Neste Tese deseja-se projetar uma rede óptica considerando dois objetivos de forma simultânea, o desempenho e o CapEx empregado para instalação da rede. É necessário portanto ter um modelo de CapEx para que seja possível avaliar o custo de implementação de uma rede em particular. O modelo proposto nesta Tese é uma adaptação do modelo de custo de dispositivos ópticos elaborado por Huelsermann et al. [18]. O modelo de CapEx proposto considera cinco diferentes fontes de custo:
1. custo fixo por comprimento de onda utilizado, 2. custo de implantação dos cabos de fibra óptica, 3. custo dos amplificadores ópticos,
4. custo dos dispositivos OXCs, 5. custo dos regeneradores 3R.
Uma unidade monetária (UM) genérica foi utilizada para comparar o custo das diversas configurações de rede. Cada comprimento de onda possui associado a ele dois transponders ou OLT (OLT – Optical Line Terminal) por cada par de fibra que se liga a um determinado nó. Esse dispositivo é responsável por inserir e remover sinais eletrônicos na rede óptica. O custo associado ao número de comprimentos
de onda (COSTlambda) é dado em UM por
COSTlambda= 2W ηlambda T X i=1
G(i), (6.11)
em que W (W = eE+2) é o número de comprimentos de onda por enlace, ηlambda é um valor
constante relacionado com o custo de um transponder eG(i) é o grau do i-ésimo nó. ηlambdaé dado
Com relação aos enlaces da rede, existem dois custos envolvidos: o custo do cabo de fibra óptica em si e o custo de instalação da fibra óptica (obras de engenharia civil envolvidas na instalação). Ambos os custos são, em geral, proporcionais ao comprimento dos cabos instalados. Esses custos são calculados, em UM, por
COSTcable= (βdcf+ βssmf + βdep) T X i=1 T X j=i+1 di,j, (6.12)
em quedi,j é a distância física entre os nósi e j em quilômetros, βdcf,βssmf eβdepsão, respecti-
vamente, os custos por quilômetro do cabo de fibra compensadora de dispersão (DCF – Dispersion Compensate Fiber), do cabo da fibra de transmissão (SSMF – Standard Single Mode Fiber) e das
obras de engenharia envolvidas na implantação dos cabos de fibras ópticas. βdcf,βssmf eβdepsão
dados em UM/km.
Outro custo levado em conta é o dos amplificadores ópticos EDFA. O custo dos amplificadores ópticos é considerado de acordo com a sua potência de saturação na saída e a sua figura de ruído. Cada par potência de saturação de saída e figura de ruído é rotulado conforme mostrado na Tabela 6.3. Esses rótulos numéricos são usados no vetor V durante o projeto de rede. O custo total relacionado
aos amplificadores (COSTamplif ier) é dado por
COSTamplif ier = γamp E X i=1
Camp(vi), (6.13)
em quevi é uma entrada do vetor de representação da rede V, ou seja, um dos possíveis rótulos
mostrados na Tabela 6.3. Lembrando queE = T22−T, em queT é o número de nós na rede. O signi-
ficado deCamp(vi) é explicado a seguir. Escolhe-se um dos rótulos como amplificador de referência
cujo custo éγamp. Na Tabela 6.3, o amplificador cujo rótulo é igual a 5 (potência de saturação 16
dBm e figura de ruído 7 dB) foi escolhido como de referência, poisCamp(5) = 1. O custo dos outros
amplificadores rotulados porl é maior (se Camp(ℓ) > 1) ou menor (se Camp(ℓ) < 1) que o custo do
amplificador de referência de forma relativa. Portanto, o custo de uma dado amplificador de rótulol
é dado pelo seu custo relativoCamp(ℓ) multiplicado por uma constante adimensional γamp.
Um método semelhante é usado para definição do custo do OXC (COSTOXC). O custo total do
OXC é dado por
COSTOXC= Csw(vK+1) T X i=1
[(γ1W + γ2)G(i) + γ3], (6.14)
em queG(i) é o grau do i-ésimo nó, Csw(ℓ) é o custo do OXC o qual está relacionado ao fator de
Tabela 6.3: Rótulos, especificações e valores de custo usados para os amplificadores ópticos.
Rótulo (ℓ) Potência saída Figura de ruído Custo (Camp(ℓ))
1 13 dBm 5 dB 0,75 UM 2 16 dBm 5 dB 1,50 UM 3 19 dBm 5 dB 2,25 UM 4 13 dBm 7 dB 0,50 UM 5 16 dBm 7 dB 1,00 UM 6 19 dBm 7 dB 1,50 UM 7 13 dBm 9 dB 0,25 UM 8 16 dBm 9 dB 0,50 UM 9 19 dBm 9 dB 0,75 UM
às usadas em [18]. Os diversos rótulos adotados neste trabalho para o OXC, com seus fatores de isolação do comutador óptico e seus respectivos custos estão listados na Tabela 6.4.
Tabela 6.4: Rótulos, especificações e valores de custo para os dispositivos OXC.
Rótulo (ℓ) Fator de isolamento Custo (Csw(ℓ))
1 -30 dB 0,50 UM
2 -33 dB 0,75 UM
3 -35 dB 1,00 UM
4 -38 dB 1,50 UM
5 -40 dB 2,00 UM
Outro custo considerado é o relativo aos regeneradores eletrônicos. O custo devido aos regenera-
dores (COSTreg) é calculado por
COSTreg = ηreg T X i=1
ri, (6.15)
em querirepresenta o número de regeneradores presentes noi-ésimo nó cuja definição foi feita por
meio do vetor Ω eηregé o custo unitário de um regenerador, dado em UM.
Considerando as cinco diferentes fontes de custo, o custo total da rede (COSTN et) é definido
por
COSTN et= COSTlambda+ COSTamplif ier+ COSTcable+ COSTOXC+ COSTreg. (6.16)
Tabela 6.5: Resumo da formulação usada para cálculo de cada componente de CapEx.
Custo Cálculo
Tranponders 2W ηlambdaPTi=1G(i)
Fibras (βdcf+ βssmf)PTi=1
PT
j=i+1di,j
Instalação βdepPTi=1
PT
j=i+1di,j
Regeneradores ηregPTi=1ri
OXCs Csw(vK+1)Pi=1T ((γ1W + γ2)· G(i) + γ3)
Amplificadores γamp E
X
i=1
Camp(vi)
A Tabela 6.6 lista os parâmetros usados na modelagem de custo e os valores utillizados para cada parâmetro neste trabalho. Os valores dos parâmetros foram adaptados de [18]. Note que o custo de um transponder é unitário e portanto todos os custos da modelagem são relativos aos custos do transponder. Outro conjunto de parâmetros poderia ser utilizado dependendo das especificações feitas pelos fabricantes/vendedores dos dispositivos de rede.
Tabela 6.6: Lista de parâmetros usados na modelagem de CapEx da rede.
Parâmetro Valor Descrição
ηlambda 1 UM Custo do transponder.
ηreg 1,4 UM Custo do regenerador eletrônico 3R.
βdcf 0,0036 UM/km Custo por km de enlace da fibra compensadora de dispersão.
βssmf 0,013 UM/km Custo por km de enlace da fibra de transmissão.
βdep 0,2 UM/km Custo por km das obras de engenharia civil para instalação do cabo de
fibra óptica.
γamp 3,84 Poderação de custo do amplificador EDFA de referência.
γ1 0,05225 Constante de modelagem do custo do OXC.
γ2 6,24 Constante de modelagem do custo do OXC.
γ3 2,5 Constante de modelagem do custo do OXC.