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Estimativa da Probabilidade de Bloqueio em Redes Ópticas WDM com Topologia em Anel e com Encaminhamento no Comprimento de OndaMário M. Freire 1,3 e Álvaro M. F. de Carvalho 2,31 Departamento de Matemática e Informática, Universidade da Beira Interior2 Departamento de Engenharia Electrotécnica, Universidade de Coimbra3 Instituto de Telecomunicações - Pólo de Coimbra
Sumário • Descrição de várias arquitecturas para redes Ópticas com encaminhamento no comprimento de onda (WRONs). • Tecnologias para a realização de Caminhos Ópticos. • Modelo para cálculo da probabilidade de bloqueio (PB) de caminho em WRONs. • Avaliação da PB em redes em anel unidireccional e bidireccional com e sem permuta de comprimentos de onda.
Arquitecturas para Redes Ópticas Distinção pelo esquema de Multiplexagem - Multiplexagem por divisão no comprimento de onda (WDM). - Multiplexagem óptica por divisão no tempo (OTDM). Redes WDM - Ligações ponto-a-ponto. - Redes de Acesso. - Redes de Difusão e Selecção. - WRONs.
Redes de Acesso • Linha de Assinante Digital Assimétrica (ADSL) e de muito alta velocidade (VDSL). • Ligação híbrida fibra-cabo coaxial (HFC). • Redes Ópticas Passivas (PON). Particularmente interessantes para redes de acesso de banda larga.
Redes de Difusão e Selecção • Baseiam-se numa topologia em estrela utilizando um acoplador passivo. • Cada estação possui um comprimento de onda de emissão que é difundido para todas as outras. • O número total de estações suportado pela rede depende do número de comprimentos de onda disponíveis. Problemas de Escalabilidade. • Exemplo: LAMBDANET (1990).
WRON • Utilização da tecnologia WDM na camada de caminho. • Aumento significativo da capacidade de transmissão. • Encaminhamento no comprimento de onda dos caminhos ópticos utilizando conectores de cruzamento WDM. • As WRONs são facilmente escaláveis - Aplicação em MANs e WANs
Conector de Cruzamento WDM com Permuta de Comprimentos de Onda
Tecnologias para a Realização de Caminhos Ópticos • Caminhos Ópticos ATM - Caminhos ópticos para transporte de sinais eléctricos que utilizam o formato célula/pacote. • Caminhos Ópticos de comprimento de onda (WP) - Suportam todos os modos de transferência eléctricos (STM e ATM). - Serão virtuais se for utilizada permuta de comprimentos de onda (VWP).
Benefícios Introduzidos pelas Tecnologias de Caminho Óptico (I) • Aumento da capacidade de transmissão. • Elevada capacidade de processamento dos conectores de cruzamento ópticos. • Redução do custo por bit em redes de banda larga. • Constituem uma plataforma óptica que pode incorporar diferentes modos de transferência.
Benefícios Introduzidos pelas Tecnologias de Caminho Óptico (II) • Flexibilidade no fornecimento de serviços Camadas de Serviço de uma rede de banda larga
Benefícios Introduzidos pelas Tecnologias de Caminho Óptico (III) • Restauração de falhas com caminhos Ópticos. Arquitectura de redes SDH, ATM e Óptica. Função de restauração da rede (camada de protecção de serviço).
Modelo para Cálculo da PB de Caminho em WRONs • Aplicável a redes com comutação de circuitos. • Considera tráfego de entrada em tempo real. • Tem em conta a correlação da utilização dos comprimentos de onda em ligações sucessivas. Pode por isso ser utilizado em redes com fraca conectividade.
Pressupostos do Modelo • As chamadas chegam a cada nó da rede de acordo com um processo de Poisson com taxa . • O tempo de duração das chamadas segue uma distribuição exponencial com média 1/. A carga oferecida por estação é então de = / . • O encaminhamento das chamadas obedece ao critério do caminho mais curto . • O número de comprimentos de onda, F, é igual em todas as ligações. • Os comprimentos de onda são atribuídos a uma sessão de forma aleatória de entre os disponíveis no caminho associado.
Cálculo da Probabilidade de Bloqueio - Para uma rede com N nós e com uma densidade de conversores de comprimento de onda q. - A distribuição do comprimento de salto para uma topologia em anel será então: bidireccional unidireccional
Estimativa da Probabilidade de Bloqueio em WRONs em Anel • A topologia em anel permite implementar esquemas de protecção eficientes (rede auto-reconfigurável em anel). • É apontada como a topologia a utilizar na primeira fase de implementação das redes ópticas WDM. • O anel bidireccional com uma só fibra entre cada nodo permite uma redução dos custos. • Por outro lado o anel bidireccional com uma só fibra limita a escabilidade da rede devido à acumulação de ruído ASE e de ruído de intensidade relativo (RIN). • Utilizando filtros ópticos adequados a rede pode suportar mais de 40 nós espaçados de 40 km, ou 14 nós espaçados de 80 km.
Conclusões (I) • Numa rede em anel com N=14 existe uma carga por estação (=0.25 Erlang) a partir da qual o anel unidireccional com F=8 possui um desempenho inferior ao do anel bidireccional com metade dos comprimentos de onda por ligação. • Numa rede em anel com N=40 o anel unidireccional com F=16 possui um desempenho inferior ao do anel bidireccional com metade dos comprimentos de onda por ligação para cargas por estação superiores a =0.175 Erlang.
Probabilidade de Bloqueio para rede WDM em anel unidireccional com N=14 e anel bidireccional com N=40
Probabilidade de Bloqueio para rede WDM em anel unidireccional com N=14 e anel bidireccional com N=50
Probabilidade de Bloqueio para rede WDM em anel com N=40 e com ou sem permuta entre comprimentos de onda
Conclusões (II) • Mostrou-se que uma rede bidireccional com N=40 é superior a uma rede unidireccional com N=14 para os mesmos valores de F. • Também uma rede bidireccional com N=50 é superior a uma rede unidireccional com N=14 desde que F>4. • Mostrou-se ainda que a utilização de conversores de comprimento de onda é mais eficaz na redução da probabilidade de bloqueio para valores de F elevados e em redes bidireccionais.
