Orientadores: Edson Moschim, Felipe Rudge Barbosa

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: Neste trabalho investiga-se através de simulação computacional, o desempenho de Redes Ópticas Avançadas, usando tecnologia de Chaveamento de Pacotes Ópticos (Optical Packet Switching - OPS), com topologias em anel e malha, e nós ópticos com roteamento sem conversão eletro-óptica dos pacotes,...

Resumo: Neste trabalho investiga-se através de simulação computacional, o desempenho de Redes Ópticas Avançadas, usando tecnologia de Chaveamento de Pacotes Ópticos (Optical Packet Switching - OPS), com topologias em anel e malha, e nós ópticos com roteamento sem conversão eletro-óptica dos pacotes, e sem armazenadores na camada óptica de transporte. São analisados parâmetros como capacidade da rede, vazão efetiva, número médio de saltos, e fração de perda de pacotes; introduz-se também um novo fator de desempenho da rede. São propostas novas configurações para as topologias analisadas, as quais se revelaram com melhor desempenho que as tradicionais. Constatou-se que a aplicação de armazenadores eletrônicos (buffers) na interface de entrada/saída do cliente (ingresso/egresso à rede) praticamente eliminou a perda de pacotes ópticos. A fim de subsidiar planejamento para proteção da rede, analisa-se o impacto de falha de enlaces e de nós no desempenho das varias arquiteturas analisadas. A rede em malha é a que sempre apresenta os melhores resultados. Foi também feita uma avaliação dos modelos de redes adotados para tráfego IP, visando aplicação na convergência de redes de fibras e redes sem-fio (wireless-fiber). Uma conclusão importante deste trabalho é que o grau de conexões dos nós das redes é mais relevante para capacidade e desempenho do que apenas o número de nós da rede. Este trabalho não analisa limitações físicas de transmissão porque focaliza redes metropolitanas de acesso, com os pacotes ópticos nunca percorrendo distâncias superiores a 60 ou 70 km

Abstract: In this work the performance of advanced optical networks was investigated through computational simulations using optical packet switching (OPS) technology, with mesh and ring topologies. Routing in the optical nodes is carried out without electro-optical conversion of the optical packets...

Abstract: In this work the performance of advanced optical networks was investigated through computational simulations using optical packet switching (OPS) technology, with mesh and ring topologies. Routing in the optical nodes is carried out without electro-optical conversion of the optical packets and buffering is not used on the optical layer. The analyses are based on the network parameters capacity, throughput, average number of hops, packet loss fraction; an additional performance factor is introduced in this work. New network and node configurations are proposed and analyzed, and it was verified that they perform better than traditional topologies. It was verified that the application of electronic buffer on end-client input and output interfaces (ingress/egress of the optical network) practically eliminate optical packet loss, which mostly occur at input to the optical layer. In order to subsidize the network protection planning, analyses of the impact of link and node failure in the various architectures was studied. The mesh network obtained the best results in all situations. A network model adopted for IP traffic was also evaluated in order to consider the adequacy of our models to this traffic and the convergence of fiber networks and wireless networks (wireless-fiber). Important conclusions are that the models are simple and perform very well under various conditions, and that the degree of interconnection of the nodes is more relevant for capacity and performance than just the number of network nodes. Actually in some cases it is better to increase connectivity than number of nodes. Finally, this work does not analyze the physical limitations of transmission because it focuses on metropolitan access networks, with optical packets having a limited number of hops and never exceeding distances greater than 60 or 70 km