Estimativa da Probabilidade de Bloqueio em Redes Ópticas WDM com Topologia em Anel e com Encaminhamento no Comprimento de Onda

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1 Estimativa da Probabiidade de Boqueio em Redes Ópticas WDM com Topoogia em Ane e com Encaminhamento no Comprimento de Onda Mário M. Freire,3 e Ávaro M. F. de Carvaho 2,3 Departamento de Matemática e Informática, Universidade da Beira Interior 2 Departamento de Engenharia Eectrotécnica, Universidade de Coimbra 3 Instituto de Teecomunicações - Póo de Coimbra

2 Sumário Descrição de várias arquitecturas para redes Ópticas com encaminhamento no comprimento de onda (WRONs). Tecnoogias para a reaização de Caminhos Ópticos. Modeo para cácuo da probabiidade de boqueio (PB) de caminho em WRONs. Avaiação da PB em redes em ane unidirecciona e bidirecciona com e sem permuta de comprimentos de onda.

3 Arquitecturas para Redes Ópticas!Distinção peo esquema de Mutipexagem - Mutipexagem por divisão no comprimento de onda (WDM). - Mutipexagem óptica por divisão no tempo (OTDM).!Redes WDM - Ligações ponto-a-ponto. - Redes de Acesso. - Redes de Difusão e Seecção. - WRONs.

4 Redes de Acesso Linha de Assinante Digita Assimétrica (ADSL) e de muito ata veocidade (VDSL). Ligação híbrida fibra-cabo coaxia (HFC). Redes Ópticas Passivas (PON). Particuarmente interessantes para redes de acesso de banda arga.

5 Redes de Difusão e Seecção Baseiam-se numa topoogia em estrea utiizando um acopador passivo. Cada estação possui um comprimento de onda de emissão que é difundido para todas as outras. O número tota de estações suportado pea rede depende do número de comprimentos de onda disponíveis. Probemas de Escaabiidade. Exempo: LAMBDANET (990).

6 WRON Utiização da tecnoogia WDM na camada de caminho. Aumento significativo da capacidade de transmissão. Encaminhamento no comprimento de onda dos caminhos ópticos utiizando conectores de cruzamento WDM. As WRONs são facimente escaáveis - Apicação em MANs e WANs

7 Conector de Cruzamento WDM Reconfiguráve Fibra 2 N Demux... Comutador óptico λ MM x MM... Mux Fibra 2 N Fibra 2 2 N... Comutador óptico λ 2 MM x MM... Fibra 2 2 N Fibra M 2 N... Comutador óptico λ N MM x MM... Fibra M 2 N

8 Conector de Cruzamento WDM com Permuta de Comprimentos de Onda Demux Fibra 2 N Fibra 2 2 N... Comutador óptico MN x MN C C C C C C Fibra 2 N Fibra 2 2 N... Fibra M 2 N C C C Fibra M 2 N C: Conversores de comprimento de onda

9 Tecnoogias para a Reaização de Caminhos Ópticos Caminhos Ópticos ATM - Caminhos ópticos para transporte de sinais eéctricos que utiizam o formato céua/pacote. Caminhos Ópticos de comprimento de onda (WP) - Suportam todos os modos de transferência eéctricos (STM e ATM). - Serão virtuais se for utiizada permuta de comprimentos de onda (VWP).

10 Benefícios Introduzidos peas Tecnoogias de Caminho Óptico (I) Aumento da capacidade de transmissão. Eevada capacidade de processamento dos conectores de cruzamento ópticos. Redução do custo por bit em redes de banda arga. Constituem uma pataforma óptica que pode incorporar diferentes modos de transferência.

11 Benefícios Introduzidos peas Tecnoogias de Caminho Óptico (II) Fexibiidade no fornecimento de serviços Serviço de pacotes Serviço de circuito virtua IP Serviço de circuito ATM / Frame reay Serviço óptico SONET / SDH Rede óptica Camadas de Serviço de uma rede de banda arga

12 Benefícios Introduzidos peas Tecnoogias de Caminho Óptico (III) Restauração de fahas com caminhos Ópticos. Estrutura em Camadas Camada de Circuito Rede SDH Circuito Rede ATM VC Rede Óptica VC Camada de Caminho Camada de meio físico.5 M SDH 53 M Fibra óptica VP Fibra óptica VP Caminho óptico Fibra óptica Arquitectura de redes SDH, ATM e Óptica. Função de restauração da rede (camada de protecção de serviço).

13 Modeo para Cácuo da PB de Caminho em WRONs Apicáve a redes com comutação de circuitos. Considera tráfego de entrada em tempo rea. Tem em conta a correação da utiização dos comprimentos de onda em igações sucessivas. Pode por isso ser utiizado em redes com fraca conectividade.

14 Pressupostos do Modeo As chamadas chegam a cada nó da rede de acordo com um processo de Poisson com taxa λ. O tempo de duração das chamadas segue uma distribuição exponencia com média /µ. A carga oferecida por estação é então de ρ=λ / µ. O encaminhamento das chamadas obedece ao critério do caminho mais curto. O número de comprimentos de onda, F, é igua em todas as igações. Os comprimentos de onda são atribuídos a uma sessão de forma aeatória de entre os disponíveis no caminho associado.

15 Cácuo da Probabiidade de Boqueio Cácuo da Probabiidade de Boqueio = = = 0 ), ( ) ( ) ( N F y f b b f p y q P q P - Para uma rede com N nós e com uma densidade de conversores de comprimento de onda q. ( ), ) ( ),, ( ) )( (0,, ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( = + = i i f f f b q q y q i Y q y T y q P - A distribuição do comprimento de sato para uma topoogia em ane será então:, = N para N p = < = 2, 2, 2 2, 2 N e par N para N N e par N para N N e ímpar N para N p bidirecciona unidirecciona

16 Estimativa da Probabiidade de Boqueio em WRONs em Ane A topoogia em ane permite impementar esquemas de protecção eficientes (rede auto-reconfiguráve em ane). É apontada como a topoogia a utiizar na primeira fase de impementação das redes ópticas WDM. O ane bidirecciona com uma só fibra entre cada nodo permite uma redução dos custos. Por outro ado o ane bidirecciona com uma só fibra imita a escabiidade da rede devido à acumuação de ruído ASE e de ruído de intensidade reativo (RIN). Utiizando fitros ópticos adequados a rede pode suportar mais de 40 nós espaçados de 40 km, ou 4 nós espaçados de 80 km.

17 Probabiidade de Boqueio para rede WDM em ane com N=4.0E+00 Probabiidade de boqueio.0e-0.0e-02.0e-03.0e-04.0e-05.0e-06 Uni, F=4 Bi, F=4 Uni, F=8 Bi, F=8 Uni, F=2 Bi, F= Carga por estação [Erang]

18 Probabiidade de Boqueio para rede WDM em ane com N=40.0E+00 Probabiidade de boqueio.0e-0.0e-02.0e-03.0e-04.0e-05.0e-06 Uni, F=4 Bi, F=4 Uni, F=8 Bi, F=8 Uni, F=2 Bi, F=2 Uni, F=6 Bi, F= Carga por estação [Erang]

19 Concusões (I) Numa rede em ane com N=4 existe uma carga por estação (ρ=0.25 Erang) a partir da qua o ane unidirecciona com F=8 possui um desempenho inferior ao do ane bidirecciona com metade dos comprimentos de onda por igação. Numa rede em ane com N=40 o ane unidirecciona com F=6 possui um desempenho inferior ao do ane bidirecciona com metade dos comprimentos de onda por igação para cargas por estação superiores a ρ=0.75 Erang.

20 Probabiidade de Boqueio para rede WDM em ane unidirecciona com N=4 e ane bidirecciona com N=40.0E+00 Probabiidade de boqueio.0e-0.0e-02.0e-03.0e-04.0e-05.0e-06 Uni, F=4, N=4 Uni, F=8, N=4 Uni, F=0, N=4 Uni, F=2, N=4 Bi, F=4, N=40 Bi, F=8, N=40 Bi, F=0, N=40 Bi, F=2, N= Carga por estação [Erang]

21 Probabiidade de Boqueio para rede WDM em ane unidirecciona com N=4 e ane bidirecciona com N=50.0E+00 Probabiidade de boqueio.0e-0.0e-02.0e-03.0e-04.0e-05.0e-06 Uni, F=4, N=4 Uni, F=8, N=4 Uni, F=0, N=4 Uni, F=2, N=4 Bi, F=4, N=50 Bi, F=8, N=50 Bi, F=0, N=50 Bi, F=2, N= Carga por estação [Erang]

22 Probabiidade de Boqueio para rede WDM em ane com N=40 e com ou sem permuta entre comprimentos de onda.0e+00 Probabiidade de boqueio.0e-0.0e-02.0e-03.0e-04.0e-05 Uni, F=4 Uni, F=4, wc Uni, F=8 Uni, F=8, wc Bi, F=4 Bi, F=4, wc Bi, F=8 Bi, F=8, wc.0e Carga por estação [Erang]

23 Concusões (II) Mostrou-se que uma rede bidirecciona com N=40 é superior a uma rede unidirecciona com N=4 para os mesmos vaores de F. Também uma rede bidirecciona com N=50 é superior a uma rede unidirecciona com N=4 desde que F>4. Mostrou-se ainda que a utiização de conversores de comprimento de onda é mais eficaz na redução da probabiidade de boqueio para vaores de F eevados e em redes bidireccionais.