Otimização de redes de acesso PON utilizando algoritmos genéticos e análise técnico-econômica da proposta PON-LAN

Abstract

Esta dissertação tem como objeto de estudo dois problemas relacionados às tecnologias de redes ópticas passivas (PON), sendo: (1) Análise técnico-econômica da proposta PON-LAN (Passive Optical Network for Local Area Network) e (2) Otimização de redes de acesso PON utilizando algoritmo genético. No primeiro problema alvo deste trabalho busca-se compreender detalhadamente a proposta PON-LAN. Devido ao sucesso das redes PON nas redes de acesso, a alta capacidade dos sistemas ópticos e à constante queda nos custos dos materiais utilizados, criou-se a possibilidade desta mesma tecnologia ser utilizada em redes locais de computadores, dando origem a uma nova alternativa ao tradicional sistema de cabeamento estruturado metá-lico. Nesta etapa, por intermédio de uma comparação realizada em um cenário corporativo real, buscou-se conhecer as vantagens de sua aplicação comprovando assim sua real eficiência em projetos de infraestrutura de redes locais de médio e grande porte. No segundo problema alvo deste trabalho busca-se desenvolver um sistema computacional, baseado em algoritmo gené-tico, que permita elaborar de forma rápida, automática e eficiente, soluções para o problema de planejamento e projetos de redes de acesso PON. O planejamento de uma rede PON é uma tarefa árdua e complexa, que envolve a determinação geográfica do posicionamento de diferen-tes equipamentos, cabos de fibra óptica e de diversos outros parâmetros relevantes para o fun-cionamento adequado da rede. Para tanto, busca-se desenvolver uma ferramenta completa que utilize mapas reais, minimize os custos de implantação e reduza o tempo destinado para a ela-boração de projetos. A eficiência do sistema proposto foi validada a partir de comparações com redes PON elaboradas manualmente, obtendo-se um bom desempenho, com valores (de custo total) inferiores aos obtidos com a solução tradicional. Destaca-se também a drástica redução do tempo necessário para elaboração da solução (com percentuais de redução de tempo superi-ores à 96%). Diante do resultado, tornou-se clara a potencialidade da ferramenta e sua relevân-cia do ponto de vista técnico, econômico e comercial.

This dissertation investigates two problems related to Passive Optical Network (PON), which are: (1) Technical-economic analysis of PON-LAN (Passive Optical Network for Local Area Network) and (2) Optimization of access network PON deployment using genetic algo-rithms. In the first part of this work, the PON-LAN approach has been widely assessed. Due to the success of PON in the access networks, the high data transmission capacity of optical sys-tems, and the constant decrease in the cost of materials, the use of PON technology for LAN has been proposed, originating on a new alternative for the traditional cabling systems of local area network based on metallic cables. At this stage, by means of a comparison made in a real corporate environment, the advantages of the PON-LAN deployment have been investigated, proving its real efficiency in infrastructure projects of medium and large local area networks. On the second part of this work, a metaheuristic has been developed, based on genetic algo-rithms, capable of elaborating fast, automatic and efficient solutions for the design and planning of the PON access network problem. An arduous and complex step in the design of such net-works involves determining the placement of equipment, optical fiber cables and several other parameters relevant to the proper functioning of the network. In order to do so, a complete tool has been developed using real maps, aiming to minimize deployment costs and time spending to make the project. The efficiency of the proposed system have been validated by comparisons with manual optimization of PON networks, resulting on great performance, with values (of total cost) lower than those obtained with the traditional solution. It is worth mentioning the drastic reduction of time required for the elaboration of the solution (with time reduction in-dexes above 96%). Based on the obtained results, the potential of the tool is quite clear, as well as its relevance from a technical, economic, and commercial point of view.