Este trabalho investiga a influência dos efeitos da mistura de quatro ondas (FWM -. Four- Wave Mixing) durante o estabelecimento de caminhos ópticos em uma rede GMPLS/DWDM (Generalized MultiProtocol Label Switching/Dense Wavelength Division Multiplexing). Para minimizar seus impactos e assim reduzir o bloqueio total da rede, são propostas estratégias por meio de extensões ao RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering). A partir de uma plataforma de simulação que emula e integra a camada óptica e o Plano de Controle da arquitetura GMPLS, a solução proposta é validada. Os vários métodos de alocação de comprimentos de onda são avaliados e as contribuições na redução dos sinais interferentes quantificadas. Para minimizar o bloqueio na rede, uma nova classe de métodos de alocação, classificados como híbridos, é definida e seu desempenho é avaliado. O bloqueio da rede em função da variação de parâmetros que reforçam a eficiência da FWM, tais como a quantidade e espaçamento entre canais, é observado, confirmando a necessidade de métodos de alocação especialistas para gerenciamento do QoS (Quality of Service) óptico em cada caminho a ser estabelecido. Os resultados obtidos comprovam a eficiência da solução proposta e evidenciam a necessidade de um Plano de Controle GMPLS com acurada visibilidade das restrições da camada física, tanto os efeitos estáticos quanto às degradações associadas ao comportamento dinâmico da rede. / This work investigates the effects of the Four-Wave Mixing (FWM) during the lightpaths establishment in a GMPLS/DWDM (Generalized Multiprotocol Label Switching / Dense Wavelength Division Multiplexing) network. In order to minimize their impacts and thus reduce network blocking, strategies based on RSVP-TE (Resource Reservation Protocol- Traffic Engineering) extensions are proposed. The proposed solution is validated using a simulation platform that integrates and emulates the optical layer and the GMPLS Control Plane. The various wavelength allocation methods are evaluated and their contributions on the reduction of interfering signals are quantified. In order to minimize the network blocking, a new class of allocation methods (classified as hybrids) is defined and its performance is evaluated. The network blocking caused by the parameters that enhance the FWM efficiency, such as the number and spacing between channels, is also observed, confirming the need of specialized wavelength allocation methods for managing the optical QoS for each lightpath. The results obtained ascertain that the proposed solution is efficient and demonstrate the need for a GMPLS Control Plane endowed with an accurate visibility of the restrictions in the physical layer, concerning both static and dynamic effects.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VICTOR ISHIZUCA TELES.pdf: 2209340 bytes, checksum: eade76b90d01487ba8c4f5e2b7226ad0 (MD5) Previous issue date: 2010-02-10 / The objective of this work is to experimentally evaluate how physical impairments on the network can affect the performance of IP applications. Especially This work encompasses the analysis of the cross-layer effect caused by all-optical wavelength converters in the video signal. For this purpose, it was evaluated the packet error rate degradationcaused by physical layer parameters. Such analysis was made for a video signal propagation through the KyaTera Network, followed by an all optical wavelength conversion. The experimental results allowed concluding that converted signals separated by up to 1.5 THz from the original signal may experience 2.1-dB penalty. This fact indicates that for each wavelength conversion the signal propagation range will be reduced in 10 km (Considering an attenuation of 0.2 dB/km in the transmission fibers). It was also verified that the presence of the all-optical wavelength converter in the network implies a 16-dB power penalty. For this reason the wavelength conversion is a viable option for cases where the propagation distance for the unconverted signal is larger than 80 km. Results indicate the existence of a strong relation between the packet error rate and the degradation of the optical signal-noise ratio caused by the mentioned converter. It was not found any reference in the literature of any work with this type of characterization. Additionally, experiments to emulate the degradation of the video signals transmitted through links with a cascade of optical amplifiers were also performed. The results indicate that the packet error rate is related not only with optical signal-noise ratio, but also with the received signal power. / Este trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente como impedimentos f?sicos de redes ?pticas afetam o desempenho de aplica??es IP. Em especial, esse trabalho compreendeu a an?lise do efeito de cross-layer causado por conversores de comprimento de onda totalmente ?pticos em sinais de v?deo. Para isso avaliou-se a degrada??o da taxa de erro de pacotes em fun??o de par?metros da camada f?sica. Essa an?lise foi feita para uma propaga??o do sinal de v?deo pela Rede KyaTera, seguida de uma convers?o de comprimentos de onda totalmente ?ptica. Os resultados experimentais permitiram concluir que sinais convertidos, separados do sinal original por at? 1,5 THz, sofrem uma penalidade m?dia de pot?ncia de 2,1 dB. Este fato indica que para cada convers?o que o sinal sofrer o seu alcance ser? reduzido em aproximadamente 10 km (admitindo-se uma atenua??o de 0,2 dB/km nas fibras da rede). Concluiu-se tamb?m que a presen?a do conversor de comprimentos de onda na rede implica em uma penalidade de 16 dB. Este fato torna a convers?o de comprimentos de onda uma op??o vi?vel para os casos nos quais o sinal n?o convertido tenha de ser propagado por uma dist?ncia superior a 80 km. Os resultados obtidos indicam que existe uma forte correla??o entre a taxa de erro de pacotes da transmiss?o do sinal de v?deo e a degrada??o da raz?o sinal-ru?do ?ptica imposta pelo referido conversor. N?o foi encontrada nenhuma refer?ncia na literatura de qualquer trabalho que fizesse uma caracteriza??o desta maneira. Adicionalmente tamb?m foram realizados experimentos para emular a degrada??o de sinais de v?deo transmitidos por enlaces com uma cascata de amplificadores ?pticos. Os resultados deste experimento indicam que a taxa de erro de pacotes est? relacionada n?o apenas com a raz?o sinal-ru?do ?ptica, mas tamb?m com a pot?ncia do sinal no receptor.

Este trabalho investiga a influência dos efeitos da mistura de quatro ondas (FWM -. Four- Wave Mixing) durante o estabelecimento de caminhos ópticos em uma rede GMPLS/DWDM (Generalized MultiProtocol Label Switching/Dense Wavelength Division Multiplexing). Para minimizar seus impactos e assim reduzir o bloqueio total da rede, são propostas estratégias por meio de extensões ao RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering). A partir de uma plataforma de simulação que emula e integra a camada óptica e o Plano de Controle da arquitetura GMPLS, a solução proposta é validada. Os vários métodos de alocação de comprimentos de onda são avaliados e as contribuições na redução dos sinais interferentes quantificadas. Para minimizar o bloqueio na rede, uma nova classe de métodos de alocação, classificados como híbridos, é definida e seu desempenho é avaliado. O bloqueio da rede em função da variação de parâmetros que reforçam a eficiência da FWM, tais como a quantidade e espaçamento entre canais, é observado, confirmando a necessidade de métodos de alocação especialistas para gerenciamento do QoS (Quality of Service) óptico em cada caminho a ser estabelecido. Os resultados obtidos comprovam a eficiência da solução proposta e evidenciam a necessidade de um Plano de Controle GMPLS com acurada visibilidade das restrições da camada física, tanto os efeitos estáticos quanto às degradações associadas ao comportamento dinâmico da rede. / This work investigates the effects of the Four-Wave Mixing (FWM) during the lightpaths establishment in a GMPLS/DWDM (Generalized Multiprotocol Label Switching / Dense Wavelength Division Multiplexing) network. In order to minimize their impacts and thus reduce network blocking, strategies based on RSVP-TE (Resource Reservation Protocol- Traffic Engineering) extensions are proposed. The proposed solution is validated using a simulation platform that integrates and emulates the optical layer and the GMPLS Control Plane. The various wavelength allocation methods are evaluated and their contributions on the reduction of interfering signals are quantified. In order to minimize the network blocking, a new class of allocation methods (classified as hybrids) is defined and its performance is evaluated. The network blocking caused by the parameters that enhance the FWM efficiency, such as the number and spacing between channels, is also observed, confirming the need of specialized wavelength allocation methods for managing the optical QoS for each lightpath. The results obtained ascertain that the proposed solution is efficient and demonstrate the need for a GMPLS Control Plane endowed with an accurate visibility of the restrictions in the physical layer, concerning both static and dynamic effects.

The broad absorption spectrum of Protoporphyrin IX (PpIX) allows being activated by a source with an emission spectrum in the visible region. Also, PpIX can be activated simultaneously by two or more sources whose emission spectrum overlaps with its absorption spectrum. Sources with a wide spectrum of illumination, such as lamps and Sun, have a different light-tissue interaction, and the constant monitoring of the dose of light and the total damage caused by photodynamic therapy (PDT) becomes difficult. The main objectives of this study were to simulate the distribution of light in the tissue for a multi-wavelength source and determine the total theoretical photodynamic dose. This study is composed of three parts. First, photobleaching experiments of PpIX using different light sources and the development of a mathematical model was used to explain the change in PpIX concentration. Second, Monte Carlo simulation using MCX (Monte Carlo eXtreme) was performed to know the light distribution through in a human skin model. Finally, the theoretical photodynamic dose was determined using the two steps mentioned previously. The experimental results show that the decrease in the concentration of PpIX is mainly dependent on the dose of photons absorbed. Therefore, for a multi-wavelength source, the total damage is calculated by partial damages caused by each wavelength that active the PpIX. The simulation of the light distribution in the human skin phantom demonstrated that the energy fluence rate decrease as a function of the depth. The mathematical model estimates that the efficacy of PDT, where it is guaranteed there is necrosis, has a diameter and depth of about 0.3 and 0.2 mm respectively. This model can be expanded to other biological media, other photosensitizers and even to any source of illumination. / O amplo espectro de absorção da Protoporfirina IX (PpIX) permite sua ativação por uma fonte com um espectro de emissão amplo na região visível. Além disso, a PpIX pode ser ativada simultaneamente por duas ou mais fontes de luz, cujo espectro de emissão se sobrepõe ao seu espectro de absorção. Fontes com um amplo espectro de emissão, como lâmpadas e Sol, têm uma interação luz-tecido biológico diferente, e o monitoramento constante da dose de luz e o dano total causado pela Terapia Fotodinâmica (TFD) se tornam difíceis. Os principais objetivos deste trabalho foram simular a distribuição de luz no tecido para uma fonte de múltiplos comprimentos de onda e determinar a dose fotodinâmica teórica total. Este trabalho é composto de três partes. Primeiro, experimentos de fotodegradação da PpIX usando diferentes fontes de luz e o desenvolvimento de um modelo matemático foram usados para explicar a mudança na concentração de PpIX. Em segundo lugar, uma simulação de Monte Carlo usando MCX (Monte Carlo eXtreme) foi realizada para obter a distribuição de luz, de múltiplos comprimetos de onda, em um modelo de pele humana. Finalmente, a dose fotodinâmica teórica foi determinada usando as duas etapas mencionadas anteriormente. Os resultados experimentais mostram que a diminuição na concentração de PpIX é principalmente dependente da dose de fótons absorvidos. Portanto, para uma fonte de multi-comprimentos de onda, o dano total é calculado por danos parciais causados por cada comprimento de onda que ativa a PpIX. A simulação da distribuição de luz na pele humana demonstrou que a taxa de fluência de energia diminui em função da profundidade. O modelo matemático estima que a eficácia da TFD, onde é garantida a existência de necrose, tenha diâmetro e profundidade de aproximadamente 0.3 e 0.2 mm respectivamente. Este modelo pode ser expandido para outros meios biológicos, outros fotossensibilizadores e até mesmo para qualquer fonte de iluminação.

[pt] Nas redes de fibras óticas, as informações são transmitidas na forma de um sinal luminoso através de uma fibra ótica. A tecnologia de multiplexação WDM permite a transmissão simultânea de vários sinais em um mesmo enlace. As conexões entre estações terminais são estabelecidas na forma de caminhos óticos, que são definidos em função de sua rota e do comprimento de onda no qual são multiplexados. Conversores de comprimentos de onda não são considerados neste trabalho. Conseqüentemente, os caminhos óticos devem permanecer com o mesmo comprimento de onda em todos os enlaces do transmissor ao receptor. O Problema de Roteamento e Atribuição Mínima de Comprimentos de Onda (min- RWA) consiste em estabelecer um conjunto de conexões entre pares de estações e atribuir um determinado comprimento de onda para cada uma delas, de forma que caminhos óticos que compartilhem algum enlace da rede tenham comprimentos de onda diferentes e que o número total de comprimentos de onda utilizados seja mínimo. Neste trabalho, uma nova heurística é proposta para min-RWA, onde k possíveis rotas são calculadas para cada conexão e, em seguida, uma rota (dentre as rotas pré-calculadas) e um comprimento de onda são atribuídos a cada conexão resolvendo-se um Problema de Coloração de Partições (PCP). O PCP é um problema de coloração em grafos particionados, ou seja, grafos onde os vértices estão particionados em subconjuntos disjuntos. O PCP consiste em selecionar e colorir um único vértice de cada subconjunto, de modo que dois vértices adjacentes, no grafo induzido pelos vértices selecionados tenham cores diferentes e que o número total de cores utilizadas seja mínimo. Nesta dissertação, são apresentadas e propostas novas heurísticas para PCP e min-RWA. Estas heurísticas são comparadas com as melhores conhecidas na literatura. / [en] In optical networks, the information is transmitted along the optical fibers as optical signals. Wavelength Division Multiplexing (WDM) allows more efficient use of the huge capacity of optical fibers, as far as it permits the simultaneous transmission of different channels along the same fiber, each of them using a different wavelength. The connections are established by lightpaths, in which the signal is converted to the optical domain and reaches the receptor without conversion to the electrical domain. A lightpath is defined by a route and a wavelength. We assume that wavelength conversion along a lightpath is not permitted, since this technology is not yet fully available. Therefore, each lightpath should use the same wavelength from the transmitter to the receiver. The Routing and Wavelength Assignment problem consists in routing a set of lightpaths and assigning a wavelength to each of them. All connection requirements are known beforehand and one seeks to minimize the total number of wavelengths used for routing these connections, so as that two lightpaths sharing a common link use different wavelengths. In this work, we propose a new heuristic in which min-RWA is solved by a combined approach involving the computation of alternative routes for the lightpaths, followed by the solution of a Parttion Coloring Problem (PCP). Given a graph where the vertex set is partitioned in disjoint susets, PCP consists in selecting and coloring only one vertex in each subset, so as that every two adjacent colored nodes have different colors and the total number of colors used is minimum. We present and propose new heuristics for PCP and min-RWA. Computational experiments are reported comparing the new heuristics and those which already appeared in the literature.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2015-06-02T14:42:10Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4771282 bytes, checksum: 54ad9700566c303ef32a4f565e89ee2c (MD5) / Approved for entry into archive by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2015-06-03T22:27:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4771282 bytes, checksum: 54ad9700566c303ef32a4f565e89ee2c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-03T22:27:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4771282 bytes, checksum: 54ad9700566c303ef32a4f565e89ee2c (MD5) Previous issue date: 2014-07-04 / In this work, we study the principles of the theory of plane curves, within the context of high school / Neste trabalho estudamos os princípios da teoria das curvas planas, tendo em mente, estudantes do ensino médio. Aqui, é proposta uma introdução ao Cálculo Diferencial e Integral àqueles estudantes, e em seguida um estudo sobre a teoria das curvas, onde alguns exemplos clássicos são apresentados, bem como, conceitos como vetor tangente, área e comprimento de curvas são discutidos.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

[pt] Redes ópticas convencionais exigem conversão eletro-óptica em cada nó para roteamento adequado dos pacotes. Adicionalmente, recursos de gerenciamento relevantes são requisitados para auxiliar o roteamento. Neste trabalho, inteligência e funcionalidade são introduzidas na camada física de redes ópticas com topologia em malha de modo a prover um esquema eficiente de roteamento de portadoras ópticas e endereçamento de pacotes. No arranjo apresentado ocorre que: (a) nenhuma conversão optoeletrônica (O/E/O) torna-se necessária, exceto nos nós fonte e destinação; (b). recursos de gerenciamento são praticamente dispensados na camada física. Ao representar a rede por grafos, critérios de custo mínimo são atingidos. Em seguida, utilizam-se algoritmos que, em consonância com os custos mínimos, levam ao roteamento. A conectividade desejada é então introduzida, com os algoritmos seguindo a técnica de reutilização de capacidade dentro um mesmo comprimento de onda. Desta forma, os caminhos de luz são determinados englobando todos os pares de nós da rede. Chamamos este arranjo de SWRA (Smart Wavelength Routing Assignment) dado que cada portadora segue de forma passiva seu exato caminho na rede. A implicação é a sensível redução nos custos, tanto pelo lado dos conversores O/E/O, bem como pelo lado do gerenciamento da rede. Demonstra-se que este arranjo pode estar sujeito a colisão de dados em uma mesma portadora. Uma solução é apresentada pela introdução de buffers elétricos de baixo custo, dimensionados através de ferramentas estatísticas. / [en] In conventional optical networks, optoelectronic conversions are needed in each node for the sake of a proper packet routing. Simultaneously, intensive managing resources should be allocated to accomplish the routing task. The correct introduction of intelligence and functionality within the network physical layer may lead to some advantages over conventional networks. Two advantages are worthwhile be mentioning (a)-no optoelectronic conversions (O/E/O) are needed, except for the source and destination nodes, and (b)-management resources are practically unnecessary within the physical layer. As the network uses a graph representation, it is possible to reach minimal cost criteria. Next, coping with the minimal cost, suitable algorithms are used for proper wavelength routing. The desired connectivity is introduced, and the algorithms will lead to the technique of capacity reuse within the wavelength. In this way, light-paths are obtained, linking all network node pairs. We called this arrangement as SWRA (Smart Wavelength Routing Assignment), since within the network each wavelength follows its precise path in a passive way. The result appears as a significant cost reduction, which reflects the lack of O/E/O converters and on the use of less management gear. However, this arrangement may suffer occasional data collision within any wavelength. Hence, a solution to avoid this impairment is presented and described, using low-cost electric buffers. Additionally, the statistical evaluation of those buffers is supplied. / [es] Redes ópticas convencionales exigen conversión eletro- óptica en cada nodo para un adequado ruteamiento de los paquetes. Adicionalmente, se necesitan recursos relevantes de gerenciamiento para auxiliar el ruteamiento. En este trabajo, inteligencia y funcionalidad son introducidas en la camada física de redes ópticas con topología en malla a fin de proporcionar un esquema eficiente de roteamiento de portadoras ópticas y direccionamiento de paquetes. En el arreglo presentado sucede que: (a) no es necesaria ninguna conversión optoeletrónica (O/E/O), excepto en los nodos fuente y destino; (b). recursos de gerenciamiento son prácticamente dispensados en la camada física. Al representar la rede por grafos, es posible alcanzar criterios de costo mínimo. Enseguida, se utilizan algoritmos que, en consonancia con los costos mínimos, conducen al roteamiento. La conectividad deseada se introduce con los algoritmos siguiendo la técnica de reutilización de la capacidad dentro de la misma longitud de onda. De esta forma, los caminos de luz se determinan englobando todos los pares de nodos de la red. Este arreglo se denomina SWRA (Smart Wavelength Routing Asignment) dado que cada portadora sigue de forma pasiva su exacto camiño en la red. La implicación de este procedimento es uma sensible reducción de los costos, tanto por el lado de los conversores O/E/O, así como por el lado del gerenciamiento de la red. Se demuestra que este arreglo puede estar sujeto a colisión de dados en una misma portadora. Se presenta una solución introduciendo buffers eléctricos de bajo costo, dimensionados a través de herramientas estadísticas.

[pt] As redes ópticas passivas de nova geração 2 (NG-PON2) estão estudando e considerando o WDM-PON (Wavelength-Division-Multiplexed Passive Optical Networks) como a nova arquitetura para as redes de acesso, é provável que esta arquitetura seja adotada num futuro como o padrão. No entanto, algumas instalações já foram realizadas em todo o mundo, a maior parte delas na Coréia do Sul. Com o objetivo de reduzir os custos de operação (OPEX) e garantir a qualidade do serviço (QoS) um sistema de supervisão e localização de falhas é necessário. Neste trabalho é proposto e demonstrado um OTDR sintonizável (Optical Time-Domain Reflectometer) para realizar o monitoramento de redes WDMPON em serviço. O método apresentado é provado para diferentes fontes laser sintonizáveis CW (Continuous Wave) e utiliza um amplificador óptico semicondutor (SOA) como comutador para o sinal de prova. O sistema de monitoramento é provado experimentalmente numa rede WDM-PON simulada no laboratório a qual utiliza um AWG (Arrayed Waveguide Grating) como distribuidor. Os resultados foram melhorados utilizando diferentes métodos para mitigar os efeitos de interferência. / [en] The Next Generation Passive Optical Network 2 (NG-PON2) is considering and studying wavelength-division-multiplexed passive optical networks (WDM-PONs) as the new architecture for access networks, this architecture is likely to be adopted in near future as standard. However some deployments have been achieved worldwide, most of them in South Korea. In order to lower the operational expenditure (OPEX) and guarantee quality-of-service (QoS) an in-service monitoring and fault localization system is required. We propose and demonstrate a tunable optical time-domain reflectometer (T-OTDR) for in-service monitoring of (WDM-PONs). The proposed method is proved for different continuous wave tunable laser sources (CW TLS), and uses semiconductor optical amplifier (SOA) as a switch for the probe signal. This monitoring system is experimentally proved in a simulated WDMPON employing a cyclic AWG (Arrayed Waveguide Grating) as wavelength distributor. We improve the results using different methods to mitigate the interference effects.