Orientador: Prof. Dr. Luiz Henrique Bonani do Nascimento / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2016. / As redes ópticas são fundamentais para o transporte de informação, que sofrem um rápido crescimento nos dias atuais. Com o advento de novos serviços, redes sociais, diversos equipamentos conectados, tráfego multimídia, vídeo sob demanda, entre outros, o tráfego de informações tem crescido e as Redes Ópticas têm tido um papel de transporte muito importante garantindo a qualidade dos serviços oferecidos. A tecnologia das redes ópticas elásticas (Elastic Optical Networks (EON)s), trazem novas pesquisas para uma melhor otimização de largura de banda no espectro óptico. O estudo tem a finalidade de avaliar, com o uso de simulação, três novos algoritmos de melhor ocupação espectral desenvolvidos neste trabalho, comparados com o algoritmo First Fit (FF) existente na literatura, em termos de tipos de serviços e número de rotas, utilizando duas topologias físicas distintas. Com os algoritmos de melhor ocupação espectral, será realizada a atribuição de serviços e a organização de todos os espaços (slots) da banda C de 4,4 THz, permitindo um melhor aproveitamento e flexibilidade do espectro total, pois o mesmo apresenta espaços não contíguos de largura de banda ao longo do tempo, gerando a Probabilidade de Bloqueio (Blocking Probability (PB)) e a fragmentação da rede óptica. Os algoritmos propostos apresentaram melhores resultados comparados com o algoritmo FF. / The Optical Networks are fundamental for the transport of information, which are experiencing rapid growth in the present days. With the advent of new services, social networks, several connected equipment, multimedia traffic, video on demand, among others, information traffic has grown and the Optical Networks have played a very important transport role guaranteeing the quality of services offered. The technology of elastic optical networks (EON), bring new research for a better optimization of bandwidth in the optical spectrum. The purpose of this study was to evaluate the use of simulation in three new spectral optimization algorithms developed in this work, compared to the First Fit algorithm existing in the literature, in terms of service types and number of routes, using two different physical topologies. With the algorithms of better spectral occupation, the assignment of services and the organization of all slots of the C band of 4.4 THz will be realized, allowing a better utilization and flexibility of the total spectrum, since the same presents uncontiguous bandwidth spaces over time, generating the Blocking Probability and the fragmentation of the optical network. The proposed algorithms presented better results compared to the First Fit algorithm.

Orientadores: Nelson Luis Saldanha da Fonseca, Marcos Rogério Salvador / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:55:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_GustavoBittencourt_D.pdf: 3834927 bytes, checksum: ec5c4028c4e9daddb1935b922f19a729 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A demanda cada vez maior por largura de banda tem levado a implantação de uma Internet de nova geração, com backbones com alta capacidade de transmissão baseados nas tecnologia de multiplexação Wavelength Division Multiplexing (WDM). Para o eficiente transporte do tráfego da Internet, é necessário o uso de um paradigma de transmissão flexível e capaz de se adequar às flutuações do tráfego da rede. Devido a imaturidade da tecnologia de comutação de pacotes ópticos (do inglês Optical Packet Switching - OPS) e das desvantagens da comutação de circuitos ópticos (do inglês Optical Circuit Switching - OCS), a comutação de rajadas ópticas (do inglês Optical Burst Switching - OBS) é uma opção atrativa, dada a sua flexibilidade, maturidade tecnológica e eficiência. Nas redes OBS, os pacotes IP são agrupados em unidades de transmissão maiores, denominadas rajadas, cuja transmissão é precedida por um pacote de controle que sinaliza, entre outras coisas, o momento em que os recursos devem ser reservados. O processo de reserva de recursos é feito em uma via, o que indica que o transmissor não necessita aguardar confirmação por parte do receptor antes de enviar as rajadas. Se não houver recursos disponíveis no momento da transmissão, a rajada é sumariamente descartada. O fato do transmissor não esperar confirmação por parte do receptor para a transmissão das rajadas, implica na necessidade de um dimensionamento adequado da rede, sob pena de alta probabilidade de bloqueio. Nesta tese, são propostos diferentes mecanismos de controle para redes OBS que podem ser usados conjuntamente, a fim de melhorar o desempenho da rede. Esta tese apresenta, inicialmente, um estudo sobre a ocorrência de transformações nas propriedades estatísticas do tráfego submetido à redes OBS, devido ao processo de montagem de rajadas, que ocorre na borda das redes OBS. Verificou-se que a transformação do tráfego está relacionada à escala limitante do tráfego multifractal. Além disso, verificou-se que o tráfego transformado em monofractal demanda menos recursos da rede. Assim, foi proposto um método para identificação automática da escala limitante de fluxos multifractais, além de um conjunto de algoritmos de montagem capazes de induzir as transformações nas propriedades estatísticas do tráfego. Foi proposto, também, na tese, um algoritmo adaptativo para escalonamento de canais em redes OBS que aloca comprimentos de onda com menor chance de reutilização por rajadas futuras. Analisou-se também, nesta tese, o problema de escalonamento em lote de canais em redes OBS. Foram propostos dois algoritmos ótimos: um para o caso quando as requisições que transitam pela rede não possuem diferenciação, e outro para quando a rede exige tratamento diferenciado das requisições. Além disso, foi proposta uma estratégia para a formação dos lotes que pode ser considerada uma extinção do protocolo Just Enough Time - JET. Os mecanismos propostos foram avaliados em comparação com outros existentes na literatura. Os resultados obtidos evidenciam ganhos e a adequabilidade para implementação em redes OBS, a fim de melhorar o desempenho destas redes / Abstract: The growth of the number of Internet users has led to the increase of the bandwidth demand which, consequently, led to the need of adoption of high capacity links in the Internet backbone. Moreover, a flexible switching paradigm is necessary to provide efficient transport of Internet traffic. Due to the limitations of both optical packet switching (OPS) and optical circuit switching (OCS), optical burst switching (OBS) emerged as an attractive switching choice. In OBS networks, IP packets are aggregated into larger transmission units, called bursts. The transmission of a burst follows the transmission of its associated control packet, which carries among other information, the time that bandwidth should be reserved for that burst. In OBS networks, the process of bandwidth reservation is done in one way, which means that the burst is discarded if there is not enough bandwidth for the transmission of the burst at a node when the burst arrives. Therefore, scheduling and burst assembling mechanisms should be conceived to avoid burst loss as well as to support the quality of service of applications running over an OBS network. Initially, a study on traffic transformation at the edge of the network was conducted for the derivation of efficient mechanisms. The study aimed at verifying the changes of traffic descriptors due to the assembly of packets into bursts. It was found that the cutoff time scale of multifractal traffic impacts the traffic transformation. Moreover, it was found that these transformations can lead to smaller bandwidth demands. Based on findings, an automatic method was proposed for the identification of the cutoff time scale of multifractal flows, and a set of burst assembly algorithms for inducing such transformations were introduced. Furthermore, an adaptive algorithm for channel scheduling that allocates wavelengths with small chances of being reused by future requests was proposed. Two optimal algorithms were introduced for the provisioning of differentiated services. In addition, a batch assembly strategy, which can be considered an extension of JET protocol, was created. The proposed mechanisms were evaluated in comparison with other mechanisms in the literature via simulation. Results evince that the mechanisms introduced in this thesis are effective for the improvement of OBS networks performance / Doutorado / Redes de Computadores / Doutor em Ciência da Computação

A necessidade de transmissão de canais modulados a taxas a partir de 400 Gb/s tem motivado a pesquisa e os esforços relativos às tecnologias de camada física habilitadores desta alta capacidade. A atenção se volta, principalmente, aos frontends (transmissores e receptores), aliados aos processadores digitais de sinal (Digital Signal Processors, DSPs), às técnicas de amplificação óptica e a novos tipos de fibra óptica. Em particular a técnica baseada no emprego de filtros de Nyquist combinados à multiplexação de comprimentos de onda (Wavelength Division Multiplexing, DWM), conhecida como Nyquist-WDM, ou N-WDM, tem atraído grande interesse para geração de supercanais ópticos, hoje um dos elementos chave nos sistemas de redes ópticas. O estudo dos fundamentos e casos particulares dos filtros de Nyquist são aprofundados nesta dissertação para o controle de seus parâmetros, em especial o parâmetro conhecido como fator de roll-off, em aplicações que requerem flexibilidade na ocupação espectral e até o reaproveitamento das limitações do filtro para atenuar alguns efeitos lineares e não lineares na fibra. A técnica utiliza um tipo de formatação geométrica de pulso e é limitada pelo ajuste grosso do fator de roll-off, mas como abordagem inicial, permite estabelecer uma série de compromissos na concepção do circuito eletrônico de um transponder sintonizável. Uma investigação teórica foi feita em um sistema PM-16QAM de 21x256 Gb/s, a partir de dados experimentais obtidos com roll-off igual 0,1, para análise do efeito no desempenho sistêmico do ajuste do excesso de largura de banda (em relação à banda de Nyquist) de um filtro formatador de pulso. O fator de roll-off foi ajustado e seu impacto no desempenho do sistema, em termos de alcance, foi verificado. A partir dos resultados, foi observado que, desde que a taxa de erro de bit, BER, esteja dentro do limite do código corretor de erro (forward error corrector, FEC), o valor de roll-off pode ser ajustado para um valor ótimo de acordo com a configuração do sistema e as metas requeridas. Uma vez encontrada a relação entre a BER e o fator de roll-off, foi possível determinar um fator de mérito que relaciona a resolução do filtro de Nyquist, em função do número de taps que ele emprega, o consumo de energia da DSP e, consequentemente, a BER. O compromisso assim estabelecido entre o desempenho sistêmico, o consumo de energia e o fator de roll-off representa a principal contribuição desta dissertação. / The need for transmission of channels modulated at rates greater than 400 Gb/s has motivated the research and efforts related to the physical layer technologies that will enable this high capacity. The attention turns mainly to the frontends (transmitters and receivers), allied to digital signal processors (DSPs), optical amplification techniques and new types of optical fiber. The technique based on the use of Nyquist filters combined withWavelength Division Multiplexing (WDM), known as Nyquist-WDM, or N-WDM, has attracted great interest for the generation of optical super-channels, today one of the key elements in optical network systems. The study of the fundamentals and particular cases of the Nyquist filters are detailed in this dissertation for mastering the control of the parameters, especially the parameter known as roll-off factor, for applications that require flexibility in the spectral occupation and even the reutilization of the limitations of the filter to attenuate some linear and non-linear effects on the fiber. The technique uses a geometric type of pulse-shaping, and is limited by the roll-off factor tunning, but as an initial approach, it allows to establish a series of compensations in the design of the electronic circuit of a tunable transponder. A theoretical investigation was made on a 21x256 Gb/s PM-16QAM system, taken as reference the experimental data obtained with roll-off equal to 0.1, to analyze the effects of adjusting the excess bandwidth (relative to the Nyquist band) of a pulse-shaping filter. The roll-off factor was tunned and its impact on the system performance in terms of range effects was verified. From the results, it was observed that, as long as the bit error ratio, BER, is within the FEC limit, the roll-off parameter can be set to an optimum value according to the system configuration and required targets. Once the relationship between the BER and the roll-off factor was found, it was possible to determine a merit factor that relates the resolution of the Nyquist filter, as a function of the number of taps it uses, the energy consumption of the DSP and, consequently, the BER. The compromise thus established between system performance, energy consumption and roll off represents the main contribution of this work.

O surgimento de novos serviços que requerem uma largura de banda cada vez maior, bem como o crescente número de usuários de tais serviços, têm introduzido desafios às empresas operadoras de telecomunicações em sua capacidade de atender a estas demandas sem perda apreciável da qualidade de serviço e mantendo, ainda assim, os custos num nível aceitável pelos usuários. Neste contexto, redes ópticas passivas (PONs) vêm atraindo grande interesse em anos recentes. Na sua variante de longo-alcance, as redes PON permitem uma consolidação do uso dos equipamentos e centrais de serviço requeridos, reduzindo custos operacionais e de instalação. Uma das formas de atingir este maior alcance dá-se por meio da inserção de amplificadores ópticos nas redes de acesso. Neste trabalho, portanto, estudaram-se alguns tipos de amplificadores ópticos e suas possíveis aplicações em redes de acesso, levando a topologias de longo alcance e alta capacidade. Foram realizadas avaliações experimentais de um extensor, baseado em amplificadores ópticos semicondutores (SOAs), na rede GPON do CPqD, sob a Meta 3 do Projeto GIGA, possibilitando a obtenção de uma topologia do tipo Fiber-to-the-Building (FTTB) com 80 km de extensão e 128 usuários atendidos por uma única central de serviço. Além dessas validações experimentais, foram simulados computacionalmente SOAs com características otimizadas bem como sistemas que utilizam fibras dopadas com érbio bombeadas remotamente, sendo que nestes últimos, atingiram-se distâncias superiores a 100 km. / The emergence of new services which require an increasing bandwidth, as well as the growing number of users of such services, have introduced challenges to the network operators in regard to their capacity of supporting these demands with no penalty on the required quality of service, while keeping the costs at an acceptable level for the users. In this context, passive optical networks (PONs) have attracted a great deal of interest in recent years. In the long-reach configuration, PON networks allow for a consolidation of equipament usage, reducing operational and installation costs. One way to achieve this longer reach is by the insertion of optical amplifiers in the access network. Therefore, in our work, we have investigated several optical amplifier configurations, as well as their application in access networks, leading to longreach and high capacity network topologies. Experimental evaluations of an extender, based on semiconductor optical amplifiers, were carried out in the CPqD GPON network, under Goal 3 of GIGA Project, allowing the achievement of a Fiber-to-the-Building (FTTB) topology with 80km of extension and 128 users served by a single central office. Besides these experimental validations, were simulated computationally SOAs with optimized characteristics as well as systems using remotely pumped erbium-doped fibers, whereas in the latter were reached distances exceeding 100 km.

Os objetivos desta monografia foram analisar as propriedades de topologias de redes complexas, analisar as potencialidades e comparar desempenho de softwares gratuitos de geração de topologias e simular roteamento de tráfego em redes de telecomunicações. As principais topologias analisadas foram a regular, aleatória e livre de escala. As propriedades topológicas incluem o grau nodal, a distribuição de grau, o coeficiente de agrupamento, o comprimento médio do caminho, além do efeito mundo pequeno. Foram avaliadas as potencialidades de três ferramentas gratuitas de geração e análise de redes, o B-A, Pajek e NetLogo. Como exemplos de aplicação em redes de telecomunicações, com destaque para redes ópticas utilizando técnica de multiplexação por divisão de comprimento de onda, foram implementados os seguintes algoritmos de roteamento de tráfego: roteamento fixo com alocação de comprimento de onda sequencial fixa e roteamento adaptativo com alocação de comprimento de onda menos usado, mais usado, aleatória e busca exaustiva. O desempenho dos algoritmos de roteamento e alocação de comprimentos de onda de modo nas topologias analisadas foram comparados. / The purposes of this master\'s thesis are to analyze the properties of complex network topologies, analyze and compare the performance of free software for generating topologies and simulate traffic routing in telecommunication networks. The main topologies analyzed were the regular, random and scale-free. The topological properties include the nodal degree, the distribution degree, clustering coefficient, average path length and small-world effect. The performance of the free softwares B-A, Pajek and Netlogo were evaluated. As examples of application in telecommunication networks, especially for optical networks using wavelength division multiplexing technique, the following routing traffic algorithms were implemented: Fixed routing with first-fit wavelength assignment and adaptive routing with least used wavelength assignment, most used, random and exhaustive search. The performance of algorithms for routing and wavelength allocation employed in the analyzed topologies was compared.

O objetivo deste trabalho é a otimização da distribuição dos divisores de potência utilizados em redes ópticas passivas, baseados na técnica de algoritmos genéticos, onde cada divisor possui uma única entrada e diversas saídas. O cenário prático de distribuição compreende uma determinada cidade, onde as ruas são as possíveis vias e as casas ou prédios são os possíveis terminais. Partindo de um ponto inicial (OLT - Optical Line Terminator), em geral a central de distribuição, chega-se aos usuários finais (ONUs - Optical Network Units) passando pelos divisores. Observa-se que temos pelo menos um ponto inicial (OLT) e diversos pontos de chegada (as ONUs) - dependendo da quantidade de saídas que o divisor óptico possui, cada uma destas representa um possível usuário ou outro divisor. O posicionamento dos divisores de potência e os caminhos utilizados que usaremos fazem parte de nossa solução. O conjunto destes elementos forma as redes de acesso óptico passivo (PON). Aspectos importantes considerados na otimização: (i) os comprimentos dos cabos desde a OLT até as ONUs, uma vez que ocorrem maiores degradações do sinal à medida que a distância aumenta, bem como aumentam os custos de implantação em proporção direta ao comprimento utilizado; e (ii) margem de potência no enlace e (iii) custo do enlace. Durante o processo de otimização, o algoritmo genético desenvolvido propõe um novo procedimento de busca de caminho denominado nó cíclico. Os resultados obtidos foram validados por comparações obtidas manualmente em redes de menor escala. Interfaces gráficas para carregamento de mapas urbanos a partir de aplicativos como Google map foram desenvolvidas. / This study, based on a genetic algorithm, optimizes the distribution of power dividers used, in the access, by passive optical networks, where each splitter has one input and several outputs. The practical scenario of distribution includes a particular city where the streets are the possible ways and the houses or buildings are the possible terminals. Starting from the OLT (Optical Line Terminal), in general the distribution center, the end users (ONUs - Optical Network Units) are connected to the OLT by a path with power divisions. Observe that we have at least one starting point (OLT) and several points of arrival (the ONUs) - depending on the amount of the optical splitter outputs, each of these representing a user. The positioning of the OLT, ONUs and power dividers are part of the solution we are seeking for and all these elements form the access passive optical network (PON). Important aspects considered: (i) the lengths of the cables from the OLT to the ONUs, once there are more signal degradation as the distance increases, (ii) link power budget and (iii) link cost. During the optimization process, the developed genetic algorithm proposes a new procedure for finding the optimum path which is called cyclic node. The obtained results have been validated by comparison with manual optimization in a smaller scale network. Graphical interfaces have been developed for uploading city maps from aplicatives Google maps.

Para suportar as novas aplicações heterogêneas e dinâmicas, como a TV digital interativa, os vídeos sob demanda e a computação em nuvem, as redes ópticas WDM (wavelength division multiplexing) estão passando por uma grande mudança. Estão deixando de ser estáticas para se tornarem reconfiguráveis. Assim, elas devem suportar diferentes taxas e formatos de modulação, que podem variar com o tempo, tornando-as heterogêneas tanto no que se refere aos tipos de serviços, quanto às tecnologias de transmissão. Assim, novos desafios para controlar e administrar estas redes estão surgindo e soluções cognitivas estão começando a ser estudadas. Uma das premissas de uma solução cognitiva é a adaptabilidade. Neste cenário, este trabalho propõe uma metodologia de controle adaptativo de ganho para amplificadores ópticos em redes WDM dinâmicas. Tal metodologia baseia-se em uma máscara de potência com informações sobre o desempenho óptico do amplificador em termos de figura de ruído e \"planicidade\" espectral de ganho, ajustando seu ponto de operação visando um compromisso entre estes parâmetros. Esta metodologia foi aplicada em um problema de roteamento e alocação de comprimento de onda para algumas topologias de redes com 4, 6, 10 e 15 nós e considerando uma restrição de qualidade de serviço, relacionada à OSNR do sinal, para realização da conexão. Os resultados mostram uma redução na probabilidade de bloqueio total com a aplicação da metodologia proposta em relação a um cenário sem a metodologia de 80% para abaixo de 20% em alguns casos. / To support new dynamic and heterogeneous applications such as interactive digital TV, video on demand and cloud computing, WDM (wavelength division multiplexing) optical networks are undergoing significant changes. They are changing from static to reconfigurable networks. Thus, they need to support different data rates and modulation formats, which can varie along the time, leading to a heterogeneous network with respect not only to different services, but also to different transmission technology. Therefore, new network control and management challenges are arising and cognitive solutions are being studied. One of the cognitive solution premises is adaptability. In this scenario, this work propose an adaptive gain control methodology for optical amplifiers in WDM dynamic optical networks. Such methodology is based on a power mask with information about the amplifier optical performance in terms of noise figure and gain flatness, adjusting its operating point aiming to the best trade off between these parameters. This methodology was applied to a routing and wavelength assignment problem to some network topology with 4, 6, 10 and 15 nodes and considering a quality of service constraint, due to the signal OSNR, to accomplish the connection. Results show blocking probability reduction from 80% to bellow 20% for some cases from a scenario without the methodology to one with it.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fulvio Ceragioli.pdf: 2365221 bytes, checksum: 1347a891429ce300b38fd6710b0a6e4d (MD5) Previous issue date: 2009-02-06 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Study about / Estudo sobre

Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santi_Julianade_D.pdf: 2864937 bytes, checksum: 7526ed7e2e57bec4e7361a8c0f9f8b47 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As redes ópticas com multiplexação por comprimento de onda (WDM) permitem a transmissão de grande volume de dados através de múltiplos canais com capacidade de transmissão de vários Gbps. Entretanto, as demandas por banda passante dos fluxos IPs são significativamente inferior à capacidade disponível em cada canal WDM. Para lidar com esta disparidade e utilizar de forma eficiente a banda disponível, é necessária a transmissão simultânea de vários fluxos em um caminho óptico, chamado de agregação de tráfego. Especificações de qualidade de serviço dos fluxos devem, também, ser consideradas nas decisões de agregação de tráfego. Ademais, aplicações emergentes podem demandar largura de banda superior à capacidade de um comprimento de onda, sendo necessário utilizar vários caminhos ópticos (roteamento multicaminho) para provisionar tais fluxos. Além disso, a expansão da infraestrutura e utilização das redes WDM têm elevado o consumo de energia, causando impactos econômicos e ambientais. Estas questões têm desafiado e motivado pesquisadores a encontrar alternativas para aprimorar as transmissões nas redes ópticas WDM, o que inclui a agregação de tráfego e o roteamento multicaminho. Nesta tese, abordam-se diversos problemas em agregação de tráfego e roteamento multicaminho em redes ópticas WDM. Foram desenvolvidos e validados algoritmos pelo menos tão eficientes quanto algoritmos existentes na literatura. Propõe-se um algoritmo de agregação de tráfego que considera a duração das conexões e a banda disponível. Para atender demandas superiores à capacidade de um comprimento de onda, desenvolveu-se um algoritmo que considera a duração do fluxo, divide-o em subfluxos e os transmite em múltiplos canais. Para este algoritmo, foi proposta uma versão aproximada visando reduzir o tempo de resolução do problema. Introduziu-se, também, um algoritmo que indica a postergação do momento de início da transmissão das conexões a fim de agregar lotes de conexões. Para reduzir o consumo de energia, foram desenvolvidas duas estratégias, de roteamento multicaminho e reroteamento, que levam em consideração o consumo de energia das operações envolvidas na transmissão da conexão / Abstract: The wavelength division multiplexing (WDM) optical networks allow the transmission of large volume of data through multiple channels with severals Gbps of transmission capacity. However, the demand for bandwidth of IP flows are significantly lower than the available capacity in each WDM channel. To address this disparity and make efficient use of the available bandwidth, it is necessary to transmit simultaneously multiple streams in lightpath, called traffic grooming. The quality of service specifications inherent to connections should also be considered in the traffic aggregation decisions. Moreover, emerging applications can request bandwidth greater than the capacity of a wavelength, which require several lightpaths (multipath routing) to establish such connections. In addition, infrastructure expansion and use of WDM networks have increased the energy consumption, leading to economic and environmental concerns. These issues have challenged and motivated researchers to find alternatives to enhance transmissions in WDM optical networks, which includes the traffic grooming and multipath routing. This thesis addresses several problems in traffic grooming and multipath routing in WDM optical networks. For each problem algorithms were developed and validated that are at least as efficient as existing algorithms in the literature. It was proposed a traffic grooming algorithm that considers the duration of connections and the available bandwidth along the path. In order to establish connections demanding bandwidth greater than the capacity of a wavelength, it was proposed an algorithm that considers the duration of a connection and divides this connection in to substreams and transmits them on multiple wavelengths. For this algorithm, it was proposed an approximate version to reduce the run time. Moreover, it was introduced an algorithm which postpones the time to establish the connections and aggregates batch connections. In order to reduce the energy consumption, two strategies, multipath routing and rerouting, were developed that take into account the energy consumption of each operation involved in the connection transmission / Doutorado / Ciência da Computação / Doutora em Ciência da Computação

Orientadores: Nelson Luis Saldanha da Fonseca, Juliana Freitag Borin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:47:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AstudilloTrujillo_CarlosAlberto_M.pdf: 2488879 bytes, checksum: 5004b31fcfcabbbf8528fe73f484da7d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A crescente demanda por acesso banda larga móvel tem motivado a implantação da tecnologia long term evolution (LTE) pelas operadoras de redes móveis (MNOs), permitindo o fornecimento de novos serviços que demandam alta largura de banda e requisitos rigorosos de qualidade de serviço (QoS). Este aumento da demanda de banda passante leva à necessidade de um grande número de estações rádio base e ao aumento na quantidade de tráfego injetado no backhaul da rede móvel (MBH). Para lidar com os elevados custos do MBH, redes ópticas passivas (PONs) podem ser usadas para reduzir os custos do MBH usando sistemas fiber to anywhere (FTTx) já implantado bem como lidar com a crescente demanda por acesso banda larga à Internet por usuários móveis. Além disso, a estação rádio base LTE, também conhecida como evolved NodeB (eNB), pode ser integrada à unidade de rede óptica (ONU) das PONs em um dispositivo único, chamado ONU-eNB. A ONU-eNB compete pela largura de banda com outras ONUs em PONs, o que pode potencialmente prejudicar o fornecimento de QoS aos usuários móveis. Esta dissertação propõe um framework para provisão de QoS em redes móveis LTE que empregam backhaul baseado em redes ópticas passivas Ethernet (EPONs). Propõe também, um escalonador para redes LTE com o objetivo de prover requisitos de QoS e melhorar a vazão total. O framework introduz uma arquitetura funcional para o dispositivo integrado ONU-eNB, um esquema de mapeamento de QoS e um método para permitir que os escalonadores LTE atuais possam levar em conta informações disponíveis da rede de acesso móvel (LTE) bem com informações sobre a rede de backhaul (EPON), a fim de melhorar o desempenho total da rede, especialmente quando o enlace de backhaul está congestionado. Mostra-se como a implementação do framework proposto melhora a utilização da rede e a provisão de QoS em uma rede integrada, mesmo sob variação da carga de tráfego no backhaul e na rede LTE / Abstract: The increasing demand for mobile broadband access has motivated mobile network operators (MNOs) to deploy the long term evolution (LTE) technology, which allows the support of new services demanding large amount of bandwidth and strict QoS requirements. The growth of bandwidth demands will increase dramatically the number of base stations and the amount of traffic injected into the mobile backhaul (MBH) network. To cope with the high cost of MBH networks, passive optical networks (PONs) can be employed by using the already deployed fiber to anywhere (FTTx) systems. Moreover, the LTE base station, also known as evolved NodeB (eNB), can be integrated with the optical network unit (ONU) in a single device, called ONU-eNB, which competes for bandwidth with other ONUs in PONs. Such competition for bandwidth can jeopardize the support of mobile users¿ quality of service (QoS) requirements. This dissertation proposes a QoS provisioning framework for LTE mobile networks employing Ethernet PON (EPON)-based backhaul. It also introduces a novel LTE scheduler with the aim of supporting QoS requirements as well as high throughput. The framework includes a functional architecture for the ONU-eNB, a QoS mapping scheme and a method to allow current LTE schedulers to take into account both information available from the mobile access network (LTE) and information from the backhaul network (EPON) in order to improve the overall network performance, specially when the backhaul link is congested. It is shown how the proposed framework can improve network utilization and quality of service provisioning in an integrated network even under variations of traffic load in the backhaul and in the LTE networks / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação