Paradigmas de comutação de núcleo em redes ópticas elásticas multi-nucleadas
fibras multi-nucleadas, redes ópticas elásticas, comutação de núcleo, avaliação de desempenho
As redes ópticas elásticas (EONs) surgem como uma tecnologia para alocação espectral eficiente em fibras ópticas. Uma única fibra EON suporta vários circuitos em paralelo, alocando canais espectrais distintos e acomodando circuitos com requisitos de largura de banda variável. As fibras com vários núcleos (MCF) surgem para aumentar ainda mais a disponibilidade de recursos. A MCF pode conter vários núcleos (geralmente 7 ou 12). Conceitualmente, cada MCF opera como um grupo de fibras de núcleo único. As MCFs permitem a multiplexação por divisão espacial (SDM) em EON, o que aumenta os recursos espectrais ao utilizar os diferentes canais espaciais (núcleos). A literatura atual sobre SDM-EON se divide em dois paradigmas principais: restrição de núcleo e mudança de faixa espacial (SLC). O primeiro define arquiteturas em que um circuito deve permanecer no mesmo núcleo ao longo de sua rota. O segundo, as arquiteturas SLC, permitem a troca de núcleo ao longo da rota. O impacto causado pelas duas arquiteturas está no custo de implantação e de energia em relação ao grau de flexibilidade no procedimento de alocação de recursos. Esta tese propõe soluções para melhorar a eficiência da utilização de recursos em ambos os paradigmas. Uma solução de alocação de recursos com núcleos dedicados para diferentes categorias de circuitos é proposta para arquiteturas focadas no paradigma com restrição de núcleo. Essa solução visa a manter circuitos mais resistentes a interferências físicas nos núcleos mais afetados, além de adotar técnicas para reduzir a fragmentação espectral na alocação. Para o paradigma SLC, esta tese apresenta uma solução adaptada aos cenários de desfragmentação de rede. A solução proposta combina uma heurística de desfragmentação com duas técnicas de reorganização espectral sem interrupção ou suspensão do serviço. O objetivo é reduzir o estado de fragmentação sempre que um acionador for ativado, resultando em maior disponibilidade de recursos após a reorganização espectral. Por fim, é apresentado um novo paradigma de comutação de núcleo, denominado comutação de núcleo esparso, que implica uma arquitetura na qual diferentes nós da rede possuem graus distintos de flexibilidade para realizar a comutação de núcleo. O principal objetivo é reduzir drasticamente o custo de implantação, mantendo a flexibilidade de comutação apenas nos nós mais vantajosos. Essa abordagem economiza recursos em vários níveis e tem um desempenho eficiente em comparação com as abordagens SLC e com restrição de núcleo.