Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-29T19:39:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Erick de Andrade Barbosa.pdf: 14348736 bytes, checksum: 3deda52b9c99ae058b17979cabdd2ad2 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-05T18:54:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Erick de Andrade Barbosa.pdf: 14348736 bytes, checksum: 3deda52b9c99ae058b17979cabdd2ad2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-05T18:54:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Erick de Andrade Barbosa.pdf: 14348736 bytes, checksum: 3deda52b9c99ae058b17979cabdd2ad2 (MD5) Previous issue date: 2017-07-20 / FACEPE / Redes ópticas dinâmicas estão desa ando os dispositivos a se tornarem autoadaptativos. Por ser um dispositivo crucial para as redes ópticas, é necessário que o amplificador óptico tenha a capacidade de alterar seu ponto de operação de acordo com as necessidades da rede. O problema do controle adaptativo do ponto de operação dos amplificadores ópticos (Adaptive Control Operation Point - ACOP) é recente e poucas técnicas foram propostas para resolvê-lo. O objetivo desta tese é propor técnicas para resolver o ACOP, o que permitirá que os amplificadores em uma cascata de amplificadores adaptem seu ponto de operação de forma a aumentar, ou ao menos manter, a qualidade da transmissão do enlace. Serão consideradas técnicas que realizam esta adaptação de forma local e global, para que se possa avaliar os prós e contras relativos a qualidade das suas soluções e seus tempos computacionais. As técnicas também deverão respeitar restrição na potência de saída da cascata para que seja possível existirem enlaces com e sem técnicas ACOP em uma mesma rede. As técnicas propostas serão avaliadas em comparação com outras técnicas encontradas na literatura considerando-se um cenário realístico, inclusive com efeitos não-lineares. Também será avaliado se o controle de outros dispositivos, além do amplificador óptico, é capaz de melhorar as soluções das técnicas ACOP. Além disso, os benefícios das redes definidas por software (SDN) serão utilizados para implementar as técnicas como aplicativos de um plano de controle SDN em um ambiente de rede real. Os resultados alcançados mostram que a definição correta do ponto de operação dos amplificadores ópticos pode melhorar o desempenho da cascata de amplificadores, principalmente, por conta da redução do ruído inserido no sinal óptico e melhora da planicidade do sinal, em comparação ao método tradicional que define os ganhos dos amplificadores para compensar as perdas do enlace. / Dynamic optical networks are challenging the network devices to become self-adaptive. Since the optical amplifier is a crucial device in optical networks, it is necessary to add in this device the capability to change its operating point according to the network conditions. The problem of adaptive control of optical ampli er operating point (ACOP) is recent and few approaches have been proposed to solve it. The aim of this thesis is to propose approaches to solve the ACOP problem, which will enable optical ampli ers to adapt their operating points in order to increase, or at least maintain, the quality of the transmission in the link. It is considered approaches that perform this adaptation locally and globally, to evaluate the pros and cons related to the quality of their solutions and their computational time. The approaches will also respect a restriction in the cascade output power in order to enable the coexistence of links with and without ACOP approaches in the same network. The proposed approaches will be evaluated in comparison with other approaches proposed in the literature in realistic scenarios that consider nonlinear noise as a physical impairment. It is also evaluated if the control of other devices, besides the optical amplifier, can enhance the results of the ACOP approaches. Moreover, the benefits of software de ned networking (SDN) will be used to implement the approaches as an application that runs above a SDN control plane in a real network testbed. The achieved results show that the correct definition of the optical ampli ers operating points can enhance the transmission performance by reducing the inserted noise, and improving the gain flatness, when compared with the traditional method that de nes theamplifier gains to compensate the link losses.

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.

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.