oportunidades e oportunidades e desafíos desafíos ... · milhão de vezes (de mb/s para tb/s) em...
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Oportunidades e Oportunidades e Oportunidades e Oportunidades e DesafíosDesafíosDesafíosDesafíospara a Indústria de para a Indústria de para a Indústria de para a Indústria de
Equipamentos... Equipamentos... Equipamentos... Equipamentos... [para comunicações ópticas][para comunicações ópticas][para comunicações ópticas][para comunicações ópticas]
Oportunidades e Oportunidades e Oportunidades e Oportunidades e DesafíosDesafíosDesafíosDesafíospara a Indústria de para a Indústria de para a Indústria de para a Indústria de
Equipamentos... Equipamentos... Equipamentos... Equipamentos... [para comunicações ópticas][para comunicações ópticas][para comunicações ópticas][para comunicações ópticas]
Hugo L. Fragnito
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Fotônica para Comunicações Ópticas INCT - Fotonicom
Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica da Unicamp CePOF-UnicampUnicamp – IFGW, Campinas, 13083-970, SP, Brazil
17 May 2011 1
Oportunidades para os próximos 5 anosOportunidades para os próximos 5 anosOportunidades para os próximos 5 anosOportunidades para os próximos 5 anos
(para empresas já consolidadas)(para empresas já consolidadas)(para empresas já consolidadas)(para empresas já consolidadas)
Oportunidades para os próximos 5 anosOportunidades para os próximos 5 anosOportunidades para os próximos 5 anosOportunidades para os próximos 5 anos
(para empresas já consolidadas)(para empresas já consolidadas)(para empresas já consolidadas)(para empresas já consolidadas)
FTTH Fiber-To-The Home● Componentes passivos (Passive Optical Networks) e at ivos (Terminais
Ópticos,... ) ---- Volume de vendas
Sistemas de 100 Gb/s● FPGAs (Fully Programable Gated Arrays), 60 portas de 10 Gb/s, 16 portas de
28 Gb/s, software proprietário ..... Margens de lucro
....
... mas isto é para manter competitividade...
As grandes oportunidades vêm em 10-20 anos (e fruto de investimentos em P&D no presente) – Quais tecnologias poderão ser importantes?
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Capacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticasCapacidade das fibras ópticas
A capacidade dos sistemas de comunicação óptica aum entou 1 milhão de vezes (de Mb/s para Tb/s) em 30 anos ● e custo de transmissão por bit diminuiu ~ pelo mesm o fator ● Cem vezes por década● E nas próximas décadas? ● Quais tecnologias viabilizarão o crescimento da Inte rnet?● A Internet seria impossível sem a rede mundial de f ibras ópticas● .... e sem lasers de diodo, amplificadores ópticos, DWDM,...
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74 78 82 86 90 94 98 02 06
10
1/1000
100
10
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Cap
acity
x di
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ce (
bit.k
m/s
)
year
PETA
TERA
GIGA
MEGA
FEC (>1999)
0.8 µm MMF1.3µm SMF
1.5µm DSFcoherent
100
108
10 every 4 years×
EDFAWDM
DM, C+L
1000
© J.Wiley & Sons, Inc., 2004
Raman
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Cap
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PETA
TERA
GIGA
MEGA
FEC (>1999)
0.8 µm MMF1.3µm SMF
1.5µm DSFcoherent
100
108
10 every 4 years× 10 every 4 years×
EDFAWDM
DM, C+L
1000
© J.Wiley & Sons, Inc., 2004
Raman
Evolution of telecommunications (Emmanuel Desurvire, 2006).
x 105 em 20 anos
kbps
x104 em 20 anos
CrescimentoCrescimentoCrescimentoCrescimento dadadada bandabandabandabandaCrescimentoCrescimentoCrescimentoCrescimento dadadada bandabandabandabanda
A. Carter (CISCO), Access Market and Technologies , OIDA Future of Optical Communications Forum, 7-8 th Nov. 2007
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2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?2031: 100 a 1000 vezes a capacidade de 2011?
Problemas tecnológicos:● Hoje usamos até 80 lasers/fibra – poderemos colocar 8000 lasers?
Problema imobiliário● Onde vamos hospedar tantos equipamentos?
Problema de consumo de energia● Hoje consumimos 1% da energia disponível em telecom unicações● Quanto mais opticalizarmos tudo, menor será o consumo de energia (os
roteadores eletrônicos são os grandes vilões)
Problema de recursos humanos● Quem vai formar (~ 2000/ano) profissionais altament e qualificados?
Custo: problema enorme● Hoje o setor de telecomunicações (USD 4 Tri) é ~ 7 % do PIB mundial
Grandes desafios para a Internet Óptica (e para os computadores do futuro)
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DWDM equipment todayDWDM equipment todayDWDM equipment todayDWDM equipment todayDWDM equipment todayDWDM equipment todayDWDM equipment todayDWDM equipment today
$ 20 thousand/channel
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50 kW
X 100 X 100 X 100 X 100 X 100 X 100 X 100 X 100
100 m2 footprint (3 bedrooms apartment)
Just for WDM equipment:$ 100 million (at ~every node in the network)
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NanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônica
Compatível com tecnologia de fabricação de chips
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10 DWDM transmitters/receivers in an InP chip (Infinera)
4 mm
NanoturizaçãoNanoturizaçãoNanoturizaçãoNanoturizaçãoNanoturizaçãoNanoturizaçãoNanoturizaçãoNanoturização
Circuitos de Fotônica Integrada:� Espaço físico (ultra-compactos)� Consumo de potência (menos cobre)� Custo (produção em massa e em //)
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Silicon nanophotonic chips from Cornell University tested in KyaTera testbed (Campinas)
DispositivosDispositivosDispositivosDispositivos nanofotônicosnanofotônicosnanofotônicosnanofotônicos testadostestadostestadostestados emememem campocampocampocampoDispositivosDispositivosDispositivosDispositivos nanofotônicosnanofotônicosnanofotônicosnanofotônicos testadostestadostestadostestados emememem campocampocampocampo
30 µm
DWDM filter
ReceiverCHIPKyaTeraNetwork
λλλλ1 1 1 1 λλλλ2 2 2 2 λλλλ3333 λλλλ4 4 4 4 ... λ... λ... λ... λn
λλλλn
DWDM 10 Gb/s Transmitters
λλλλ3333λλλλ1111
λλλλ1 1 1 1 λλλλ2 2 2 2 λλλλ4 4 4 4 ... λ... λ... λ... λn
λλλλ3333
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NanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônica nananana UnicampUnicampUnicampUnicampNanofotônicaNanofotônicaNanofotônicaNanofotônica nananana UnicampUnicampUnicampUnicamp
Lasers integrados;
InGaAsP/InP microdisk
resonators
5/17/2011 Centro de Componentes Semicondutores – UNICAMP www.ccs.unicamp.br 12
Oportunidades para 10Oportunidades para 10Oportunidades para 10Oportunidades para 10----20 anos20 anos20 anos20 anosOportunidades para 10Oportunidades para 10Oportunidades para 10Oportunidades para 10----20 anos20 anos20 anos20 anos
Possíveis caminhos tecnológicos:
Óptica integrada na escala nanométrica (centenas de lasers, moduladores, amplificadores, receptores... em um ch ip)
Além disso...
Fibras multi-núcleos e multi-modo
Formatos de modulação avançados centenas de bits/s/ Hz (1024 QAM,...)
Amplificador com 500 nm de largura de banda, que ocu pe 5 mm 2, com 90% de eficiência, custo $10
Em fim, ... Idéias que promovam diminuição substanc ial de consumo, tamanho e custo e aumento substancial de largura b anda
10/05/2010 13
Oportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônicaOportunidades para a fotônica
Prediction is very difficult, especially if it’s ab out the future . (Niels Bohr, 1922 Nobel Prize in Physics)
O tráfego Internet deverá crescer mais de 100 vezes (talvez mais de 1000 vezes) nos próximos 20 anos. ● A tecnologia disponível hoje no escala por esses fa tores ● Não sabemos quais tecnologias poderão permitir esse aumento…
Tecnologias de ruptura serão necessárias● Nano-fotônica, multicaminhos, óptica não-linear, me tamaterials
estructurados...
Visões:Nanoturização : para reduzir tamanho dos equipamentosFibras e interconexões ópticas: p/aliviar o problem a de consumo de potênciaÓptica Integrada: p/aliviar o problema de custo
Grandes oportunidades para indústria de equipamento s
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Conteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: ImagensConteúdo Gerado pelo Usuário: Imagens
A. Carter (CISCO), Access Market and Technologies , OIDA Future of Optical Communications Forum, 7-8 th Nov. 2007
x1019 em 20 anos
(June 2006)
YouTube gera 250 petabytes/mês (ou 770 Gb/s) [PC Ma gazine, Nov 2007](~24% de aumento mensal)
Video & Audio streaming 13% do tráfego IP em 2008 ……. 27 % em 2009
(YouTube foi criado em Fevereiro de 2005)
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Eventualmente, o tráfego gerado por imagens irá exaurir a capacidade das fibras ópticas
Cadeia de Integração vertical das Telecomunicações por fibra óptica
Materiais
Sub-montagensDispositivos
Componentes
Equipamentos
Sistemas
Serviços
Passos Exemplos
Vidros ópticos, semicondutores
Módulos de ganho Acopladores, lasersGuias de onda, Fibras
Rx, Tx, transponders, MUX, DWDM, conversor de media
Redes
Operadoras de Telefonia, TV a cabo, Internet, Redes corporativas
Clientes
Usuário final
Operadoras, Provedores de serviços
Operadoras,Integradores
Indústrias montadoras
Indústrias de base, Fabricante de componentes
TelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicações
17 May 2011 17Domínio tecnológico no Brasil
Nenhum Completo
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Cadeia de Integração vertical das Telecomunicações por fibra óptica
Materiais
Sub-montagensDispositivos
Componentes
Equipamentos
Sistemas
Serviços
Passos Exemplos
Vidros ópticos, semicondutores
Módulos de ganho Acopladores, lasersGuias de onda, Fibras
Rx, Tx, transponders, MUX, DWDM, conversor de media
Redes
Operadoras de Telefonia, TV a cabo, Internet, Redes corporativas
Clientes
Usuário final
Operadoras, Provedores de serviços
Operadoras,Integradores
Indústrias montadoras
Indústrias de base, Fabricante de componentes
TelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicaçõesTelecomunicações
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ConteúdosM-Media, Youtube, IPTVRedes sociais, FacebookE-mail,...
Usuário final(cliente e gerador)
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Óptica Integrada (Óptica Integrada (Óptica Integrada (Óptica Integrada (nanonanonanonano----fotônicafotônicafotônicafotônica))))
Na indústria de computadoresNa indústria de computadoresNa indústria de computadoresNa indústria de computadores
Óptica Integrada (Óptica Integrada (Óptica Integrada (Óptica Integrada (nanonanonanonano----fotônicafotônicafotônicafotônica))))
Na indústria de computadoresNa indústria de computadoresNa indústria de computadoresNa indústria de computadores