Toda outra família desta série trata de decidir o que fazer com um pacote. Esta trata de pôr bits num meio físico e tirá-los de volta - a camada menos discutida, e a que define o teto de tudo o que vem acima.

1966: o artigo em que ninguém acreditou

Luz já era carregada em fibras de vidro antes dos anos 1960, mas com perdas tão enormes que a distância de transmissão ficava severamente limitada. O consenso era que aquilo era propriedade fundamental do vidro.

Charles Kao, então com 32 anos, trabalhando no Standard Telecommunication Laboratories em Harlow com George Hockham, publicou em 1966 o artigo Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies, argumentando outra coisa: a perda vinha de impurezas, e não da física. Ele calculou que as fibras existentes estavam ordens de grandeza acima do limite fundamental imposto pelo espalhamento Rayleigh, apontou a sílica como o material que valia purificar, e especificou o que um sistema funcional exigiria.

A ideia foi amplamente ridicularizada na época. Antes daquele artigo, a crença geral era que fibra jamais competiria com cobre.

Em 1970, um grupo da Corning - Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz e Frank Zimar - produziu fibra de sílica fundida com atenuação de 17 decibéis por quilômetro, abaixo da própria meta de Kao. Em 1972 chegaram a 4, e em 1979 a perda tinha caído a 0,2 decibel por quilômetro. O Bell Labs, que passara duas décadas desenvolvendo guias de onda de micro-ondas enterrados e planejava substituí-los depois por tubos ópticos ocos, abandonou aquele programa; a fibra o tornou obsoleto antes de um único deles entrar em serviço comercial.

Kao recebeu o Nobel de Física em 2009, quarenta e três anos depois do artigo. O intervalo entre estar certo e ser acreditado foi de quatro anos; entre estar certo e ser homenageado, de quarenta e três.

O que um transceptor é, de fato

Um transceptor converte entre a sinalização elétrica que um equipamento entende e o que o meio carrega - luz na fibra, tensão no cobre, rádio no ar. Tudo acima dele nesta série pressupõe que essa conversão funciona.

As propriedades físicas são implacáveis de um jeito que o processamento de pacotes não é. Distância, comprimento de onda, modo, tipo de conector e orçamento de potência ou casam nas duas pontas ou nada acontece, e um enlace marginal, em vez de quebrado, produz erro intermitente que se parece com todo outro tipo de problema. Esta é a camada em que a falha é física e o sintoma é lógico, e é por isso que engenheiro experiente confere nível óptico cedo e inexperiente confere por último.

O acordo multifonte, e por que ele importa

O módulo plugável - GBIC, depois SFP, SFP+, QSFP e descendentes - é um pequeno milagre comercial que não recebe crédito nenhum.

O mecanismo dele é o acordo multifonte: uma especificação escrita por um grupo de fabricantes CONCORRENTES, fora de qualquer organismo formal de padronização, comprometendo-os a construir módulos intercambiáveis. Não é padrão imposto por instituição; é acordo entre rivais de que preferiam dividir um formato a cada um ter o seu, proprietário.

A consequência é que o menor, mais numeroso e mais frequentemente substituído componente de uma rede virou commodity que serve em qualquer coisa. É o ato de autocontenção deliberada mais bem-sucedido da indústria, e vale nomear porque a mesma indústria não chegou a acordo comparável em quase nenhuma outra camada.

O contra-movimento merece ser nomeado do mesmo jeito. Fabricantes passaram a codificar módulos para que o equipamento rejeite o que não carrega o identificador certo, recriando aprisionamento dentro de um formato desenhado para evitá-lo. Essa prática, e o negócio de módulos de terceiros que existe para derrotá-la, é uma discussão comercial viva dentro de um componente técnico.

Evolução

  • Óptica fixa, até os anos 1990. A interface era soldada na placa; mudar velocidade ou distância significava equipamento novo.
  • GBIC, por volta de 1995. O conversor de interface gigabit tornou a óptica removível, de modo que o mesmo comutador servia lances curtos em cobre e fibra monomodo longa.
  • SFP, a partir de 2001. Plugável de formato pequeno - a mesma ideia reduzida o bastante para caber em densidade de porta razoável, e o formato que tornou práticos os comutadores de alta contagem de portas.
  • SFP+, QSFP, QSFP28, , OSFP, adiante. Mais rápidos e mais densos, com os truques de paralelismo e de divisão por comprimento de onda necessários para manter o conector do mesmo tamanho enquanto a taxa sobe.
  • Óptica coerente num plugável, agora. Tecnologia de transmissão de longa distância que exigia chassi próprio, hoje num módulo que cabe na mão, o que vem colapsando em silêncio a fronteira entre a rede de transporte e o roteador.

Os cargos e as práticas

Esta camada não produziu cargo glamouroso nenhum e uma quantidade enorme de competência essencial. Quem instala, emenda, testa e certifica em geral não é chamado de engenheiro de redes, e a rede não existe sem essas pessoas.

As práticas dela são incomumente concretas. Aritmética de orçamento de potência antes da compra, e não depois da falha. Limpar conector, responsável por boa parte das falhas ópticas e a tarefa menos respeitada da disciplina. Ler nível de luz em vez de confiar no estado do enlace, porque uma porta que está de pé pode estar recebendo pouco demais para ser confiável. E etiquetar, que toda organização negligencia e toda organização paga durante uma queda.

Há também um hábito profissional que vale dizer: o transceptor é a primeira coisa a trocar e a última a ser suspeitada. Porque é barato e substituível, testá-lo é rápido; porque é pequeno e passivo, ele é psicologicamente invisível.

As empresas

A ciência foi do Standard Telecommunication Laboratories e da Corning; a manufatura em volume é Finisar, hoje dentro da Coherent, Broadcom, Lumentum, Innolight e uma base industrial chinesa substancial. Os fabricantes de equipamento - Cisco, Juniper, Arista, Extreme e os demais - em boa medida remarcam módulos construídos por esses fornecedores, e é por isso que uma óptica com o nome de um fabricante e outra sem costumam ser o mesmo componente com diferente.

Para onde vai

O módulo está absorvendo a rede. Óptica coerente e, cada vez mais, processamento digital de sinal e até funções de comutação estão migrando para dentro do plugável. Um componente que nasceu como forma de trocar o conector está virando lugar onde funções de rede moram.

A fotônica em silício leva a óptica para dentro do chip. Integrar geração e detecção de luz ao silício de comutação remove uma interface, e a interface é onde custo, energia e falha se concentram.

Energia é a restrição agora. Nas densidades e taxas atuais, a óptica é parcela relevante da energia e do calor de um comutador, e a discussão sobre acionamento linear e encapsulamento conjunto é, no fundo, uma discussão sobre watts, e não sobre bits.

E o padrão de 1966 se repete. A contribuição de Kao não foi construir nada; foi identificar corretamente que um limite que todo mundo aceitava não era fundamental. Toda geração desta camada teve um número que se acreditava fixo - uma distância, uma taxa, um orçamento de potência - e a pergunta útil num campo tão físico é sempre quais dos limites atuais são leis e quais são apenas impurezas que ninguém removeu ainda.

Fontes