Proteção contra falhas dupla em redes SDM-EON explorando bandas de espectro com crosstalk

Abstract

Redes Ópticas Elásticas com Multiplexação por Divisão Espacial (SDM-EONs)ampliam significativamente a capacidade de transmissão ao explorarmúltiplos núcleos em fibras multicore. Entretanto, essa expansão introduznovos desafios relacionados à diafonia entre núcleos (inter-core crosstalk)e ao desenvolvimento de mecanismos de proteção capazes de garantir elevadosníveis de sobrevivência da rede. Em particular, a proteção dedicada contrafalhas duplas permanece pouco explorada na literatura devido ao elevadoconsumo de recursos e ao tratamento convencional das regiões degradadas pordiafonia apenas como áreas indisponíveis para alocação. Esta tese propõe aestratégia Dedicated Path Protection against Double Failure (DPPDF), ummecanismo de proteção dedicada para SDM-EONs capaz de prover resiliência afalhas duplas mantendo níveis de desempenho comparáveis aos obtidos poresquemas tradicionais de proteção contra falhas simples. A propostaorganiza os núcleos das fibras multicore por meio de uma política deespecialização funcional, destinando núcleos específicos aos caminhosópticos ativos e outros aos caminhos de proteção inativos. Essa organizaçãopermite o uso controlado de regiões espectrais afetadas por diafonia paraacomodar o segundo caminho de proteção, combinando regras estruturais dealocação com uma verificação óptica seletiva baseada na avaliação local decrosstalk. Dessa forma, a estratégia DPPDF aproveita recursos espectraisque permanecem inutilizados em abordagens baseadas exclusivamente naspolíticas XT-avoid e XT-estimated, preservando simultaneamente aestabilidade do tráfego ativo. Além da formulação matemática, o trabalhoapresenta uma heurística operacional para aplicação prática da estratégiaem cenários de tráfego dinâmico. Os resultados obtidos para as topologiasUSANet e PanEuro demonstram que o DPPDF mantém as métricas de Taxa deBloqueio (BR) e Taxa de Bloqueio de Largura de Banda (BBR) em níveiscomparáveis aos observados em estratégias de proteção contra falha simples,ao mesmo tempo em que converte regiões espectralmente degradadas emcapacidade útil para proteção contra falhas duplas. Em comparação comabordagens convencionais, são obtidos ganhos de utilização espectral de até25% na topologia USANet e 21% na topologia PanEuro. A principalcontribuição desta tese consiste na formulação, implementação e validaçãoda estratégia DPPDF, demonstrando que a especialização funcional dosnúcleos pode ser empregada como um elemento estrutural para aumentarsimultaneamente a resiliência da rede e a eficiência na utilização doespectro em SDM-EONs.