Os avanços no cabeamento de fibra têm sido poucos e distantes entre si nos últimos anos.

Os cabos que estão sendo colocados em escala pela indústria de telecomunicações hoje são bastante semelhantes aos que estavam sendo alimentados por buracos no solo décadas atrás.

A fibra é, obviamente, essencial para a forma como as redes são conectadas e é especialmente importante para conectar data centers.

Mas a fibra tradicional não é a única opção óptica no mercado. Há também fibra de núcleo oco (HCF, na sigla em inglês), que alguns acreditam que poderia anunciar uma mudança de paradigma há muito esperada.

A fibra de núcleo oco representa a próxima revolução em redes ópticas, oferecendo velocidades sem precedentes e menor latência que a fibra tradicional simplesmente não consegue igualar", diz o Dr. Winston Schoenfeld, vice-presidente de pesquisa e inovação da University of Central Florida.

O que é fibra de núcleo oco?

O nome da fibra de núcleo oco oferece uma pista de como ela difere da fibra regular. Em vez de apresentar um núcleo de vidro, ele tem um espaço oco no meio através do qual a luz é transmitida.

Essa tecnologia não é nova, já existe há mais de 20 anos, enquanto a teoria por trás dela pode ter suas raízes no século 19.

Em 1897, o físico inglês Lord Rayleigh estudou a transmissão de ondas eletromagnéticas em estruturas dielétricas ocas. Embora não fosse a HCF como tal, o conceito abriu caminho para os cabos usados pelos fornecedores de infraestrutura digital hoje.

Dentro da cavidade, a HCF apresenta um canal central cheio de ar que é cercado por um anel de tubos, semelhante a um padrão de favo de mel. O design permite maior capacidade com dispersão cromática minimizada. O único vidro envolvido está na estrutura externa do próprio cabo.

"Com a fibra monomodo, você está usando vidro para refletir o vidro e há problemas com isso", diz Andrew Lord, líder de óptica e P&D quântico da BT. "É uma perda muito baixa, mas o vidro não é completamente insignificante. Ainda tem imperfeições e impurezas, por isso ainda causa atenuação do sinal".

A atenuação refere-se a uma redução no sinal que pode passar pela fibra.

Isso significa, diz Lord, que alternativas são necessárias, porque "você quer construir redes sem absolutamente nenhuma perda, sem atenuação alguma".

Lord afirma que a fibra que está sendo colocada no solo agora ainda é muito semelhante à fibra monomodo da década de 1980. "Melhorou, mas não é uma nova fibra radical e disruptiva", diz ele.

"O núcleo oco é perturbador porque não há nada no meio, e instantaneamente isso diz a você, se não houver vidro lá, talvez eu possa me beneficiar da atenuação ou perda. Se não houver vidro, não há impurezas. Então você esperaria ser capaz de fazer uma fibra que pudesse ir mais longe, para distâncias maiores”.

Mais rápido e mais longe

A HCF também oferece uma vantagem de velocidade e pode ser uma alternativa significativamente mais rápida ao cabeamento tradicional de fibra à base de sílica.

"Com a fibra de núcleo oco, a luz viaja 50% mais rápido", disse Jason Eichenholz, fundador e CEO da Relativity Networks.

A Relativity Networks é especializada no fornecimento de fibra, incluindo fibra de núcleo oco, para seus clientes e recentemente arrecadou 4,6 milhões de dólares (26,27 milhões de reais) em financiamento pré-estruturação como parte de seus planos de desenvolvimento de HCF.

"Em vez de usar uma reflexão interna total no vidro, você usa tubos, e esses tubos mantêm o campo elétrico restrito dentro desse núcleo de ar", diz ele, observando que isso pode fornecer latência 33% menor.

A empresa, fundada em 2023, fez parceria com a University of Central Florida (UCF) para desenvolver a tecnologia. A Relativity diz que está comercializando a tecnologia HCF com patente pendente, originalmente desenvolvida pelo cofundador Professor Rodrigo Amezcua na CREOL, a Faculdade de Óptica e Fotônica da Universidade da Flórida Central.

A Relativity afirma que as restrições de latência dos cabos de fibra óptica tradicionais significam que os data centers interligados só podem estar a no máximo 60 quilômetros de distância. No entanto, a empresa diz que sua tecnologia HCF pode estender isso para 90 quilômetros, algo que pode ser uma bênção para as operadoras na era das implantações massivas de data centers de IA em vários locais.

Eichenholz construiu uma carreira em fotônica e óptica. Antes de criar a Relativity Networks, ele cofundou a Luminar Technologies, uma empresa que desenvolve tecnologias lidar e de percepção de máquina baseadas em visão, principalmente para carros autônomos. Ela forneceu tecnologia lidar para os carros autônomos da Volvo e abriu o capital em uma fusão SPAC de 3,4 bilhões de dólares (19,4 bilhões de reais) há cinco anos.

A listagem da Luminar presumivelmente rendeu a Eichenholz alguns dólares, mas o potencial da HCF o tentou de volta ao trabalho.

"Eu reconheço um grande mercado quando vejo um", ele ri. "Eu estava essencialmente aposentado, mas essa oportunidade veio junto com a fibra de núcleo oco no momento em que a IA estava começando a decolar, mas lutando para crescer”.

"Podemos ser um ator importante no apoio a esse crescimento".

Alimentando o data center

Os desafios do setor de data center em torno da obtenção da energia de que precisa estão bem documentados e não mostram sinais de desaparecer. Em uma previsão no ano passado, o Gartner previu que a escassez de energia restringirá 40% dos data centers de IA até 2027.

De acordo com Eichenholz, o HCF pode permitir que os hiperescalas construam data centers onde a energia está disponível, com a certeza de que a transferência de dados de e para suas instalações não será um problema. Isso poderia abrir uma área geográfica 2,25 vezes maior para a seleção de data centers, diz ele.

"Atualmente, novos data centers não podem ser construídos com rapidez suficiente para satisfazer a economia impulsionada por IA em rápida expansão, e a falta de energia disponível é uma ameaça existencial para alimentar esse crescimento", diz Eichenholz.

"Ao mover dados mais rapidamente com menor latência quase na velocidade da luz, estamos fornecendo ao setor novas opções geográficas para atender às necessidades de dados com uso intensivo de energia da economia digital orientada por IA de hoje".

Até agora, a Relativity conectou dois sites de data center com seu HCF por tráfego ao vivo, embora Eichenholz não tenha sido capaz de nomear as empresas de data center com as quais trabalhou ou onde elas estavam localizadas.

O trabalho da Microsoft com HCF

Os hiperescalas também notaram a HCF, com a Microsoft comprando a startup HCF Lumenisity Limited, com sede no Reino Unido, em 2022.

Especializada na fabricação de HCF, a Lumenisity foi criada cinco anos antes como um spin-off do Centro de Pesquisa em Optoeletrônica (ORC) da Universidade de Southampton para comercializar suas tecnologias HCF.

A empresa já realizou testes com a BT e a Mavenir Telecom e possui uma fábrica de HCF de 3.715 m² em Romsey, Reino Unido.

No momento da aquisição, a Microsoft observou que o acordo "otimizaria ainda mais sua infraestrutura global de nuvem" e atenderia aos clientes de plataforma e serviços de nuvem da empresa com requisitos rígidos de latência e segurança.

No ano passado, a empresa atingiu a menor perda de fibra óptica já registrada em um comprimento de onda de 1550 nm, ainda menor do que a fibra monomodo de núcleo de sílica pura (SMF).

Colin Wallace, gerente geral de engenharia de rede em nuvem da Azure Fiber, diz que o HCF pode melhorar significativamente o volume de dados transmitidos por fibra. Ele acrescenta que a latência é limitada com o SMF.

"Se você tem um data center, você o constrói, ele fica cheio e, em seguida, procura uma expansão para aquela região com a latência, existem limites para expandir a região", explica ele.

"Onde você normalmente tem um raio de cerca de 80 km do data center original para procurar espaço e energia para expandir sua região. Se você usar fibra de núcleo oco, isso se torna 120 quilômetros”.

Ele explica que, com o SMF, a quantidade de energia que pode ser colocada na fibra é limitada, pois a tentativa de distribuir muito na fibra de vidro terá um impacto negativo em como ela pode lidar com o tráfego.

"Há um ponto ideal para o seu poder de lançamento dentro do vidro que limita a quantidade de energia que você pode colocar na fibra antes que ela realmente tenha um desempenho pior", diz Wallace.

Em vez disso, com o HCF, Wallace observa que as únicas restrições em torno da energia estão relacionadas à segurança.

"Você poderia ir por distâncias muito longas com lançamento de alta potência e uma fibra de perda muito baixa", explica ele. "Existe potencial para percorrer distâncias muito, muito longas sem precisar de um amplificador".

Ele diz que isso poderia até ser colocado em cabos submarinos em algum momento, usando uma versão não repetida do cabo submarino, que ele diz que também seria mais barato.

Quanto aos casos de uso, a Microsoft afirmou anteriormente que os setores de saúde, serviços financeiros, manufatura, varejo e governo poderiam se beneficiar da HCF.

A negociação de alta frequência no mercado de ações também foi apontada como um caso de uso sólido para demonstrar as capacidades da HCF. Cada milissegundo conta no mundo do comércio, portanto, velocidades de transferência mais rápidas e menor latência podem ser um divisor de águas.

"A HCF é um produto premium muito sério pelo qual as pessoas estão cobrando muito dinheiro", diz Lord. "Eles não estão dando muita importância a isso. Tem como objetivo os mercados de ponta, como o comércio financeiro, onde as pessoas estão preparadas para pagar por isso".

O crescimento da IA também está facilitando a necessidade de HCF, com startups como a Relativity Networks tentando pegar uma fatia do bolo ao lado dos players mais estabelecidos. A Microsoft afirma que a HCF faz parte da 'infraestrutura específica' necessária para o florescimento da IA.

Devido à sua latência aprimorada para modo único, o HCF está melhor posicionado para atender às demandas pesadas de cargas de trabalho, como IA.

Não é um substituto para a fibra tradicional

Embora o burburinho em torno da HCF seja muito real e provavelmente cresça na próxima década, isso não significa que a fibra tradicional será substituída.

"Você pode ingenuamente pensar que um dia terá fibra de núcleo oco entrando em sua casa, mas simplesmente não o fará", diz Lord, que observa que não é isso que a HCF pretende apoiar.

Ele ressalta que o Fiber-to-the-Premises (FTTP) que está sendo implementado globalmente é suficiente. A gigante de telecomunicações do Reino Unido BT, por meio de sua subsidiária Openreach, já implantou fibra em mais de 17 milhões de instalações em todo o país e tem planos de atingir 25 milhões até o final de 2026.

"A BT está implementando rapidamente seu programa de implementação de fibra com a Openreach", continua Lord. "É uma vez na vida fazer esse tipo de coisa, você não vai simplesmente arrancar tudo. A HCF é para esses casos de uso realmente interessantes, não para velocidades de banda larga".

Eichenholz concorda. "Não vejo um mundo onde você precise colocar fibra de núcleo oco diretamente em casa", diz ele.

Da mesma forma, Wallace não vê o HCF substituindo o modo único tão cedo, mas não descarta isso eventualmente: "Posso ver a fibra de núcleo oco chegando por cima, em camadas sobre o que temos agora e sendo usada para casos de uso específicos", diz ele.

"Então, à medida que amadurece e cresce, pode começar a substituir o vidro a longo prazo, porque tem propriedades muito boas, mas isso vai levar tempo. Ainda é muito cedo no ciclo de vida do produto".

No entanto, embora a empolgação em torno do HCF possa estar aumentando, alguns desafios impedem sua adoção mais ampla. Por um lado, a produção precisará ser ampliada drasticamente se quiser ser implantada de forma mais ampla.

"A fibra de núcleo oco não está sendo feita na mesma escala que a fibra padrão", diz Lord.

"A fibra padrão existe há cerca de 40 anos. As pessoas sabem como fazê-lo em grandes volumes. E quero dizer, apenas a fabricação de uma fibra com um buraco no meio não é trivial, e até mesmo dizer que ela tem um buraco no meio é banalizar. A estrutura real é realmente complexa".

O alto preço da fibra também representa um desafio. A HCF é caro, diz Lord, devido à necessidade de os fornecedores recuperarem a receita de todos os custos de P&D que se acumularam ao longo dos anos. Como resultado, ele espera que os custos diminuam à medida que mais players entram no mercado.

Eichenholz admite que a HCF "ainda não escalou". Ele diz: "Parte disso é custo, e parte disso é porque é um pouco mais difícil de fazer, e nós [Relativity Networks] temos uma visão muito diferente sobre a comercialização".

A colaboração da indústria será fundamental para maximizar a tecnologia, acrescenta.

"Nosso modelo é trazer os parceiros certos, escalar rapidamente e garantir que haja oferta suficiente para vender para todo o setor", diz ele.

Apesar dessas barreiras, muitos na indústria continuam confiantes no potencial da HCF.

Um estudo da Analysys Masons prevê que, até o final da década, haverá uma implementação em larga escala de fibra de núcleo oco nas redes principais.

Há evidências que sugerem isso também, com empresas como BT e China Telecom trabalhando na tecnologia, e empresas como a Microsoft também colocando suas cartas na mesa. No entanto, é um momento emocionante para a indústria, e Wallace diz que a HCF saiu do laboratório e está pronta para começar.

"Ainda é muito cedo em todo o ciclo de vida do produto, mas é definitivamente um produto", diz ele. "Não é mais um experimento científico".