A tecnologia de chaveamento de pacotes ópticos comumente utiliza componentes muito complexos, relegando sua viabilidade para o futuro. A utilização de pacotes ópticos, entretanto, é uma boa opção para melhorar a granularidade dos enlaces ópticos, bem como para tornar os processos de distribuição de banda muito mais eficientes e flexíveis. Esta tese propõe simplificações nas chaves ópticas que além de tornarem o pacote óptico viável para um futuro mais próximo, permitem montar redes ópticas complexas, com muitos nós, que operam de maneira auto-organizada. A rede proposta nesta tese não possui sinalização para reserva ou estabelecimento de caminho. As rotas são definidas pacote a pacote, em tempo real, durante o seu percurso, utilizando roteamento por deflexão. Com funções muito simples realizadas localmente, a rede ganha características desejáveis como: alta escalabilidade e eficiente sistema de proteção de enlace. Estas características desejáveis são tratadas como funções da rede que emergem de funções realizadas em cada um dos nós de rede individualmente. A tese apresenta um modelo analítico estatístico, validado por simulação, para caracterização da rede. No sistema de proteção contra falhas, os cálculos realizados para redes com até 256 nós mostram que o aumento do número médio de saltos ocorre apenas para destinos localizados no entorno da falha. Para demonstrar a viabilidade de construção de chave óptica rápida simplificada utilizando somente componentes já disponíveis no mercado foi montado um protótipo, que mostrou ter um tempo de chaveamento inferior a dois nanossegundos, sendo compatível com as operações de chaveamento de pacotes ópticos. / The Optical Packet Switching (OPS) technology usually involves complex and expensive components relegating its application viability to the future. Nevertheless the OPS utilization is a good option for improving the granularity at high bit rate transmissions, as well as for operation involving flexibility and fast bandwidth distribution. This thesis proposes simplifications on optical switching devices that besides getting closer future viability enable the deployment of highly scalable and self-organized complex network architecture. The proposed network operates without resources reservation or previous path establishment. The routes are defined packet-by-packet in a real time deflection routing procedure. With simple local functions the network starts to operate with desirable performance characteristics such as high scalability and automatic protection system. Those desirable performance characteristics are treated as Emerging Functions. For the network characterization it is presented a statistical analytical model validated by simulation. In the automatic protection functions investigation the results for a 256 nodes network showed that the mean number of hops enhancement occurs only around the failure neighborhood. To demonstrate the switch viability, a prototype was fabricated utilizing components already available in the market. The switching time obtained was below two nanoseconds showing compatibility with the optical packet switching technology.

A tecnologia de chaveamento de pacotes ópticos comumente utiliza componentes muito complexos, relegando sua viabilidade para o futuro. A utilização de pacotes ópticos, entretanto, é uma boa opção para melhorar a granularidade dos enlaces ópticos, bem como para tornar os processos de distribuição de banda muito mais eficientes e flexíveis. Esta tese propõe simplificações nas chaves ópticas que além de tornarem o pacote óptico viável para um futuro mais próximo, permitem montar redes ópticas complexas, com muitos nós, que operam de maneira auto-organizada. A rede proposta nesta tese não possui sinalização para reserva ou estabelecimento de caminho. As rotas são definidas pacote a pacote, em tempo real, durante o seu percurso, utilizando roteamento por deflexão. Com funções muito simples realizadas localmente, a rede ganha características desejáveis como: alta escalabilidade e eficiente sistema de proteção de enlace. Estas características desejáveis são tratadas como funções da rede que emergem de funções realizadas em cada um dos nós de rede individualmente. A tese apresenta um modelo analítico estatístico, validado por simulação, para caracterização da rede. No sistema de proteção contra falhas, os cálculos realizados para redes com até 256 nós mostram que o aumento do número médio de saltos ocorre apenas para destinos localizados no entorno da falha. Para demonstrar a viabilidade de construção de chave óptica rápida simplificada utilizando somente componentes já disponíveis no mercado foi montado um protótipo, que mostrou ter um tempo de chaveamento inferior a dois nanossegundos, sendo compatível com as operações de chaveamento de pacotes ópticos. / The Optical Packet Switching (OPS) technology usually involves complex and expensive components relegating its application viability to the future. Nevertheless the OPS utilization is a good option for improving the granularity at high bit rate transmissions, as well as for operation involving flexibility and fast bandwidth distribution. This thesis proposes simplifications on optical switching devices that besides getting closer future viability enable the deployment of highly scalable and self-organized complex network architecture. The proposed network operates without resources reservation or previous path establishment. The routes are defined packet-by-packet in a real time deflection routing procedure. With simple local functions the network starts to operate with desirable performance characteristics such as high scalability and automatic protection system. Those desirable performance characteristics are treated as Emerging Functions. For the network characterization it is presented a statistical analytical model validated by simulation. In the automatic protection functions investigation the results for a 256 nodes network showed that the mean number of hops enhancement occurs only around the failure neighborhood. To demonstrate the switch viability, a prototype was fabricated utilizing components already available in the market. The switching time obtained was below two nanoseconds showing compatibility with the optical packet switching technology.