainda maior.
Além disso, com o aumento da aplicação da fibra óptica, cresce a expectativa de viabilizar a alimentação de energia [*8], com o objetivo de garantir a disponibilidade das estações-base sem fio em situações de desastre e reduzir a dependência do fornecimento de energia elétrica convencional.
Na transmissão downlink dos sistemas PON, o aumento da potência dos sinais ópticos de comunicação permite atender a um número maior de estações-base sem fio. Entretanto, nas fibras ópticas de núcleo de sílica, atualmente as mais utilizadas, os efeitos não lineares que ocorrem no núcleo limitam significativamente a potência do sinal óptico de comunicação.
Se a potência óptica transmissível pela fibra óptica puder ser drasticamente ampliada, será possível transmitir não apenas sinais de comunicação, mas também energia, alimentando as estações-base e, com isso, aumentando sua disponibilidade em situações de desastre.
Detalhes do desenvolvimento
Neste estudo, foi introduzida, pela primeira vez, uma fibra hollow-core entre o OLT (Optical Line Terminal) e o splitter do sistema PON. Ao multiplexar quatro comprimentos de onda de sinais ópticos modulados pelo sinal 5G NR em frequência portadora de 28 GHz [*9], padrão do 5G, a equipe conseguiu suprimir significativamente os diversos efeitos não lineares facilmente gerados nas fibras ópticas convencionais, alcançando transmissão de alta qualidade e alta potência superior a 10 W.
Isso indica que seria possível viabilizar mais de 4.096 ramificações em sistemas PON, nos quais a transmissão óptica é compartilhada entre um grande número de assinantes.
Expectativas futuras
Neste experimento, foram utilizados quatro comprimentos de onda para a comunicação. O grupo planeja construir um sistema PON para comunicação móvel e IoT capaz de atender a um número ainda maior de estações-base sem fio, multiplexando mais comprimentos de onda em uma faixa espectral mais ampla.
Experimental configuration of high-power PON systems
(Left) Experimental configuration and (Right) EVM (transmission characteristics) relative to optical fiber input power
Os resultados deste desenvolvimento estão previstos para publicação na edição de agosto de 2026 do Journal of Optical Communications and Networking, periódico publicado pelo IEEE e pela Optica Publishing Group.
Glossário
[*1] Sistema PON: PON é a sigla de Passive Optical Network (Rede Óptica Passiva). É um método em que uma única linha de fibra óptica é compartilhada por múltiplas estações-base sem fio por meio de divisores passivos (splitters). O equipamento do lado da estação é chamado de OLT (Optical Line Terminal), e o equipamento do lado do assinante é chamado de ONU (Optical Network Unit).
[*2] Fibra Hollow-Core (HCF): fibra cujo núcleo central é oco e transmite o sinal óptico pelo ar. Em comparação com as fibras ópticas convencionais, permite reduzir significativamente a degradação do sinal, sendo adequada para transmissão de baixa latência. O atraso de transmissão é de aproximadamente dois terços do de uma fibra monomodo, e a não linearidade é cerca de mil vezes menor.
[*3] Grupo Lightera: é líder global em soluções de fibra óptica e conectividade. Com um legado de experiência em ciência óptica, fornece soluções de alto desempenho que permitem conexões mais rápidas, confiáveis e sustentáveis para empresas, comunidades e indústrias ao redor do mundo. Com sede operacional em Norcross, Geórgia, EUA, a Lightera atende clientes dos setores de telecomunicações, enterprise, industrial, inteligência artificial generativa, data centers, 5G/6G, utilities, médico, aeroespacial, defesa e aplicações de sensoriamento. A Lightera faz parte do Furukawa Electric Group, pioneiro no avanço da próxima geração de infraestrutura por meio de soluções integradas para sistemas de informação, energia e mobilidade, contribuindo para um mundo seguro, pacífico e sustentável.
[*4] Efeito não linear: em comunicações por fibra óptica, fenômeno em que a forma de onda do sinal óptico se distorce quando a potência da luz transmitida ultrapassa determinado nível.
[*5] Sistema de Comunicação Móvel de Quinta Geração (5G): sistema de comunicação móvel de próxima geração que possibilita, simultaneamente, “velocidade ultra-alta” (velocidade máxima de transmissão de 10 Gbps), “conexões massivas” (1 milhão de dispositivos/km²) e “latência ultrabaixa” (cerca de 1 milissegundo). Permite conectar sem fio todos os tipos de dispositivos ao nosso redor, incluindo eletrodomésticos, veículos e robôs.
[*6] Estação-base sem fio: conectada a uma estação central, transmite e recebe informações de e para terminais de comunicação móvel. Existem estações-base para comunicações móveis, bem como estações-base para IoT, de consumo energético relativamente baixo.
[*7] Transmissão por multiplexação por divisão de comprimento de onda: tecnologia de transmissão que multiplexa sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda em uma única fibra óptica. Ao multiplexar em uma faixa espectral mais ampla e com maior densidade, é possível combinar um número maior de comprimentos de onda.
[*8] Alimentação de energia por fibra óptica: sistema que transmite luz pela fibra óptica não como sinal, mas como energia, convertendo-a em energia elétrica no lado receptor para alimentar equipamentos remotos. Em comparação com fios metálicos convencionais, oferece características exclusivas, como excelente resistência à corrosão e menor suscetibilidade a interferências eletromagnéticas.
[*9] Sinal 5G NR: sinal de rádio desenvolvido especificamente para a transmissão sem fio 5G. De forma geral, opera em duas faixas de frequência; neste estudo, foi utilizada a frequência de 28 GHz, pertencente à faixa de frequências mais altas.
Informações de contato para este comunicado à imprensa
Universidade de Eletrocomunicações (UEC)
Divisão de Planejamento de Assuntos Gerais, Seção de Relações Públicas
Tel.: 042-443-5019 Fax: 042-443-5887
E-mail: kouhou-k@office.uec.ac.jp
Lightera Japan Co., Ltd.
Estratégia e Planejamento: CONTATO
Universidade Keio, Escritório de Comunicações e Relações Públicas
Tel.: 03-5427-1541 Fax: 03-5441-7640
E-mail: m-pr@adst.keio.ac.jp
Informações de contato sobre o conteúdo da pesquisa
Universidade de Eletrocomunicações (UEC)
Pós-Graduação em Ciência e Engenharia da Informação
Departamento de Engenharia de Informação e Redes
Professor Motoharu Matsuura
Tel.: 042-443-5766
E-mail: m.matsuura@uec.ac.jp
Lightera Japan Co., Ltd.
Departamento de P&D: CONTATO
Laboratório Aberto de Redes Fotônicas do Futuro da Universidade Keio
Professores Naoaki Yamanaka, Hiroyuki Tsuda, Satoru Okamoto
E-mail: yamanaka@keio.jp
Site: https://pilab.jp/OpenLab/ Keio Future Photonic Network Open Lab
Professor Naoaki Yamanaka, Hiroyuki Tsuda, Satoru Okamoto
E-mail: yamanaka@keio.jp
Web site: https://pilab.jp/OpenLab/