Redes ópticas definidas por software: caminho para a inovação nos serviços

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O tráfego de internet cresce continuamente, suportando uma grande variedade de serviços – cada um com requisitos específicos de nível de qualidade. Estimativas indicam que a taxa de crescimento global desse tráfego é da ordem de 30% ao ano. No Brasil, segundo dados do Ministério das Comunicações, o número de acessos à internet em banda larga deverá quase dobrar entre 2014 e 2018, passando de 162,5 milhões para 300 milhões. Além disso, a velocidade média de acesso à internet no país, em banda larga fixa, deverá aumentar significativamente nesse período: de 5,5 Mbps, em 2014, para 25 Mbps, em 2018.

Nesse cenário, novos paradigmas vêm surgindo na área de redes ópticas de telecomunicações, com o objetivo de facilitar as constantes necessidades de sua adequação às demandas do mercado. Entre eles, destacam-se: heterogeneidade e flexibilidade (diferentes formatos de modulação, taxas de transmissão de dados, etc.), capacidade de reconfiguração (redes ópticas definidas por software) e cognição (operação autônoma, sem interferência humana).

Assim, o conceito de redes definidas por software (SDN, na sigla em inglês), que nasceu da necessidade de resolver as limitações que tornam a inovação na internet mais lenta – e difícil -, começa a ser aplicado também às redes ópticas.

É bom lembrar que a internet passou por uma evolução formidável nos últimos anos, em termos de penetração e de aplicações. Porém, sua tecnologia, representada pela arquitetura em camadas e pelos protocolos TCP/IP, não evoluiu no mesmo ritmo. Os equipamentos de rede, por exemplo, tornaram-se verdadeiras “caixas pretas” (software fechado sobre hardware proprietário desenvolvido pelo fabricante) voltadas exclusivamente para o transporte do tráfego de produção, o que impede a experimentação de novas propostas em condições reais – e, consequentemente, limita a velocidade das inovações. É o que se chama de “engessamento” da internet.

Para as operadoras de telecomunicações, provedores de serviços web e de computação em nuvem – que são os grandes usuários de equipamentos de rede -, esse engessamento dificulta a inovação necessária para atender às crescentes pressões por redução de custo e aumento de receita (com a oferta de novos serviços, por exemplo). Por esse motivo, empresas como Akamai, Google e Deutsche Telecom passaram a investir em alternativas que lhes trouxessem a capacidade de inovação em rede.

O conceito de SDN foi criado, justamente, com o propósito de tornar as redes mais flexíveis. A ideia é separar o hardware (plano de dados) da inteligência da rede (plano de controle), favorecendo a gestão centralizada e o controle mais eficiente de toda a rede. Essa separação permite que o equipamento da rede de telecomunicações possa ser programado sob demanda, de modo a alcançar um melhor desempenho fim a fim, mantendo um custo competitivo do serviço.

O termo SDN foi usado inicialmente para se referir ao projeto OpenFlow, desenvolvido na Universidade de Stanford, nos Estados Unidos. No entanto, sua utilização acabou sendo disseminada para outras tecnologias similares, nem sempre relacionadas a esse projeto.

OpenFlow define um protocolo padrão para determinar as ações de encaminhamento de pacotes em dispositivos de rede, como comutadores, roteadores e pontos de acesso sem fio. As regras e ações instaladas no hardware de rede são responsabilidade de um elemento externo chamado controlador, que pode ser implementado em um servidor comum. Essa proposta permite a definição em software remoto, executado no controlador (ou controladores), da suite de protocolos, de aplicações de controle e de serviços de rede (descoberta de topologia, roteamento e controle de acesso, entre outros). Esse novo paradigma traz o conceito de redes controladas por software, que, por sua vez, remete ao conceito de sistema operacional de rede.

Até recentemente, a aplicação do conceito de SDN estava restrita às redes com comutação de pacotes, deixando de fora, portanto, as redes de transporte com comutação de circuitos – e obrigando a manter a gestão das redes em separado. Com a aplicação desse conceito também às redes ópticas, torna-se possível criar canais de comunicação que atravessam uma rede composta por equipamentos com comutação de pacotes e equipamentos com comutação de circuitos. Para isso, foram criadas extensões do protocolo OpenFlow para suporte a equipamentos com comutação de circuitos – como os utilizados nas redes ópticas.

Exemplos claros da aplicação de SDN incluem a camada de transporte óptica baseada em multiplexação por comprimento de onda (WDM, do inglês wavelength division multiplexing), assim como a camada de pacotes (geralmente Ethernet/IP). O controlador SDN para redes ópticas de transporte tem um papel relevante nesse novo cenário, na medida em que torna essas redes reconfiguráveis e com capacidade de auto-adaptação às condições e requisitos dos diferentes serviços. Trata-se de uma evolução importante em direção à flexibilidade e escalabilidade cada vez mais necessárias para dar conta do aumento vertiginoso do tráfego de internet em todo o mundo.