CPqD

O CPqD vem atuando ano no desenvolvimento de sistemas de redes ópticas de futura geração de altíssimas velocidades de transmissão, centrados nas tecnologias de pacotes Ethernet e nas tecnologias ópticas do OTN (Optical Transport Network) e WDM (Wavelength Division Multiplexing), para aplicações de acesso e agregação, aplicações de transporte e aplicações de transmissão de longa distância, dentro de uma visão de oferta de serviços fim a fim. Trata-se da continuidade de trabalhos iniciados em 2007, visando o desenvolvimento de tecnologias de Redes Ópticas Convergentes.

O trabalho no CPqD está organizado para atuar em três frentes (sub-projetos) que vão gerar, entre outros, alguns marcos e resultados tecnológicos. Os resultados dividem-se entre "provas de conceito", caracterizadas por desafio tecnológico e científico, implementando ou fazendo uso de tecnologias em estágio embrionário ou laboratorial, e "protótipos pré-industriais" caracterizados por desafios tecnológicos e de engenharia mais próximos do estágio de desenvolvimento de produto. Um dos principais direcionadores deste projeto serão os trabalhos de normatização dos diferentes fóruns internacionais que definem os parâmetros de operação e a evolução das tecnologias Ethernet e WDM.

Veja quais são os sub-projetos:

Sistemas ópticos de transmissão em longa distância, com foco em tecnologias de sub-sistemas de transmissão e recepção, compensação de dispersão e regeneração óptica WDM, provendo alta capacidade de transmissão ponto a ponto.

Resultados esperados:

- Tecnologia de produto: Protótipo pré-industrial de sistema de transmissão óptica de longa distância operando na taxa 40 gigabit por segundo (Gbps) por comprimento de onda WDM (Wavelength Division Multiplexing). Fazem parte deste sistema transponderes ópticos com formatos de modulação de alta eficiência espectral e mecanismos de correção de erro, amplificadores ópticos híbridos, em termos de amplificação concentrada e distribuída, e compensadores de dispersão.

- Pesquisa aplicada: Resultando em protótipo laboratorial e respectiva prova de conceito, em sistema de transmissão óptica de longa distância de próxima geração, operando na taxa serial de 100 Gbps por comprimento de onda WDM. Fazem parte deste sistema provas de conceito em transmissores ópticos com técnicas inovadoras de codificação e modulação de informação e com mecanismos de correção de erros ainda mais sofisticados e robustos, receptores ópticos com técnicas inovadoras de recuperação de sinal, incorporando eventualmente técnicas eletrônicas de processamento de sinais, provas de conceito em amplificadores ópticos e compensadores de dispersão empregando novos materiais e/ou fibras especiais, bem como técnicas eletrônicas de processamento de sinais.

Redes de transporte óptico, cujo foco são as tecnologias de sistemas de redes baseadas em comutação ópticas WDM e de pacotes Ethernet, protocolos de rede óptica de transporte, engenharia de tráfego e protocolos de re-configuração para topologias de rede em malha, se interconectando com os sistemas de acesso e agregação.

Resultados esperados:

- Tecnologia de produto: Protótipo pré-industrial de sistema de rede de transporte Carrier Ethernet com topologia em malha e taxa de transmissão de 40 Gbps por interface ou comprimento de onda WDM, capaz de aprovisionar e proteger, de forma dinâmica e automatizada, serviços de rede de pacotes orientados a conexão com granularidade híbrida de roteamento (pacotes Ethernet e comprimentos de onda WDM) e mecanismos avançados de operação, administração e manutenção (OAM). O sistema compreende os seguintes subsistemas: comutador de pacotes Ethernet de capacidade agregada de Terabit por segundo (Tbps) e interfaces de 10 Gbps e 40 Gbps, comutador óptico WDM com alta integração para rede em malha, amplificador óptico auto-adaptável com controle de transientes, software de plano de controle GMPLS/ASON com funcionalidades avançadas de engenharia de tráfego e agregação. Este sistema é uma evolução do sistema desenvolvido no âmbito do projeto de Redes Ópticas Convergentes por considerar topologia em malha, por operar na taxa de 40 Gbps por interface ou comprimento de onda e pelo uso dos mecanismos avançados e robustos de OAM da tecnologia Optical Transport Network (OTN)

- Pesquisa aplicada: resultando em protótipo laboratorial e respectiva prova de conceito, em de rede de transporte Carrier Ethernet de futura geração com topologia em malha e taxa de transmissão de até 100 Gbps por interface ou comprimento de onda WDM, capaz de aprovisionar e proteger, de forma dinâmica e automatizada, serviços com granularidade híbrida (pacotes Ethernet e comprimentos de onda WDM) sobre múltiplos domínios administrativos e de roteamento de rede e se auto-configurar frente a mudanças na camada física. O sistema compreende provas de conceito de comutador de pacotes Ethernet com características especiais (ex.: montagem de rajadas) para alcançar a taxa de 100 Gbps por interface com baixo custo e baixo consumo de energia, desenvolvido com dispositivos de lógica programável (ex.: Field Programmable Gate Array -FPGA), provas de conceito com elementos de rede com capacidade de auto-configuração, seguindo a filosofia Plug and Play, com o propósito de simplificar projeto, instalação, operação e manutenção das redes ópticas com comutação de comprimento de onda. A monitoração de desempenho e de falha é um dos principais aspectos que precisam ser investigados para se alcançar esses elementos de redes auto-configuráveis.

Sistemas ópticos de acesso e agregação, cujo foco são as tecnologias de sistemas de rede baseados em fibra óptica, abrangendo a rede de "última milha", com terminação nos usuários finais do serviço.

Resultados esperados:

- Tecnologia de produto: protótipo pré-industrial de sistema de rede de acesso e agregação usando tecnologias ópticas passivas para operação na taxa de 10 Gbps por interface e comutadores de pacotes 10 Gbps de agregação orientados à conexão. Este sistema é uma evolução dos atuais sistemas GPON, como o desenvolvido no âmbito do projeto Rede Óptica Convergente, que atualmente opera de forma assimétrica com taxa de subida de 1 Gbps e taxa de descida de 2.5 Gbps. Deste sistema, fazem parte o comutador de pacotes de agregação orientado a conexão com as tecnologias de redes virtuais privadas (Virtual Local Area Networks - LANs) hierárquicas e Multiprotocol Label Switching (MPLS) para garantia de qualidade de serviço, o terminal do escritório central da operadora com recepção em modo rajada, o terminal de usuário com interface cliente para rede sem fio e a rede óptica de distribuição, todos operando na taxa de 10 Gbps. Também fazem parte os mecanismos de controle de acesso ao meio (Medium Access Control - MAC), que evolui a alocação de capacidade aos usuários de estática para dinâmica (Dynamic Bandwidth Allocation -DBA).

- Pesquisa aplicada: resultando em protótipo laboratorial e respectiva prova de conceito em rede óptica de acesso e agregação de futura geração, empregando técnicas avançadas de transmissão e recepção, assim como de controle de acesso ao meio, como WDM Access (WDMA) e Optical Code Division Multiplexing Access (CDMA), para entregar taxas de até 1 Gbps por usuário. O sistema compreende provas de conceito de transmissores e receptores com mecanismos inovadores de acesso multiplexado a altas taxas com alta eficiência e resiliência, rede de distribuição avançada visando alta capilaridade a altas taxas, técnicas e mecanismos DBA com requisitos de qualidade de serviço e imparcialidade e esquemas de proteção rápida contra falhas.

Infraestrutura Laboratorial - Para o sucesso das atividades previstas no projeto, o CPqD planeja montar uma infraestrutura laboratorial de suporte às atividades de pesquisa, desenvolvimento e experimentação sistêmica nas tecnologias de rede óptica e nas taxas de transmissão abordadas no projeto. Geradores e receptores de sinais de alta freqüência, conversores analógicos/digitais de alto desempenho, analisadores de desempenho, taxa de erro e protocolos, geradores e analisadores de padrões são exemplos de instrumentos e equipamentos necessários para a realização deste projeto.