Cost Analysis in Optical Burst Switching Networks with Optical Label Processing

1_{Abstract— The aim of this work is the analysis of optical burst}

switching (OBS) networks with optical label processing based on optical code division multiplexing (OCDM) technology. An architecture of resource reservation based on just-in-time (JIT) was proposed and the blocking probability of burst loss considering the number of wavelength and traffic characteristics. Also, a cost model to compare the traditional electronic processing and optical processing was developed. The main results have showed the decrease of burst loss and economy of network resources when optical processing is utilized..

Keywords— Optical Burst Switching, Optical Code Division Multiplexing e Just-in-Time.

I. INTRODUÇÃO

CONSTANTE crescimento da Internet está resultando em um aumento de demanda por altas taxas de transmissão e tecnologias de comutação que apresentam elevada velocidade de chaveamento [1]. A tecnologia da multiplexação por divisão de comprimentos de onda WDM (Wavelength Division Multiplexing) tem fornecido uma elevadíssima largura de banda. Porém, as tecnologias utilizadas na comutação eletrônica ainda não apresentam uma velocidade de comutação compatível [2]. Para tornar eficiente o uso da tecnologia WDM é preciso o emprego de técnicas que permitam o roteamento e o encaminhamento de pacotes numa taxa de Tbps. Uma solução é a utilização das redes óptica comutadas por rajadas OBS (Optical Burst Switching) [3]. Nestas redes os pacotes de controle e as rajadas de dados são transportados em comprimentos de onda distintos, conforme ilustra a Fig.1. Desta forma, enquanto os pacotes de dados são agregados em rajadas no roteador de borda, o pacote de controle é enviado para fazer a reserva de recursos na rede [3]. Os pacotes de controle são processados eletronicamente nos OXCs da rede para efetuar a reserva de recursos somente por um intervalo de tempo determinado [4].

Assim, o caminho óptico estabelecido entre os nós de ingresso e egresso da rede é desconectado após o transporte da rajada. Esta separação entre os pacotes de controle e de dados fornece às redes OBS uma grande flexibilidade e facilidade de gerenciamento [4]. Neste trabalho, será empregado o termo

1

_________________________________

F. R. Durand, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR, Campus Campo Mourão, Brazil, fabiodurand@utfpr.edu.br

F. Rudge Barbosa, Faculdade de Engenharia Elétrica e da Computação, UNICAMP, Campinas, Brazil, rudge@dsif.fee.unicamp.br

E. Moschim, Faculdade de Engenharia Elétrica e da Computação, UNICAMP, Campinas, Brazil, moschim@dsif.fee.unicamp.br

M. L. F. Abbade, Faculdade de Engenharia Elétrica, PUC-Campinas, Campinas SP, Brazil (e-mail: abbade@puc-campinas.edu.br

rótulo para definir os pacotes de controle de redes OBS em virtude da utilização do GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) para roteamento e sinalização no estabelecimento dos caminhos ópticos [5]. Apesar das vantagens apresentadas pelas redes OBS, estudos recentes indicam que o atraso ocorrido em função do processamento eletrônico dos rótulos pode tornar-se crítico em redes que trabalham com altas taxas de transmissão [5]. No intuito de superar estas limitações estão sendo propostos recursos como grooming [6], roteamento por deflexão [7] e novas técnicas de montagem das rajadas [8]. Uma alternativa é o emprego do processamento óptico dos rótulos ópticos como uma forma de aumentar a velocidade de processamento e a taxa de utilização destas redes [9][10]. Este tipo de processamento é baseado no emprego de rótulos compostos por códigos ópticos da tecnologia de multiplexação por divisão de código OCDM (Optical Code Division Multiplexing) [11]. Em [9] foram empregados rótulos baseados em códigos ópticos coerentes que empregam a modulação de fase e intensidade e são de alta complexidade para implementação [11]. Já em [10] eram empregados rótulos baseados em códigos ópticos não-coerentes que utilizam somente a modulação em intensidade e apresentam menor complexidade de implementação [12]. A análise do desempenho da utilização de redes OBS com processamento óptico de rótulos OCDM foi realizada em [13][14], porém não foi considerada a análise do custo deste sistema. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar uma análise comparativa do desempenho de redes OBS com processamento eletrônico e processamento óptico de rótulos baseados em códigos ópticos não-coerentes, considerando características das rajadas como comprimento e taxa de chegada. Por outro lado, também são analisados os custos da implementação das redes OBS. O restante deste trabalho está organizado da seguinte forma. Na Seção II ilustra-se a arquitetura da rede OBS analisada. Na Seção III é apresentada a metodologia de análise de custos. Na Seção IV apresenta-se a metodologia de análise de desempenho. Na Seção V são ilustrados os resultados obtidos e finalmente, na Seção VI discutem-se as principais conclusões do trabalho.

Cost Analysis in Optical Burst Switching

Networks with Optical Label Processing

F. R. Durand, M. L. F. Abbade, F. Rudge and E. Moschim

Figura 1. Esquema de uma rede OBS com transmissão de rótulos (GMPLS) para reserva de recursos.

II. REDES ÓPTICAS OBS

A Fig. 1 ilustra o tempo de offset (Toffset), que pode ser calculado por meio de [4]:

Toffset = NTSetup + TOXC (1)

sendo que N é o número de nós da rota óptica, TOXC representa o tempo necessário para a configuração da conexão entre a

entrada e a saída do comutador óptico. TSetup representa o

tempo de processamento dos rótulos. Nas redes OBS são fundamentais os processos de sinalização, roteamento e alocação de comprimentos de onda. O roteamento é empregado para definir a trajetória que a rajada terá ao longo da rede. Já a alocação de comprimento de onda determina o comprimento de onda que será utilizado para a transmissão da rajada. Por outro lado, a sinalização específica qual o tipo de protocolo será utilizado para realizar a reserva de recursos ao longo da rede. Neste processo, ocorre a transmissão do rótulo pelo nó OBS de ingresso na rede, antes da transmissão da informação. O rótulo possui informações sobre a rajada, sendo processado no nó de ingresso e nos demais nós da rede. Os principais protocolos que vem sendo utilizados são o JIT (Just-in-Time) e o JET (Just-Enough-Time) [3][15]. Na sinalização tipo JET o rótulo possui informações sobre a rajada como duração, destino e prioridade, sendo processado no nó de ingresso e nos demais nós da rede. Assim, ocorre a liberação dos recursos após o tempo previsto de utilização pela rajada. Este tipo de sinalização apresenta um efeito positivo na diminuição da probabilidade de perdas de rajadas [5]. Porém, apresenta a complexidade de necessitar do controle exato de todos os tempos envolvidos no processo. Assim, esta sinalização pode apresentar dificuldade de implementação em redes legadas [15]. Na sinalização tipo JIT após a transmissão da rajada é enviado um rótulo para efetuar a liberação dos recursos. Desta forma, a sinalização tipo JIT aumenta a quantidade de rótulos na rede, porém requer menos complexidade com relação à predição dos tempos envolvidos no processo de sinalização [15]. Em [13][14] foram analisadas redes ópticas com processamento óptico OCDM considerando o protocolo JET e suas variações. Neste trabalho será empregada a sinalização tipo JIT para obtenção de menor complexidade na rede, principalmente em termos de equipamentos de predição dos tempos de reserva de recursos [15][16]. O processamento óptico de rótulos possui como principal objetivo a diminuição do tempo de processamento nos OXCs do núcleo da rede. A Fig. 2 ilustra o processo de reserva de recursos em função do tempo para o protocolo JIT.

Figura 2. Processo de reserva de recursos em função do tempo para o protocolo JIT.

Neste trabalho os rótulos são compostos por códigos ópticos não-coerentes baseados em números primos. Este tipo de código é gerado por meio de codificadores e decodificadores que utilizam linhas de retardo [12][18]. O emprego de linhas de retardo consiste da forma mais simples e econômica de geração de códigos ópticos. Por outro lado, os códigos baseados em número primos suportam um maior número de usuários que os tradicionais códigos ópticos não-coerentes ortogonais OOC (Optical Orthogonal Codes) [12]. Os códigos OOC são códigos longos comparados com códigos primos e necessitam de algoritmos mais complexos para sua construção [19].

Os códigos ópticos baseados em número primos possuem

comprimento dado por L = P2 _{e peso w = P, sendo P um}

número primo. Estes códigos são obtidos por meio de seqüências Si = {si0,…, sij,…, si(P-1)}, onde i ∈ GF(P) – Campo de Galois, e sij ={i ⋅ j} com modulo P [17].Um código primo com seqüências distintas, ci = {ci0, ci1,…, cij,…, ci(L-1)} para k = 0, 1, 2, 3, …, L – 1, são construídos por meio de [17]:

( )

Os códigos primos gerados inicialmente por (2) podem ser alterados para obtenção de códigos que apresentam

Processamento Processamento Processamento

λ0- Controle λi- Dados Rajada de dados Rótulo T_Offset

Comutador Óptico Comutador Óptico Comutador Óptico Processamento Processamento Processamento

λ0- Controle λi- Dados Rajada de dados Rótulo T_Offset

desempenho superior como códigos primos modificados e códigos primos estendidos, entre outros [18]. Neste sentido, com intuito de aumentar a capacidade com relação ao número de usuários, vem sendo investigadas técnicas como controle de potência e cancelamento de interferência [20][21]. Estas técnicas podem duplicar a capacidade de número de usuários.

O desempenho dos sistemas OCDM podem ser obtido por meio da probabilidade de erro de bit (Pe) que é calculada de forma aproximada por [22][23]:

(

)

sendo M o número de usuários, _σ a variância média em função

da interferência de múltiplos usuários (MAI) e

( )

_

(

)

∞

− −

=

Θx 1 2π x exp y2 2 . A variância é igual a 1,67 e

0,75 para códigos primos e códigos primos estendidos, respectivamente [22]. Neste intuito, para exemplificar o desempenho dos códigos primos verifica-se que o número de

usuários suportados a uma taxa de erro de bit de 10-9 _{para P =}

13 é de aproximadamente 7, sendo aumentado para 14 no caso de códigos primos estendidos [23]. De forma similar, para P = 31 o número de usuários suportados seriam 31 e 70, respectivamente.

Para implementação da sinalização JIT baseada em processamento óptico é preciso empregar um processador óptico sinal. A Fig. 3 ilustra a proposta de uma arquitetura de processamento óptico.

Figura 3. Arquitetura do processador óptico OCDM.

Neste processador óptico ocorre a divisão de potência do

rótulo Cj que chega ao processador. Esta divisão fornece duas

cópias do rótulo, sendo uma utilizada para atribuição dos comprimentos de onda e determinação da rota estabelecida e a outra cópia é utilizada na troca de rótulos. Na atribuição de comprimentos de onda e roteamento ocorre a correlação óptica dos rótulos. Neste processo será extraído o sinal que apresentar a maior correlação com o decodificador e a potência do código será convertida em sinal elétrico por meio de conversão eletro-óptica (EO). Os recursos do enlace como posição de comutação e comprimento de onda ficam reservados até a chegada do rótulo de liberação dos recursos. A troca de rótulos é realizada no domínio óptico por meio de um conversor de código óptico ilustrado na Fig. 4. No conversor de códigos o sinal que apresentar a maior correlação

com o decodificador é extraído e passa pelo dispositivo de limiar óptico baseado em um TOAD (Terahertz Optical Asymmetric Demultiplexer). Este dispositivo realiza o condicionamento do sinal. O sinal condicionado é codificado com um novo código de acordo com a tabela de rótulos do GMPLS.

Figura 4. Conversor de códigos ópticos com correlator óptico, dispositivo de limiar (thresholding) e codificador óptico.

O estudo realizado em [24] mostrou que o desempenho de roteadores OCDM com estrutura de troca de rótulos, baseado em códigos primos, similar a ilustrada nas Fig. 3 e 4, pode ser aproximada pela metodologia desenvolvida em [23].

III. MODELO DE CUSTOS

Com intuito de analisar o custo de utilização do processamento óptico e eletrônico dos rótulos será estabelecido o custo da camada de transporte WDM e da sinalização. Inicialmente, será analisado o custo de uma rota óptica WDM. A rota óptica é definida pelo laser em

determinado comprimento de onda (λ), enlaces entre OXCs e

recepção no nó de destino com a conversão EO do sinal recebido. Os elementos de uma rota óptica são ilustrados na Fig 5.

Figura 5. Rota óptica.

O custo (CRota) de uma rota óptica é dado por:

CRota = Nλ⋅ Cλ + NMux/Demux⋅ CMux/Demux + NEDFA⋅ CEDFA +

NOXC⋅ COXC (4)

sendo Nλ e Cλ o número de transponders bidirecionais e o seu

respectivo custo, NMux/Demux e CMux/Demux representa o número de multiplexadores/demultiplexadores e seu respectivo custo,

NEDFA e CEDFA representam o número de EDFAs (Erbium

Dopad Fiber Amplifier) e o seu respectivo custo e, finalmente

NOXC ⋅ COXC ilustram o número de OXCs e seu respectivo

custo. O custo dos equipamentos é normalizado com relação ao custo de um sistema transponder com taxa de transmissão de 10 Gbps e alcance de 750 km. Os custos que serão ilustrados representam valor de mercado atual [25].

Comutador Óptico C1

Rótulo no comprimento de onda de controleλ0

Rajada Rajada de dados no comprimento de ondaλi Óptico Eletrônico C1 C1 Troca de Rótulos Cj→ CK Roteamento Atribuição de λs Comutador Óptico C1 Rótulo no comprimento de onda de controleλ0

Rajada Rajada de dados no comprimento de ondaλi Óptico Eletrônico C1 C1 Troca de Rótulos Cj→ CK Roteamento Atribuição de λs Correlator

Óptico CodificadorÓptico

Seleção de Código Geração de Código Dispositivo de Limiar (Thresholding)

Ci Cj

Dados Codificados Dados Decodificados MAI T T Bit T Dados Codificados T Correlator

Óptico CodificadorÓptico

Seleção de Código Geração de Código Dispositivo de Limiar (Thresholding)

Ci Cj

Dados Codificados Dados Decodificados MAI T T Bit T Dados Codificados T λ₁ λ₂ λ₃ λ_n λ₁ λ₂ λ₃ λ_n EDFA OXC T ra ns pon de rs T rans pon de rs EDFA OXC Mux/Demux Mux/Demux λ₁ λ₂ λ₃ λ_n λ₁ λ₂ λ₃ λ_n EDFA OXC T ra ns pon de rs T rans pon de rs EDFA OXC Mux/Demux Mux/Demux

Transponders: São os equipamentos com laser transmissor e fotodiodo no receptor. No custo do transponders considera-se a taxa de transmissão e distância sem utilizar regeneração EO. A Tabela I ilustra o custo deste tipo de equipamento.

Tabela I. Custo de Transponders

Transponders Cλ

2,5 Gbps – 750 km 0,33

10 Gbps – 750 km 1,00

40 Gbps – 750 km 3,75

Mux/Demux: São equipamentos que efetuam a multiplexação e demultiplexação dos comprimentos de onda. Nestes equipamentos são inclusos os amplificadores boosters e pré-amplificadores na recepção. A Tabela II ilustra o custo deste tipo de equipamento.

Tabela II. Custo de MUX/DEMUX

MUX/DEMUX CMux/Demux

40 Comprimentos de onda 7,50

80 Comprimentos de onda 10,83

EDFA: O EDFA atua na amplificação óptica do sinal e também possuiu equalizadores de ganho e as fibras ópticas compensadoras de dispersão. A Tabela III ilustra o custo deste bloco de equipamentos que devem ser instalados a cada 80 km.

A Tabela III Custo do bloco EDFA

Tipo do equipamento CEDFA

EDFA/ Equalizador/ 40 _{λs – 80} km 4,94 EDFA/ Equalizador/ 80 λs – 80 km 5,34

OXC: O OXC é responsável pela comutação óptica e é baseado em matrizes de MEM (Micro-Electro-Mechanical Systems). O seu custo depende do número de fibras (F) de entrada e saída. A Tabela IV ilustra o custo deste tipo de equipamento.

A Tabela IV. Custo do OXC

Tipo do equipamento COXC

40 λs – N° de fibras (F) 2,5 + 7,08 F

80 λs – N° de fibras (F) 2,75 + 9,17 F

Agora será considerado o custo em função do tipo de processamento empregado. No caso do processamento eletrônico será considerado que em cada nó da rede é realizada a conversão EO do rótulo. Este rótulo é processado eletronicamente. Desta forma, o custo do processamento eletrônico (CE) é dado por:

CE = N ⋅ Cλ + N ⋅ CEletrônico (5)

sendo Cλ o custo de um transponder entre cada nó da rede e

CEletrônico o custo dos circuitos eletrônicos que realizam o processamento da informação contida no rótulo. Neste trabalho será considerada uma estrutura eletrônica similar a empregada em [19] com custo CEletrônico = 3,26.

O custo do processamento óptico (CO) é dado por:

CO = N ⋅ Cλ + N ⋅ CÓptico (6)

Para obtenção do custo de cada unidade de processador óptico, conforme ilustrado nas Fig. 3 e 4, considera-se que o conversor de códigos incluindo o TOAD e as fibras de retardo é 2,32. Este custo é baseado na estrutura do TOAD que é composto por um SOA (Semicontuctor Optical Amplifier).

IV. METODOLOGIA DE ANÁLISE DE DESEMPENHO

Agora será analisado o esquema de reserva de comprimentos de onda empregando a sinalização JIT. A sinalização tipo JIT também foi escolhida em função da exatidão dos resultados obtidos de forma analítica [16]. Neste esquema devem-se considerar dois pontos importantes. O primeiro é a possibilidade de uma rajada se sobrepor sobre o tempo de TOffset de uma ou mais rajadas. O segundo diz respeito à disciplina empregada nos nós OBS que não prevêem prioridade para a primeira rajada que chega ao nó. A determinação do tempo de serviço efetivo de rajada para a sinalização JIT está indicada na Fig. 6. Esta figura ilustra que para uma rajada o comprimento de onda é reservado para a duração da rajada que é igual à soma de dois períodos de

tempo. A duração do primeiro período é igual ao TOffset e a

duração do segundo período é igual a duração da rajada. A

duração da rajada possui uma média igual a 1/_μ. Assim, tempo

de serviço efetivo das rajadas é dada por (TOffset + 1/μ) [27].

Figura 6. Diagrama de tempo do processo de reserva empregando JIT.

Baseada nestas informações, a porta de saída do nó OBS comporta-se como um sistema de perdas M/M/W/W, sendo W o número de comprimentos de onda disponíveis na porta e a intensidade de tráfego é dada por:

      + =

λ

_μ

ρ

Sendo λ taxa média de chegada das rajadas considerando um

processo de Poisson. O limite superior da probabilidade de perdas de rajadas (BBP) considerando um sistema M/M/W/W é determinado empregando a formulação de Erlang [16][28], com r = ρ⋅ W:



Reservado Livre Livre

Livre

Taxa de chegada

dos rótulos (Rajadai) dos rótulos (Rajadai+1)Taxa de chegada

t₁ t₂ Rajada i +1 t₄ t₅ t₆ Tempo Reservado Rajada i OOCi+1 OOCi t₃

Reservado Livre Livre

Livre

Taxa de chegada

V. RESULTADOS

A seguir realiza-se o estudo da probabilidade de perdas de rajadas em função do número de comprimentos de onda disponíveis. Neste estudo foi considerado o comprimento

médio das rajadas (1/μ) de 100 kbytes (80μs). O tempo de

configuração do OXC (TOXC) de 1 ms, tempo de

processamento óptico considerado foi de 0,1 ns para uma taxa de transmissão de 10 Gbps [14]. Por outro lado, o tempo de processamento eletrônico foi de 50 µs [26]. A Fig. 7 ilustra a probabilidade de perdas de rajadas em função do número de

comprimento de onda para _λ = 2 e 4 µ para rotas com 5, 10 e

15 enlaces, considerando o processamento eletrônico e o processamento óptico. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 1E-10 1E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0,01 0,1 1 Eletrônico N = 5 N = 10 N = 15 Óptico N = 5 N = 10 N = 15 λ = 4μ λ = 2μ P roba bi lidade d e perdas de raj ad as

Número de comprimentos de onda

Figura 7. Probabilidade de perdas de rajadas em função do número de comprimentos de onda.

Por meio da Fig. 7 se verifica que a probabilidade de perdas de rajadas é menor quando se emprega o processamento óptico comparado com o processamento eletrônico. Também, se observa que a probabilidade de perdas de rajadas apresenta o mesmo valor no caso do processamento óptico, independentemente do número de enlaces que a rota possui. Este comportamento é explicado pelo pequeno tempo utilizado

pelo processamento óptico (~0,1 ns), pois dependerá

diretamente do número de enlaces multiplicado pelo tempo de processamento. Considerando um aumento de tráfego, ou seja,

λ = 4µ também se verifica que a probabilidade de perdas de

rajadas é menor quando se emprega o processamento óptico comparado com o processamento eletrônico. Para analisar o efeito do número de enlaces numa rota, a probabilidade de perdas de rajadas em função do número de enlaces é ilustrada na Fig. 8. Neste estudo foram considerados os mesmos dados anteriores, porém emprega-se um número fixo de 64 comprimentos de onda. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1E-10 1E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0,01 0,1 1 λ = 2μ λ = 4μ P rob abi lida de d e p erd as d e ra jad as

Número de enlaces em uma rota Eletrônico

Óptico

Figura 8. Probabilidade de perdas de rajadas em função do número enlaces em uma rota.

A Fig. 8 ilustra que a probabilidade de perdas de rajadas aumenta em função do número de enlaces quando se emprega o processamento eletrônico, porém se mantém constante quando se emprega o processamento óptico. Desta forma, se verifica que empregando o processamento eletrônico haveria a perda de rajadas quando ocorrer o aumento do número de enlaces.

Um dos parâmetros que influenciam no projeto de redes OBS é o comprimento das rajadas aceitas pela rede, pois em redes OBS convencionais os pacotes de pequeno comprimento que chegam aos nós de ingresso são agregados com pacotes de mesmo destino para que a rajada tenha o comprimento adequado para ser transportada. Como foi ilustrado em [14] uma das vantagens do emprego do processamento óptico é a possibilidade da rede aceitar rajadas com menor comprimento e mesmo assim conseguir uma boa utilização da rede. Desta forma, a Fig. 9 ilustra a probabilidade de perdas de rajadas em função do comprimento médio das rajadas para uma taxa

média de chegada 2 e 4μ para rotas com 5, 10 e 15 enlaces,

considerando 64 comprimentos de onda disponíveis.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 1E-10 1E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0,01 0,1 1 λ = 4μ λ = 2μ Óptico N = 5 N = 10 N = 15 P rob abilida de de p er das de ra jada s

Comprimento médio das rajadas (μs) Eletrônico

N = 5 N = 10 N = 15

Figura 9. Probabilidade de perdas de rajadas em função do comprimento das rajadas.

Por meio da Fig. 9 se observa que a probabilidade de perdas de rajadas aumenta em função do aumento do comprimento médio das rajadas. Porém, se verifica que a probabilidade de perdas de rajadas é menor quando se emprega o processamento óptico dos rótulos, principalmente para rajadas de pequeno comprimento. Assim, obtém-se uma granularidade maior empregando o processamento óptico de rótulos.

Para visualizar o efeito da economia de comprimentos de onda, no caso da utilização do processamento óptico, será empregada a métrica da economia relativa de custo de comprimentos de onda, definida como:

( )

(

₍

) (

₎

)

sendo WE e WO o número de comprimentos de onda

necessários para obtenção de uma probabilidade de perdas de

rajadas de 10-6_{, empregando o processamento eletrônico e}

processamento óptico, respectivamente. As Fig. 10(a) e (b) ilustram a economia relativa de custo de comprimentos de onda para rotas ópticas com 5, 10 e 15 enlaces considerando

rajadas com comprimento de 100 kbytes (80 _μs) e 522 bytes

(0,42_μs), respectivamente. A taxa de transmissão considerada

5 10 15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ec on om ia (% )

Número de enlaces na rota óptica

λ = 2μ λ = 4μ (a) 5 10 15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ec ono m ia (% )

Número de enlaces na rota óptica

λ = 2μ

λ = 4μ

(b)

Figura 10. Economia relativa de custo de comprimentos de onda para rotas ópticas com 5, 10 e 15 enlaces. (a) rajadas com comprimento de 100 kbytes (80 μs). (b) rajadas com comprimento de 522 bytes (0,42 μs).

Observe por meio das Fig. 10(a) e (b) que existe uma economia de custos de 15 a 40% dependendo do comprimento das rajadas e número de enlaces na rota óptica. Assim, o aumento do número de enlaces tem grande impacto na economia de custos. Este efeito ocorre pelo fato do aumento do número de enlaces não afetar o processamento óptico conforme foi ilustrado anteriormente. Por outro lado, ocorre uma economia maior no caso de rajadas de menor comprimento como no caso da Fig. 10(b). Este comportamento melhor visualizado por meio da Fig. 9, onde se verifica que rajadas de menor comprimento apresentam maior probabilidade de perdas no caso do processamento eletrônico. Porém, quando ocorre o aumento do comprimento das rajadas a probabilidade de perdas se aproxima.

VI. CONCLUSÕES

Neste trabalho foi analisado o efeito da utilização da sinalização baseada no processamento óptico de rótulos OCDM em redes OBS. Esta análise considerou o desempenho da rede e o custo dos recursos empregados. Foi considerada a utilização da sinalização de reserva de recursos empregando o protocolo JIT que apresenta maior viabilidade de implementação e também resultados mais precisos quando se empregam modelos analíticos de análise de desempenho da

rede. Os principais resultados obtidos mostram a vantagem do emprego do processamento óptico dos rótulos comparado com o processamento eletrônico com respeito à diminuição da probabilidade de perdas de rajadas, principalmente para rajadas de pequeno comprimento. Neste intuito, também se observa uma economia nos recursos da rede, que neste caso são os comprimentos de onda. Uma análise global mostra que a rede OBS com processamento óptico de rótulos possui granularidade próxima a das redes comutadas por pacotes, porém sem as suas principais limitações.

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Fabio Renan Durand é graduado em Engenharia Elétrica

pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS, 1999), Mestre em Engenharia Elétrica pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC/USP, 2002) e Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP, 2007). Atua como professor na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Campo Mourão. As principais áreas de interesse são comunicações ópticas, OCDMA, Comunicação Via Satélite e desenvolvimento de novas metodologias para o ensino de Engenharia.

Possui graduação (1993) e mestrado (1996) em Física pela Universidade Estadual de Campinas e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (2001). Desde 1998 dedica-se ao estudo e à aplicação de efeitos não-lineares a dispositivos fotônicos. Em 2001, trabalhou na Fundação CPqD onde participou ativamente da implementação do primeiro test-bed brasileiro de redes totalmentes ópticas em convênio com a Ericsson. Em 2002 foi contratado como professor pela PUC-Campinas, onde implementou os laboratórios de Meios de Transmissão (2003) e de Tecnologias Fotônicas (2006), sendo coordenador do primeiro destes de 2003 a 2005. Iniciou suas atividades de pesquisa nesta instituição em agosto de 2003, tendo sido coordenador do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Engneharia Elétrica da PUC-Campinas entre setembro de 2003 e janeiro de 2006 e entre agosto de 2008 e os dias atuais. Coordenou o projeto "Conversor Óptico de Comprimentos de Onda" durante toda sua execução (2004-2009). Em 2004, um de seus artigos foi premiado no Simpósio Brasileiro de Telecomunicações por uma proposta de utilização de efeitos não-lineares em fibras ópticas para geração de pacotes ópticos. Em 2008 tornou-se líder da PUC-Campinas junto ao Programa Fotonicom associado aos Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia, co-financiado pelo CNPq e pela FAPESP. Em 2009, tornou-se Bolsista de Produtividade do CNPq. Atulamente, o pesquisador é revisor dos periódicos Journal of Lightwave Technology (IEEE/ OSA), Photonics Technology Letters (IEEE/PS), Journal of Optical Society of America (OSA)

A, Journal of Communication and Information Systems (SBrT) e Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications (SBMO).

É bacharel (B.Sc.) em Fisica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1976), Mestre em Física (M.Sc.) pela Universidade Estadual de Campinas (1979) e doutor (Ph.D.) em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (1992). É professor colaborador na Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computaçao, da Universidade Estadual de Campinas (FEEC-Unicamp); e pesquisador senior do INCT-Namitec, no Centro de Tecnologia da Informaçao -- MCT/CTI, em Campinas SP. Tem ampla experiência nos ambientes academico e empresarial, nas áreas de Engenharia Elétrica e Física da Matéria Condensada, com ênfase em Lasers, Fibras Óticas e suas aplicaçoes, e Sistemas de Telecomunicações. Atua em P&D e inovaçao tecnologica, com atividades de ensino e consultoria como especialista em sistemas de Comunicaçoes Ópticas, Redes óticas metropolitanas e acesso, chaveamento fotonico (photonic switching), dispositivos semicondutores, componentes óticos e optoeletronicos, e opto-mecanica de precisão. Possui dezenas de trabalhos publicados em conferencias e periodicos nacionais e internacionais. É membro da SBF, da SBrT, membro e conselheiro da SBMO, consultor do ITU-T, e membro da OSA e da IEEE ComSoc. Recebeu dois premios profissionais. Atualmente bolsista DTI-1 do CNPq.

Edson Moschim, Formou-se em Engenharia Eletrônica, em 1975 na UNISANTA, Santos, São Paulo. Obteve o grau de Mestre em Engenharia Elétrica na UNICAMP, Campinas, São Paulo, em 1983 e Doutor em Ciências Físicas na Universidade de Paris XI, França, em 1989, tendo desenvolvido seu trabalho de tese na Ecole Supérieure d´Electricité (SUPELEC). Durante o período de 1978 - 1985 trabalhou com o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Telebrás (CPqD), Campinas, São Paulo, na área de simulação e projeto de sistemas de comunicação por fibra óptica. Participou do desenvolvimento do primeiro sistema de comunicação por fibra óptica brasileiro, o ELO 34. Desde 1985 é professor da Universidade Estadual de Campinas. Atualmente é professor titular (MS-6). Foi diretor associado do Centro de Componentes de Semicondutores (CCS) na gestão 2001-2002 Foi chefe do Departamento de Semicondutores, Instrumentos e Fotônica (DSIF) da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC), na gestão 2002-2004. Ministrou vários cursos (graduação e pós graduação) na área de sistemas de comunicação. Publicou mais de uma centena de artigos técnicos em congressos e revistas nacionais e internacionais. Publicou e orientou várias teses de mestrado e de doutorado na área de sistemas de comunicação por fibra óptica. Atualmente suas atividades de pesquisa concentram-se em desenvolvimento de modelos e software para simulação de sistemas de comunicação e softwares educacionais para ensino de telecomunicações. Foi candidato a reitor na gestão 2005-2008, obtendo 4,74% de votos válidos, e participou da lista tríplice, enviada ao governador de São Paulo, Geraldo Alckmin. Professor Visitante (dentro do programa Cátedra Espanhola), na Universidade Politécnica de Madrid (UPM), durante o período de outubro – janeiro de 2006.