As redes ópticas têm evoluído de forma contínua dentro de um paradigma de aumento das taxas de transmissão e extensão dos enlaces, devido à demanda crescente de banda em função do crescimento do tráfego da Internet. Além disso, atualmente, diversas propostas vêm sendo implementadas visando torná-las mais dinâmicas e flexíveis. Uma destas propostas que atualmente está no âmbito de pesquisa e desenvolvimento refere-se às redes ópticas definidas por software (Software Defined Optical Network, SDON). Nas SDONs, o plano de controle é desacoplado do plano de encaminhamento de dados possibilitando que controladores remotos configurem em tempo real diversos parâmetros dos canais ópticos, tais como a taxa de transmissão, o formato de modulação, a largura do espectro, entre outros. Nestas redes, o sistema de controle torna-se bastante complexo, uma vez que diversos parâmetros têm que ser ajustados de forma dinâmica e autônoma, ou seja, com a mínima intervenção humana. O emprego de técnicas de inteligência computacional em tal controle possibilita a configuração autônoma dos parâmetros dos equipamentos com base em dados coletados por monitores de rede e o aprendizado, a partir de eventos passados, visando a otimização do desempenho da rede. Esta arquitetura de controle constitui um novo paradigma na evolução das redes ópticas, as denominadas Redes Ópticas Cognitivas. A escolha de uma técnica de inteligência computacional adequada para tomada de decisão em redes ópticas é importante para se obter vantagens no uso da cognição. Esta técnica deve possibilitar o aprendizado e ainda minimizar a complexidade computacional, uma vez que a configuração dos parâmetros da rede deve ocorrer em tempo real. Neste contexto, esta tese investiga o uso do algoritmo de agrupamento Fuzzy C-Means (FCM) para aprendizado e tomada de decisão em redes ópticas flexíveis de próxima geração. FCM possibilita a geração automática de regras com base na experiência adquirida no meio de operação (aprendizado) e a tomada de decisão a partir destas regras. Uma comparação de desempenho entre os algoritmos FCM e CBR (Case-Based Reasoning) é apresentada. O algoritmo CBR foi escolhido para esta comparação devido a ter sido utilizado recentemente, com sucesso, em redes ópticas cognitivas. Por fim, um conceito de rede óptica cognitiva é apresentado. / Optical networks have evolved continuously increasing the transmission rate and the extension of links due to the increased bandwidth consuming. Moreover, currently, several proposals are under development to make the next generation optical network more dynamic and flexible. The term \"flexible\" refers to the ability of dynamically adjust the parameters of the optical network such as modulation format, transmission rate, optical bandwidth and others, according with the quality of transmission of each lightpath. In this scenario, a Software Defined Optical Network (SDON) emerges as a new optical network paradigm, where the control plane is decoupled from the data plane, enabling remote controllers to configure network equipment from different hardware vendors, which allows a degree of software programmability to the network. In SDON, the control plane needs to include functionalities to operate autonomously, i.e, with minimal human intervention. The use of the computational intelligence techniques in such control plane enables the autonomous operation and learning based on past events, in order to optimize the network performance. This architecture represents a new paradigm in the evolution of optical networks, resulting in so-called Cognitive Optical Networks. The choice of a computational intelligence technique for learning and decisionmaking in such optical networks is essential to bring advantages with the use of cognition. This technique should minimize the computational complexity, since the configuration of the network parameters must occur in real time.In this context, this thesis investigates the use of Fuzzy C-Means clustering algorithm (FCM) for learning and decision-making in the software defined optical networks context. FCM enables the automatic generation of rules, based on the experience gained during the network operation. Then, these rules are used by the control plane to take decisions about the lightpaths\' configuration. A comparison of performance between the FCM and the CBR (Case-Based Reasoning) algorithm. CBR algorithm was chosen because it has been successfully used in cognitive optical networks. Finally, we propose a concept for optical cognitive network.

Introdução: Os lasers fracionados não ablativos são efetivamente utilizados no rejuvenescimento da pele. As novas tecnologias a laser permitem uma remodelação dérmica seletiva, sem ablação da epiderme. Objetivo: Avaliar a eficácia do laser Erbium Glass (Sellas Evo) fracionado não ablativo 1550nm no rejuvenescimento facial através do estudo da quantificação histomorfométrica de fibras colágenas e elásticas, a expressão da molécula de adesão intercelular 1 (ICAM-1) por imuno-histoquímica , a análise das fases do ciclo celular, o potencial elétrico da membrana mitocondrial, a expressão de interleucina-1 (IL-1), o marcador celular endotelial CD34, o receptor do fator transformador de crescimento beta (TGF-beta), atividade da caspase-3 por citometria de fluxo e as alterações ultraestruturais na pele por microscopia eletrônica de varredura, 4 meses após o tratamento com laser. Materiais e Métodos: Quinze indivíduos (média de 56,4 anos, fototipo II-IV), com fotoenvelhecimento cutâneo na face fizeram 3 tratamentos com laser Erbium Glass fracionado não ablativo 1550nm usando uma fluência de 70 mJ e uma densidade de 100 cm2. Foram avaliados biópsias na região pré-auricular em 15 pacientes no início e 4 semanas após o tratamento final. Os níveis de expressão dos receptores e a atividade do potencial elétrico mitocondrial foram analisados na suspensão de células da derme obtida a partir da digestão por colagenase. A avaliação clínica e fotográfica foi analisada quatro semanas após o final do tratamento. Resultados: Após 4 meses do início do tratamento foi observada melhora clínica moderada, com uma média de satisfação de 8,8, as fibras de colágeno aumentaram em 6,68%, as fibras elásticas mostraram uma diminuição de 12,85%, o ICAM-1 aumentou 4,47% significativamente na área dos vasos. Houve aumento significativo dos níveis de expressão do receptor de IL-1 e TGF-beta após o tratamento com laser Erbium Glass. As respostas proliferativas e a ausência de apoptose dependente da caspase-3 foram observadas nas suspensões de células após o tratamento. Conclusão: Rejuvenescimento facial com laser Erbium Glass fracionado não ablativo 1550nm demonstrou melhora visível no fotoenvelhecimento, assim como, aumento significativo da expressão de IL-1 e receptores de TGF-beta, que estão envolvidos na remodelação e indução da proliferação de componentes da matriz extracelular da pele. O grau de satisfação foi alto especialmente em relação à textura, rugas e discromias / Background: Non-ablative fractional lasers have been effectively used in skin rejuvenation. The new laser technologies allow selective dermal remodeling without ablation of the epidermal surface. Objectives: to evaluate the efficacy of the 1550nm Erbium Glass Laser (Sellas Evo) for facial rejuvenation through study of the histomorphometric quantification of colagen and elastic fibers; the expression of intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) by immnohistochemistry; and analysis of the cell cycle phases, the electrical potential of the mitochondrial membrane and the expression of interleukin 1 (IL-1), the endothelial cell marker CD34 and transforming growth factor beta (TGF-beta) receptors, caspase-3 activity by flow cytometry and the ultrastructural changes in the skin by scanning electron microscopy 4 months after the laser treatment. Materials and methods: fifteen subjects (mean age 56,4 skin typoes II-IV) with photodamage on the face and wrinkles had 3 treatments with the 1550 nm Erbium Glass Laser using a fluence of 70 mJ and a density of 100 cm2. Pre-auricular biopsies from 15 subjects were evaluated at baseline and 4 weeks after the final treatment. Receptor expression levels and the presence of potentially functional mitochondria were analyzed in a cell suspension obtained from collagenase digestion of the skin. Data from the photo assessments and the subjects\' self-assessed improvements were analyzed 4 weeks after the final treatment.Results: Four months after the last treatmenbt application, clinical improvement was observed, with an average satgisfation score of 8.8, corresponding to moderate improvement. After 4 months of treatment, collagen fibers had increased up to 6.68%, while the average proportion of collagen fibers in the dermis, the elastic fibers, showed a 12.85% decrease of ICAM-1 and a mean increase in vessel area of 4.47%.Significantly enhanced IL-1 and TGF-beta receptor expression levels were identified after Erbium Glass Laser treatment. Proliferative responses and non-apoptosis-dependent caspase-3 activity were both observed in the cell suspensions after dermal treatment. Conclusion: Non-ablative rejuvenation with the 1550 mn Erbium Glass Laser was of the IL-1 and TGF-beta receptors, that are involved in remodeling and induced proliferation components in the extracellular matrix of skin fibers. The subjects were highly satisfied, especially regarding texture, rhytids and dyschromia

As redes ópticas estão passando por mudanças significativas, impulsionadas pelo crescimento exponencial do tráfego, principalmente advindo de serviços multimídia e armazenamento em nuvem. Esta demanda exigirá aumento da capacidade da taxa de transmissão para padrões como 400 Gb/s e 1 Tb/s. Nesse contexto, foi proposta uma arquitetura de rede com grade de frequências granular flexível chamada elastic optical network (EON). A EON divide o espectro de frequências em fatias (slots) de tamanho fixo e aloca grupos de slots contíguos estritamente de acordo com os requisitos de banda das demandas de conexão, implicando eficiência de uso do espectro. Com o aumento significativo da taxa de transmissão, acentuou-se a preocupação em manter a sobrevivência da rede, já que pouco tempo de queda no serviço pode acarretar uma imensa perda de dados. Neste trabalho, investigamos esquemas de proteção baseados em caminhos compartilhados (shared-path protection, SPP) e esquemas de restauração de tráfego. Avaliamos esquemas divulgados na literatura como o dynamic load balancing shared-path protection (DLBSPP) e esquemas de restauração como o traffic aware restoration (TAR) e bandwidth squeezed restoration (BSR). Avaliamos também uma heurística de alocação de slots chamada inverted dual stack (IDS). O DLBSPP utiliza balanceamento dinâmico de carga para computar os caminhos primários e de proteção compartilhados. O TAR executa a restauração dinâmica ordenando as conexões por granularidade de banda. O BSR utiliza a capacidade de contração de banda do EON para restaurar conexões por meio da política de melhor esforço ou de banda garantida, dependendo do acordo de níveis de serviço do cliente. O esquema IDS concentra o maior número possível de slots compartilhados em uma região do espectro. As medidas de desempenho dos algoritmos são avaliadas segundo as métricas: probabilidade de bloqueio, taxa de utilização do espectro, número médio de hops e taxa de restauração falha. As simulações computacionais mostram o bom desempenho da utilização do esquema IDS com DLBSPP. / Optical networks are undergoing significant changes driven by the exponentially growing traffic, especially coming from multimedia and cloud storage services. This demand will require increasing of the transmission rate capacity as high as 400 Gb/s and 1 Tb/s. Within this context, it was proposed the elastic optical network (EON), which is a network architecture with flexible granular frequency grid. EON divides the frequency spectrum into slices (slots) of fixed size and allocates groups of contiguous slots strictly according to the bandwidth requirement of the connection demands, providing high spectrum use efficiency. The significant increase in transmission rate put emphasis on the need to maintain the survival of the network, since the occurrence of faults in the network nodes or links can cause huge loss of data. In this work, we investigate protection schemes based on shared-path protection (SPP) and traffic restoration schemes. We evaluate schemes related in the literature, such as the dynamic load balancing shared-path protection (DLBSPP), and restoration schemes such as the traffic aware restoration (TAR) and the bandwidth squeezed restoration (BSR). The DLBP scheme uses dynamic load balancing to compute primary and shared protection paths. The TAR performs dynamic restoration ordering the connections based on band granularity. The BSR uses EON\'s band squeezing feature to restore connections by means of the best effort or guaranteed bandwidth strategy, depending on the customer\'s service level agreement. IDS scheme concentrates the maximum possible number of shared slots in a given region of the spectrum. Performance of the algorithms are evaluated according to metrics: blocking probability, spectrum utilization rate, average number of hops and failure restoration rate. Computer simulations show that the use of the IDS scheme improves the performance of the investigated algorithms.

As redes ópticas estão passando por mudanças significativas, impulsionadas pelo crescimento exponencial do tráfego, principalmente advindo de serviços multimídia e armazenamento em nuvem. Esta demanda exigirá aumento da capacidade da taxa de transmissão para padrões como 400 Gb/s e 1 Tb/s. Nesse contexto, foi proposta uma arquitetura de rede com grade de frequências granular flexível chamada elastic optical network (EON). A EON divide o espectro de frequências em fatias (slots) de tamanho fixo e aloca grupos de slots contíguos estritamente de acordo com os requisitos de banda das demandas de conexão, implicando eficiência de uso do espectro. Com o aumento significativo da taxa de transmissão, acentuou-se a preocupação em manter a sobrevivência da rede, já que pouco tempo de queda no serviço pode acarretar uma imensa perda de dados. Neste trabalho, investigamos esquemas de proteção baseados em caminhos compartilhados (shared-path protection, SPP) e esquemas de restauração de tráfego. Avaliamos esquemas divulgados na literatura como o dynamic load balancing shared-path protection (DLBSPP) e esquemas de restauração como o traffic aware restoration (TAR) e bandwidth squeezed restoration (BSR). Avaliamos também uma heurística de alocação de slots chamada inverted dual stack (IDS). O DLBSPP utiliza balanceamento dinâmico de carga para computar os caminhos primários e de proteção compartilhados. O TAR executa a restauração dinâmica ordenando as conexões por granularidade de banda. O BSR utiliza a capacidade de contração de banda do EON para restaurar conexões por meio da política de melhor esforço ou de banda garantida, dependendo do acordo de níveis de serviço do cliente. O esquema IDS concentra o maior número possível de slots compartilhados em uma região do espectro. As medidas de desempenho dos algoritmos são avaliadas segundo as métricas: probabilidade de bloqueio, taxa de utilização do espectro, número médio de hops e taxa de restauração falha. As simulações computacionais mostram o bom desempenho da utilização do esquema IDS com DLBSPP. / Optical networks are undergoing significant changes driven by the exponentially growing traffic, especially coming from multimedia and cloud storage services. This demand will require increasing of the transmission rate capacity as high as 400 Gb/s and 1 Tb/s. Within this context, it was proposed the elastic optical network (EON), which is a network architecture with flexible granular frequency grid. EON divides the frequency spectrum into slices (slots) of fixed size and allocates groups of contiguous slots strictly according to the bandwidth requirement of the connection demands, providing high spectrum use efficiency. The significant increase in transmission rate put emphasis on the need to maintain the survival of the network, since the occurrence of faults in the network nodes or links can cause huge loss of data. In this work, we investigate protection schemes based on shared-path protection (SPP) and traffic restoration schemes. We evaluate schemes related in the literature, such as the dynamic load balancing shared-path protection (DLBSPP), and restoration schemes such as the traffic aware restoration (TAR) and the bandwidth squeezed restoration (BSR). The DLBP scheme uses dynamic load balancing to compute primary and shared protection paths. The TAR performs dynamic restoration ordering the connections based on band granularity. The BSR uses EON\'s band squeezing feature to restore connections by means of the best effort or guaranteed bandwidth strategy, depending on the customer\'s service level agreement. IDS scheme concentrates the maximum possible number of shared slots in a given region of the spectrum. Performance of the algorithms are evaluated according to metrics: blocking probability, spectrum utilization rate, average number of hops and failure restoration rate. Computer simulations show that the use of the IDS scheme improves the performance of the investigated algorithms.