A crescente demanda de tráfego em redes de acesso pressiona a melhor utilização das redes backbone, que são utilizadas para transporte de grandes taxas de dados em diversos domínios (Sistemas Autônomos, SAs). Com o aumento destas redes, aumenta-se a complexidade de topologia das interligações entre domínios. Desta maneira, roteamento de tráfego e pontos de interconexão de SAs (nós de borda) são questões importantes para o desempenho destas redes, que são operadas por diversos provedores que podem utilizar protocolos de comunicação distintos. Neste sentido, o roteamento interdomínio apresenta desafios como a publicação ou não de informações de parâmetros de rede de SAs e como tratar esta questão de maneira globalizada, com novos protocolos e suas especificações. Em termos de pontos de interconexão de SAs, a especificação dos locais onde enlaces inter-redes são conectados aos domínios são importantes para seu desempenho, já que são responsáveis por toda troca de tráfego entre redes distintas. O trabalho considera redes ópticas opacas e translúcidas em cenário multidomínio com bandas multigranulares. Neste cenário é estudado um algoritmo de roteamento multidomínio. No trabalho também é feito um planejamento, especificando em quais nós serão conectados enlaces interdomínio. A principal contribuição deste trabalho é o estudo de planejamento de enlaces interdomínio, com a proposta de um método para escolha de nós de borda (sistematização), com objetivo de diminuir a probabilidade de bloqueio interdomínio. A sistematização é baseada em estudos de resultados de algoritmo genético desenvolvido para o mesmo propósito e sua utilização diminui em até 42% o bloqueio interdomínio. Um algoritmo de alocação de banda também foi desenvolvido para redes multidomínio, que considera parâmetros da camada de rede e óptica para o cálculo de peso de enlaces para encontrar caminhos ópticos entre nós fonte e destino. Os resultados mostram diminuição de até 35% no bloqueio interdomínio com a modificação feita em algoritmo proposto na literatura. / The huge demand for traffic in last mile networks push the better utilization of backbone networks, which are used to transport large data rates in several domains (Autonomous Systems, ASs). With this growth, the topology complexity of interdomain links increases. Then, traffic routing and interconnection points of ASs (border nodes) are relevant questions for the performance of these networks, which are managed by several providers that can use distinct communications protocols. Thus, the interdomain routing presents challenges such as the decision on publishing or not the network´s parameters from ASs and how to deal with this issue in a global way, with new protocols and its specifications. For interconnection points between ASs, the points where interdomain links are connected are important for their performances, since they are responsible for all traffic exchange between distinct networks. This work considers opaque and translucent optical networks in a multidomain scenario with multigranular data rates. In this scenario a multidomain routing algorithm is studied and a network planning is developed, specifying the nodes where interdomain links are connected. The main contribution of this work is the planning of interdomain links, with the proposal of a method for border nodes selection (systematization), with the objective of decreasing the interdomain blocking probability. The systematization is based on the results from a genetic algorithm developed for the same purpose and its utilization decrease up to 42% of the interdomain blocking. A bandwidth allocation algorithm was also created for multidomain scenarios, that considers parameters from network and optical layer for the link weight calculation in order to find optimal paths. The results show a decreasing of up to 35% for interdomain blocking with a contribution based on literature\'s work.

A crescente demanda de tráfego em redes de acesso pressiona a melhor utilização das redes backbone, que são utilizadas para transporte de grandes taxas de dados em diversos domínios (Sistemas Autônomos, SAs). Com o aumento destas redes, aumenta-se a complexidade de topologia das interligações entre domínios. Desta maneira, roteamento de tráfego e pontos de interconexão de SAs (nós de borda) são questões importantes para o desempenho destas redes, que são operadas por diversos provedores que podem utilizar protocolos de comunicação distintos. Neste sentido, o roteamento interdomínio apresenta desafios como a publicação ou não de informações de parâmetros de rede de SAs e como tratar esta questão de maneira globalizada, com novos protocolos e suas especificações. Em termos de pontos de interconexão de SAs, a especificação dos locais onde enlaces inter-redes são conectados aos domínios são importantes para seu desempenho, já que são responsáveis por toda troca de tráfego entre redes distintas. O trabalho considera redes ópticas opacas e translúcidas em cenário multidomínio com bandas multigranulares. Neste cenário é estudado um algoritmo de roteamento multidomínio. No trabalho também é feito um planejamento, especificando em quais nós serão conectados enlaces interdomínio. A principal contribuição deste trabalho é o estudo de planejamento de enlaces interdomínio, com a proposta de um método para escolha de nós de borda (sistematização), com objetivo de diminuir a probabilidade de bloqueio interdomínio. A sistematização é baseada em estudos de resultados de algoritmo genético desenvolvido para o mesmo propósito e sua utilização diminui em até 42% o bloqueio interdomínio. Um algoritmo de alocação de banda também foi desenvolvido para redes multidomínio, que considera parâmetros da camada de rede e óptica para o cálculo de peso de enlaces para encontrar caminhos ópticos entre nós fonte e destino. Os resultados mostram diminuição de até 35% no bloqueio interdomínio com a modificação feita em algoritmo proposto na literatura. / The huge demand for traffic in last mile networks push the better utilization of backbone networks, which are used to transport large data rates in several domains (Autonomous Systems, ASs). With this growth, the topology complexity of interdomain links increases. Then, traffic routing and interconnection points of ASs (border nodes) are relevant questions for the performance of these networks, which are managed by several providers that can use distinct communications protocols. Thus, the interdomain routing presents challenges such as the decision on publishing or not the network´s parameters from ASs and how to deal with this issue in a global way, with new protocols and its specifications. For interconnection points between ASs, the points where interdomain links are connected are important for their performances, since they are responsible for all traffic exchange between distinct networks. This work considers opaque and translucent optical networks in a multidomain scenario with multigranular data rates. In this scenario a multidomain routing algorithm is studied and a network planning is developed, specifying the nodes where interdomain links are connected. The main contribution of this work is the planning of interdomain links, with the proposal of a method for border nodes selection (systematization), with the objective of decreasing the interdomain blocking probability. The systematization is based on the results from a genetic algorithm developed for the same purpose and its utilization decrease up to 42% of the interdomain blocking. A bandwidth allocation algorithm was also created for multidomain scenarios, that considers parameters from network and optical layer for the link weight calculation in order to find optimal paths. The results show a decreasing of up to 35% for interdomain blocking with a contribution based on literature\'s work.

Domínio proteico é uma sequência de aminoácidos evolutivamente conservada e funcionalmente independente. Um dos aspectos mais importantes do estudo de uma proteína que contem múltiplos domínios é o entendimento da comunicação, entre os diferentes domínios, e seu papel biológico. Essa comunicação em maior parte é feita pela interação direta entre domínios. A interação poderia ser tratada como uma clássica interação proteína-proteína. Entretanto, proteínas multidomínio possuem restrições determinadas por suas regiões conectoras. Os conectores interdomínio impõem restrições e limitam espaço conformacional dos domínios. Apresentamos aqui o MAD, uma rotina capaz de obter modelos tridimensionais de alta resolução para proteínas, contendo qualquer número de domínios, a partir de sua sequencia primária. Os domínios conservados são identificados utilizando a base de domínios conservados (CDD) e seus limites são utilizados para definir as regiões conectoras. É criado um ensamble de possíveis dobramentos dos conectores e sua distribuição de distâncias C/N-terminais são utilizadas como restrição espacial na busca pela interação entre os domínios.Os modelos dos domínios são obtidos por uma modelagem comparativa. Foi implementada uma heurística, capaz de lidar com a natureza combinatorial dos múltiplos domínios e com a necessidade imposta pela limitação computacional de realizar o docking dos domínios em forma de pares. Todas combinações de domínios são submetidas as rotinas de docking. Aplica-se filtro de distância e energético, excluindo as conformações que apresentam distância C/N-terminal entre domínios maior do que o valor máximo observado no ensamble de conectores e seleciona as conformações energeticamente mais favoráveis. As conformações são submetidas a uma rotina de agrupamento hierárquico baseada em sua similaridade estrutural. Para a segunda fase as conformações selecionadas são pareadas com seu domínio complementar e ressubmetidas a rotina de docking até que todas as fases tenham sido completadas. Foi criado um conjunto de testes a partir do Protein Data Bank contendo 54 proteínas multidomínio para que a rotina de docking do MAD fosse comparada com outros softwares utilizados pela comunidade cientifica, mostrou-se superior ou equivalente aos métodos testados. A capacidade de utilizar dados experimentais foi demostrada através da proposição de um modelo da forma ativa da enzima tirosina fosfatase 2, nunca observado experimentalmente. A rotina de docking foi expandida paralelamente em uma aplicação standalone e utilizada na resolução de diversos problemas biológicos. Concluímos que a inovação metodológica proposta pelo MAD é de grande valia para a modelagem molecular e tem potencial de gerar uma nova perspectiva a respeito da interação de proteína multidomínio, visto que é possível analisar essas proteínas em sua plenitude e não como domínios separados. / Protein domain is an evolutionary conserved and functionally independent amino acid sequence. One of the most important aspects of the study of a protein that contains multiple domains is the understanding of communication between the different areas, and their biological role. This communication is made mostly by direct interaction between domains. The interaction could be treated as a classical protein-protein interaction. However, multidomain proteins have certain restrictions for its connector regions. The intra connectors impose restrictions and limit conformational space of the domains. We present the MAD, a routine able to get three-dimensional models of high-resolution protein, containing any number of domains, from its primary sequence. The conserved domains are identified using the basic conserved domains database (CDD) and its boundaries are used to define the connector regions. This creates a ensemble of possible folding of the connectors and distribution of distances C/N-terminals are used as spatial restriction in the search for interaction between domains.Os models of the domains are obtained by comparative modelling. A heuristic able to handle the combinatorial nature of the multiple areas and the need imposed by the computer to perform the limitation of the docking areas as pairs was implemented. All combinations of domains are referred to the docking routines. Distance and energy filters are applied, excluding conformations that have C/N-terminal domains distances larger than the maximum value observed in the connectors ensemble and selects the most favourable energy conformations. Conformations are subjected to hierarchical clustering routine based on their structural similarity. For the second phase, the selected conformations are paired with its complementary domain and resubmitted to the docking routine until all phases have been completed. A test set has been created from the Protein Data Bank containing 54 multidomain proteins so that the docking routine of MAD could be compared with other software used by the scientific community, it has been shown to be superior or equivalent to the tested methods. The ability to use experimental data was demonstrated by proposing a model of the active form of tyrosine phosphatase enzyme 2, never observed experimentally. The docking routine was expanded in a standalone application and used in solving various biological problems. We conclude that the methodological innovation proposed by the MAD is very useful for molecular modelling and has the potential to generate a new perspective on multidomain protein interaction as you can analyse these proteins in its entirety and not as separate domains.

Domínio proteico é uma sequência de aminoácidos evolutivamente conservada e funcionalmente independente. Um dos aspectos mais importantes do estudo de uma proteína que contem múltiplos domínios é o entendimento da comunicação, entre os diferentes domínios, e seu papel biológico. Essa comunicação em maior parte é feita pela interação direta entre domínios. A interação poderia ser tratada como uma clássica interação proteína-proteína. Entretanto, proteínas multidomínio possuem restrições determinadas por suas regiões conectoras. Os conectores interdomínio impõem restrições e limitam espaço conformacional dos domínios. Apresentamos aqui o MAD, uma rotina capaz de obter modelos tridimensionais de alta resolução para proteínas, contendo qualquer número de domínios, a partir de sua sequencia primária. Os domínios conservados são identificados utilizando a base de domínios conservados (CDD) e seus limites são utilizados para definir as regiões conectoras. É criado um ensamble de possíveis dobramentos dos conectores e sua distribuição de distâncias C/N-terminais são utilizadas como restrição espacial na busca pela interação entre os domínios.Os modelos dos domínios são obtidos por uma modelagem comparativa. Foi implementada uma heurística, capaz de lidar com a natureza combinatorial dos múltiplos domínios e com a necessidade imposta pela limitação computacional de realizar o docking dos domínios em forma de pares. Todas combinações de domínios são submetidas as rotinas de docking. Aplica-se filtro de distância e energético, excluindo as conformações que apresentam distância C/N-terminal entre domínios maior do que o valor máximo observado no ensamble de conectores e seleciona as conformações energeticamente mais favoráveis. As conformações são submetidas a uma rotina de agrupamento hierárquico baseada em sua similaridade estrutural. Para a segunda fase as conformações selecionadas são pareadas com seu domínio complementar e ressubmetidas a rotina de docking até que todas as fases tenham sido completadas. Foi criado um conjunto de testes a partir do Protein Data Bank contendo 54 proteínas multidomínio para que a rotina de docking do MAD fosse comparada com outros softwares utilizados pela comunidade cientifica, mostrou-se superior ou equivalente aos métodos testados. A capacidade de utilizar dados experimentais foi demostrada através da proposição de um modelo da forma ativa da enzima tirosina fosfatase 2, nunca observado experimentalmente. A rotina de docking foi expandida paralelamente em uma aplicação standalone e utilizada na resolução de diversos problemas biológicos. Concluímos que a inovação metodológica proposta pelo MAD é de grande valia para a modelagem molecular e tem potencial de gerar uma nova perspectiva a respeito da interação de proteína multidomínio, visto que é possível analisar essas proteínas em sua plenitude e não como domínios separados. / Protein domain is an evolutionary conserved and functionally independent amino acid sequence. One of the most important aspects of the study of a protein that contains multiple domains is the understanding of communication between the different areas, and their biological role. This communication is made mostly by direct interaction between domains. The interaction could be treated as a classical protein-protein interaction. However, multidomain proteins have certain restrictions for its connector regions. The intra connectors impose restrictions and limit conformational space of the domains. We present the MAD, a routine able to get three-dimensional models of high-resolution protein, containing any number of domains, from its primary sequence. The conserved domains are identified using the basic conserved domains database (CDD) and its boundaries are used to define the connector regions. This creates a ensemble of possible folding of the connectors and distribution of distances C/N-terminals are used as spatial restriction in the search for interaction between domains.Os models of the domains are obtained by comparative modelling. A heuristic able to handle the combinatorial nature of the multiple areas and the need imposed by the computer to perform the limitation of the docking areas as pairs was implemented. All combinations of domains are referred to the docking routines. Distance and energy filters are applied, excluding conformations that have C/N-terminal domains distances larger than the maximum value observed in the connectors ensemble and selects the most favourable energy conformations. Conformations are subjected to hierarchical clustering routine based on their structural similarity. For the second phase, the selected conformations are paired with its complementary domain and resubmitted to the docking routine until all phases have been completed. A test set has been created from the Protein Data Bank containing 54 multidomain proteins so that the docking routine of MAD could be compared with other software used by the scientific community, it has been shown to be superior or equivalent to the tested methods. The ability to use experimental data was demonstrated by proposing a model of the active form of tyrosine phosphatase enzyme 2, never observed experimentally. The docking routine was expanded in a standalone application and used in solving various biological problems. We conclude that the methodological innovation proposed by the MAD is very useful for molecular modelling and has the potential to generate a new perspective on multidomain protein interaction as you can analyse these proteins in its entirety and not as separate domains.