[pt] A presente dissertação tem como objetivo avaliar as mudanças que estão ocorrendo nas arquiteturas das redes ópticas dos operadores de telecomunicações para adequarem-se aos novos serviços oferecidos aos usuários. Esses serviços demandam cada vez mais flexibilidade, confiabilidade e capacidade de todos os níveis das redes ópticas, desde o acesso até os backbones metropolitanos e de longa distância, passando pelas redes de agregação. No acesso, a principal transformação é a extensão da fibra óptica para pontos cada vez mais próximos do usuário, utilizando-se de tecnologia PON (Passive Optical Network), de maneira a oferecer maior banda permitindo a diversificação de serviços e aplicações, como vídeo de alta definição com interatividade. No backbone metropolitano também são verificadas importantes mudanças, implicando a necessidade de capacidades de transporte cada vez maiores (múltiplos lambdas de 40 Gbps ou 100 Gbps) com uso de DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) e OTN (Optical Transport Network), com roteamento de lambda no nível óptico por meio do uso de ROADM (Reconfigurable Add-Drop Multiplexer) e switching eletrônico também suportado pela OTN. Essa rede de elevada capacidade conecta-se diretamente às redes de acesso ou redes coletoras ou de agregação, aptas a transportar de forma eficiente tráfego baseado em pacotes. Nesse contexto, substituem-se as soluções tradicionais baseadas em TDM (Time Division Multiplexing) por soluções mais adaptadas ao transporte de pacotes e que garantam qualidade de serviço. Essa mesma rede de alta capacidade metropolitana também deve fazer interface com as redes de transmissão regionais e interurbanas de longa distância. O trabalho dará especial atenção às topologias de rede de acesso e backbone metropolitano descritas acima, comparando arquiteturas e investimentos associados. / [en] This dissertation aims to evaluate the changes that are occurring in the telecom operators’ optical network infrastructures to suit to the new services offered to their customers. These services demand increasingly flexibility, reliability and capacity from all optical network layers, from access to long-haul and metropolitan backbone, including aggregation layer. On access, the main transformation is the extension of the optical fiber to points closer to the customers using PON (Passive Optical Networks) technologies in order to offer higher bandwidths. With this strategy it is possible to enable applications and services diversification, like interactivity high definition video. It is also verified important changes on the metropolitan backbone. It is observed the need of improving the transport capacity (multiple 40 Gbps or 100 Gbps wavelengths) using DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) and OTN (Optical Transport Network), with wavelength routing using ROADM (Reconfigurable Add-Drop Multiplexer) and electronic switching. This high-capacity network is connected directly to the access or aggregation networks, which are able to efficiently carry packet-based traffic. In this context, traditional solutions based on TDM (Time Division Multiplexing) are replaced by solutions best adapted for packet transport with reliable quality of service. This same high-capacity metropolitan network should also be connected with the regional and longhaul networks. This work will give special attention to the access network topologies and metro backbone described above, comparing architectures and related investments.

[pt] Este trabalho apresenta as principais características de um sistema telefônico de voz baseado na tecnologia TDM e de um sistema de comunicações ópticas baseado em no protocolo Ethernet. Os dois sistemas são comparados economicamente. A solução Ethernet foi então escolhida e avaliada para ser instalada priorizando sua utilização na área central do Rio de Janeiro em aplicações corporativas. Aplicações residenciais também foram avaliadas, com menor ênfase. / [en] This work shows the legacy telephone system and optical communication system based on the Ethernet protocol major characteristics, compares both in technical and economically aspects. Then, the implementation of an optical network based on the Ethernet protocol in some areas of Rio de Janeiro is assessed.

[pt] O objetivo desta Dissertação é apresentar a análise do comportamento de protocolos e dos métodos de proteção em sistemas ópticos para as futuras redes de altas taxas de transmissão. A demanda por banda de transmissão em redes ópticas vem aumentando sobremaneira nas últimas décadas, principalmente, devido à disseminação do acesso e da utilização da Internet e aos novos tipos de aplicações que ela utiliza, com compartilhamento de vídeos e aplicações em nuvem. Esse aumento de tráfego tem impulsionado fortemente o desenvolvimento de tecnologias de sistemas ópticos que procuram garantir o atendimento a essa demanda. Várias frentes de estudos buscam obter taxas de transmissão de bits mais altas por canais (100Gbps, 400Gbps e 1Tbps), utilizando-se de tecnologias avançadas como o formato de modulação multinível, fibras com baixa perda e área de transmissão efetiva mais larga, amplificação híbrida EDFA/Raman e tecnologias de detecção digital coerente. A taxa máxima de transmissão em sistemas ópticos está saindo do atual 10Gbps e indo na direção dos 40Gbps e 100Gbps, já comercialmente oferecidos, e dos 400Gbps e 1Tbps ainda em desenvolvimento. E esse aumento na taxa de transmissão gera uma necessidade de avaliação do comportamento dos protocolos e métodos de proteção atuais quando aplicados a essas novas redes ultra-rápidas. A mudança para taxas de transmissão tão altas pode requerer diferentes estratégias de operação, e a razão é que os efeitos de retardo de propagação alteram significantemente o controle de fluxo do tráfego. / [en] The aim of this Dissertation is to present an analysis of the behavior of protocols and protection methods in optical communication systems for the ultra high bit rate networks. The demand for optical networking transmission bandwidth is increasing greatly in recent decades, mainly due to the spread of access to and the use of the Internet and new types of services, with video sharing and cloud applications. This increase in traffic has driven strongly the development of optical systems technologies that seek to ensure compliance with this demand. Several fronts of studies seeking to obtain rates from higher bits per channel (100Gbps, 400Gbps and 1Tbps), using advanced technologies such as multilevel modulation format, fibers with low loss and wider effective transmission area, hybrid EDFA/Raman amplification and digital coherent detection technologies. The maximum transmission rate in optical systems is coming out of the current 10Gbps and 40Gbps and going towards the 100Gbps, already commercially offered, and still developing 400Gbps and 1Tbps. This increase in transmission rate generates a need for evaluation of the behavior of current protection protocols and methods when applied to these new ultra-fast networks. The change to so high transmission rates may require different operating strategies, and the reason is that the effects of propagation delay alter significantly the control traffic flow.