[pt] Neste trabalho apresenta-se parâmetros/critérios de qualidade de serviço em redes ópticas. Partindo-se da definição de qualidade, sua importância e relevância em telecomunicações, direciona-se a discussão para a relação cliente - fornecedor onde o cliente pode ser visto como um indivíduo, uma corporação ou uma operadora. A partir dos parâmetros/critérios definidos, as características gerais das redes ópticas são analisadas. Sobre um ponto de vista técnico, define-se, fatores para a obtenção da qualidade de serviço desejada. A tecnologia de múltiplo acesso óptico é introduzida e estuda-se o caso WDM não apenas por sua grande conformidade com a Qualidade e a filosofia das redes totalmente ópticas mas também pela sua perfeita adequação à redes de alta velocidade e às propostas para a implementação de Terabit Offices. O aspecto para a alocação de comprimento de onda e o roteamento da rede apresentam-se como núcleo do trabalho. Um algoritmo é desenvolvido e simulações computacionais são analisadas, considerando, também, os aspectos de gerência da rede. Devido às relevâncias econômica e tecnológica das questões discutidas, perspectivas e tendências futuras são apresentadas. / [en] This work identifies some quality of service parameters / criteria to all optical networks. Starting with some definitions and the importance of quality in telecommunication the relationship between customer and supplier is analyzed. Next, the optical networks are studied. By using a technical vision, the main factors concerning quality are presented. The multiple access technology is introduced and WDM cases are more deeply studied, nor only by the great conformance with the quality aspects and all optical networks philosophy, but also for its match with the high speed networks and Terabit Offices implementation. The wavelength assignment and the routing problem are presented as they are the main point of this work. An algorithm is developed and a simulation is carried out considering the network management aspects. Due to the economical e technological importance of the subject, future trends are also presented.

[pt] O principal objetivo desta dissertação consiste na geração de novas funcionalidades inteligentes em redes ópticas associadas aos protocolos IP e Gigabit Ethernet, através da utilização de circuitos integrados programáveis operando na taxa do Gigabit. A padronização Ethernet é apresentada através das camadas PHY e MAC, destacando suas funções, interfaces e os tipos de chips disponíveis no mercado. A camada PHY do padrão Ethernet para meios ópticos é detalhada. Algumas tecnologias de chips são discutidas, entre elas o crescimento dedicado, os ASICs, as NPUs e as tecnologias programáveis: FPGAs e CPLDs. O conceito de inteligência óptica e o perfil de camadas equivalentes associados a este conceito são introduzidos. Um novo elemento de rede dedicado à inserção de sinalização na camada óptica é apresentado, destacando-se sua estrutura, sua realização, seu detalhamento para utilização em redes. Diversas montagens experimentais com o elemento desenvolvido são utilizadas para demonstrar as características do sistema, entre elas a eficiência da utilização da tecnologia de FPGAs e a transparência da inteligência na camada óptica para o padrão Ethernet. / [en] The main objective of this work is the generation of new functionalities in optical networks, associated to the Ethernet and IP protocols, by the use of programmable integrated circuits operating in Gigabit rates. The Ethernet standard is presented through its PHY and MAC layers, highlighting its functions, interfaces and the types of commercially available ICs. The Ethernet standard PHY layer for optical media is described. Some IC technologies are discussed, such as dedicated growth, ASICs, NPUs and the programmable technologies: FPGAs e CPLDs. The concept of built-in optical intelligence and a new layers model associated to it are presented. A new network element, dedicated to the insertion of signaling in the optical layer is also presented, and special attention is dedicated to its structure, to its implementation and to the aspects of its use in networks. Several experimental setups using the developed element are shown, demonstrating the characteristics of the system, particularly the efficiency obtained by the use of FPGA technology and the transparency of the optical intelligence with respect to the Ethernet standard.

[pt] O principal objetivo desta dissertação consiste na proposta de implementação de uma rede de telecomunicações utilizando novas tecnologias, enfatizando as aplicações de entretenimento. As soluções adotadas foram orientadas pelas características econômicas verificadas nas áreas nobres das regiões metropolitanas brasileiras e também pelas novas tecnologias de roteamento, chaveamento, armazenamento e distribuição local. A avaliação do custo de investimento e operacional da rede, bem como a formulação de um modelo de negócios associado a uma estrutura de serviços oferecidos foram apresentadas e desenvolvidas. A construção de um plano de negócio hipotético para avaliar a relação custo-benefício resultante da utilização da infra-estrutura da rede proposta associado ao modelo e estrutura dos serviços elaborados foi implementado e executado. Quatro alternativas de implementação de rede foram avaliadas. / [en] The present dissertation is aiming at proposing a telecommunications network implementation using some new technologies where the emphasis is put on entertainment applications. The adopted solutions try to offer a selection grid that qualitatively cope with the economic level of some selected noble metropolitan areas in Brazil and rely in new routing, switching storage and local distribution technologies. The investment evaluation, the operational network costs and the formulation of a business model associated with the respective used service structure is subsequently introduced and described. Next, a hypothetic business plan service model is launched in order to evaluate the cost-benefit ratio between the network infrastructure proposed working together with its new service model and its new structure. Four possible alternatives of network implementation were evaluated and commented.

[pt] Com a crescente demanda por maior capacidade na transmissão de dados, uma solução tem sido estudada para transmissão de rádio sobre fibra combinando múltiplos canais de dados sobre a portadora óptica na rede de acesso baseada em multiplexação por sub-portadoras. Ademais, essa rede de acesso é comumente ramificada na forma de uma rede óptica passiva. Monitoramento desses enlaces em fibra é, então, cada vez mais importante. A tecnologia atual de reflectometria óptica no domínio do tempo utilizada para monitoramento opera em um comprimento de onda óptico separado e possui ampla largura de banda de detecção, tornando-se relativamente cara. A busca por uma alternativa de monitoramento de alta precisão e baixo custo é de suma importância para a oferta de transmissão com garantia de qualidade de serviço. Neste trabalho, o uso de multiplexação por sub-portadoras é explorado, incorporando uma técnica de monitoramento de varredura de tom de baixa frequência na transmissão de dados. Um modelo matemático para a resposta em frequência do enlace foi derivado e a localização e a intensidade de uma falha são estimadas através da comparação com a amplitude e a fase detectadas da luz retroespalhadaa medida em que é feita uma varredura de frequência do sinal de monitoramento, aplicando-se um algoritmo de minimos quadrados. O modelo proposto considera que a medida do enlace antes da ocorrência de uma falha é conhecida. Uma única falha nova pode então ser detectada com precisão e sua posição e intensidade são estimadas da maneira descrita. / [en] With ever growing demand for higher capacity in data transmission, a solution has been proposed for analog Radio over Fiber transmission, combining several data channels over the optical carrier in the access network using Sub-Carrier Multiplexing (SCM). Furthermore, this access network is often branched in the form of a passive optical network (PON). Monitoring such fiber links is thus increasingly important. Current optical time domain reflectometry (OTDR) technology used for monitoring operates at a separate optical wavelength and has wide bandwidth detection, making it relatively costly. The pursuit of a low cost, high precision monitoring alternative is of paramount importance for cost effective quality of service (QoS) improvement. In this work employment of SCM for data multiplexing is exploited embedding a low frequency tone sweep monitoring technique into data transmission. A mathematical model for the frequency response of the link was derived and the fault location and intensity is estimated through comparison with acquired amplitude and phase of the backscattered light for the varying frequency by applying a simple least mean squared (LMS) algorithm. The modeling suggested requires that measurement of the link prior to the occurrence of a fault is known. A single new fault can then be accurately detected and its position and intensity estimated in the way described.

[pt] Para suportar os requisitos das redes móveis de 5a geração (5G), os sistemas de comunicação óptica serão usados nas redes de acesso. Isso ocorre porque a evolução das RAN (Radio Access Networks) incluem a centralização do equipamento mais crítico para implantar pontos de acesso móveis de baixa potência, como DAS (Distributed Antenna Systems) e Small Cells. Os serviços emergentes solicitam a implantação de tecnologias de rádio sobre fibra com ênfase na eficiência de largura de banda, eficiência energética e alta confiabilidade. Neste âmbito, um monitoramento eficiente da camada física é imperativo para a operação dessas redes. O sistema de monitoramento deve fornecer uma localização de falhas em serviço, econômico, centralizado e com impacto mínimo para a transmissão de dados. Esta tese propõe vários sistemas de monitoramento incorporado no transceptor utilizando reflectometria óptica no domínio do tempo. Os sistemas de monitoramento são testados em diferentes sistemas de transmissão de dados e arquiteturas de rede, onde é apresentada uma validação simulada e outras experimentais. / [en] In order to support the requirements for 5th generation mobile networks (5G), optical communication systems will be used in the access part of the network. This is because the evolution of radio access networks includes the centralization of the most critical equipment in order to deploy low power mobile access points, like distributed antenna systems and small cells. The emerging services call for the deployment of radio over fibre technologies with emphasis on bandwidth efficiency, energy efficiency and high reliability. Within this scope, an efficient monitoring of the physical layer would become essential for the operation of these networks. The monitoring system should provide in-service, cost efficient and centralized fault localization with minimum impact on data transmission. This thesis proposes several transceiver-embedded optical time domain reflectometry monitoring systems. The monitoring systems are tested over different data transmission systems and network architectures, where one architecture was simulated and several others experimentally validated.