Redes de conmutación de paquetes ópticos basadas en el intercambio de etiquetas multiplexadas por subportadora

En esta tesis doctoral se presenta un sistema de conmutación de paquetes ópticos concebido como plataforma física para la siguiente generación de redes de datos denominada Internet Óptico. Las discusiones y demostraciones presentadas en esta tesis incluyen una descripción completa del diseño del nodo además de la integración de los sistemas opto-electrónicos y fotónicos que conforman un elemento viable de red, un nodo de conmutación de paquetes ópticos. En este contexto, el paradigma de la conmutación o intercambio de etiquetas ópticas permite la realización de una plataforma multi-servicio unificada que ofrece una utilización ágil y efectiva del ancho de banda disponible para el soporte de comunicaciones de voz, datos y servicios multimedia transportados en paquetes IP. En general, los nodos de conmutación de paquetes ópticos con intercambio de etiqueta que incluyen estructuras de conmutación y encaminamiento por longitud de onda además de un procesamiento en paralelo de las etiquetas permiten la conmutación de paquetes asíncronos de tamaño variable, ráfagas de paquetes y conexiones de conmutación de circuitos ópticos. Por otro lado, la explotación de los dominios de longitud de onda, tiempo y espacio permiten resolver los eventos de colisión de paquetes presentes en los nodos de la red sin recurrir a las técnicas de almacenamiento y envío presentes en los routers convencionales electrónicos, los cuales llevan asociados grandes requerimientos de capacidad de memoria. En esta tesis, además de las características mencionadas anteriormente, se han demostrado dos arquitecturas que permiten resolver las colisiones en el nodo además de un esquema de conformación de tráfico que permite regular la transmisión de los paquetes y crear clases equivalentes de tráfico con la posibilidad de incorporar prioridad a cada uno de ellos y realizar encaminamiento basado en prioridades. Junto con las demostraciones experimentales de estas características, se presentan los resultados obtPuerto Leguizamón, GA. (2008). Redes de conmutación de paquetes ópticos basadas en el intercambio de etiquetas multiplexadas por subportadora [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8305Palanci

Particionado óptico para la generación multiportadora en redes multiplexadas en subportadora

Objetivo: Evaluar la técnica de generación multiportadora basada en segmentado espectral para el transporte de señales de señales multiplexadas en subportadora óptica. Metodología: La propuesta se evalúa mediante validación experimental y modelamiento basado en simulación de la generación de portadoras ópticas utilizando una fuente de banda ancha en combinación con un filtro óptico configurado con diferentes bandas de paso y transmisión a diferentes distancias. Resultados: La evaluación experimental midió la magnitud del vector de error para particiones espectrales de 1nm, 3nm, 6nm y 8nm que transportan formatos de modulación QPSK y 16QAM en subportadoras de 1 GHz y 3 GHz a través de un enlace de fibra de 10 km. Para una banda de paso de 1nm y modulación QPSK, se encontró un EVM de 29.6458% mientras que un EVM de 40.4685% fue medido para el servicio transportado en 16QAM. El modelo de simulación mostró que una tasa de error de bit de 1x10-12 se logra para tamaños de particiones espectrales de 100MHz en subportadoras de 5GH, 30GHz y 60GHz. Conclusiones: Los resultados experimentales mostraron que el EVM medido no mostró una diferencia significativa con respecto a la frecuencia de la subportadora para un servicio QPSK. Sin embargo, la modulación 16QAM se recomienda solo cuando la frecuencia de la subportadora es 1 GHz o inferior para una ecualización correcta de la señal recibida. El modelo de simulación evaluó la propuesta en frecuencias subportadoras más altas y distancias más largas. Los resultados encontrados muestran que una subportadora de 60 GHz sobre un enlace de fibra de 40 km es posible cuando el tamaño de la partición óptica es de 100MHz.Objetivo: Evaluar la técnica de generación multiportadora basada en segmentado espectral para el transporte de señales de radio sobre fibra en redes ópticas de acceso y metropolitanas. Metodología: La propuesta se evalúa mediante validación experimental y modelamiento basado en simulación de la generación de portadoras ópticas utilizando una fuente de banda ancha en combinación con un filtro óptico configurado con diferentes bandas de paso y transmisión a diferentes distancias. Resultados: La evaluación experimental midió la magnitud del vector de error para particiones espectrales de 1nm, 3nm, 6nm y 8nm que transportan formatos de modulación QPSK y 16QAM en subportadoras de 1 GHz y 3 GHz a través de un enlace de fibra de 10 km. Para una banda de paso de 1nm y modulación QPSK, se encontró un EVM de 29.6458% mientras que un EVM de 40.4685% fue medido para el servicio transportado en 16QAM. Conclusiones: Los resultados experimentales mostraron que el EVM medido no mostró una diferencia significativa con respecto a la frecuencia de la subportadora para un servicio QPSK. Sin embargo, la modulación 16QAM se recomienda solo cuando la frecuencia de la subportadora es 1 GHz o inferior para una ecualización correcta de la señal recibida. El modelo de simulación evaluó la propuesta en frecuencias subportadoras más altas y distancias más largas. Los resultados encontrados muestran que una subportadora de 30 GHz sobre un enlace de fibra de 40 km es posible

Bidirectional single sideband transmission of Millimeter Waves over Fiber for 5G Mobile Networks

Una arquitectura de red para el transporte de ondas milimétricas (MMW) basada en las técnicas de Radio sobre Fibra (RoF) para el transporte de señales en el segmento de fronthaul de los futuros sistemas 5G se propone, se demuestra experimentalmente y se simula en este artículo. La propuesta aprovecha los beneficios de una doble modulación en banda lateral única para generar una subportadora óptica para la transmisión en el enlace descendente y una segunda subportadora para el transporte de los servicios en el enlace ascendente, así como la centralización de las fuentes ópticas. La evaluación de la arquitectura propuesta se basa en el análisis del rendimiento de la Tasa de Error de Bit (BER) y la Magnitud de Vector de Error (EVM) tanto en el enlace descendente como en el enlace ascendente. Del mismo modo, se realizó un modelo de simulación de la propuesta para evaluar la calidad de las señales en MMW a diferentes frecuencias del espectro disponible de MMW. Los resultados muestran una penalización en potencia de 2 dB para un BER de 1x10-12y un EVM inferior al 12% en un margen de potencia de 6 dB, demostrando la factibilidad del sistema propuesto.This study proposes, experimentally demonstrates, and simulates a network architecture for the transport of millimeter waves (MMW) based on Radio over Fiber (RoF) techniques for the transport of signals in the fronthaul segment of the next 5G generation mobile systems. Such approach exploits the benefits of bidirectional single-sideband modulation in order to generate an optical subcarrier for the downlink transmission and a second subcarrier for the transport of the uplink services, as well as the centralization of optical sources. The proposed architecture is evaluated based on the analyses of the Bit Error Rate (BER) performance and Error Vector Magnitude (EVM) in both downlink and uplink. Likewise, simulation modeling of the approach was conducted in order to evaluate the quality of the MMW signals at different frequencies available in the MMW spectrum. The results show a power penalty lower than 2 dB for a 1x1-12 BER and an EVM below 12% within a power margin of 6 dB, which demonstrates the feasibility of the approach

Sistemas Difusos: Una Aproximación a las redes 5G bajo el Paradigma SDN

The exploitation that has had the fuzzy systems related to advances of 5G networks (Fifth Generation Mobile Networks) and how this development has been framed by the paradigm of SDN (Software Defined Networks) architectures are reviewed in this article. The first part will review terms required for understanding the technologies and their evolution; on which different scenarios are evaluated because they have contributed to the development of the definition of 5G networks. Following, the research and development of the fuzzy systems applied to telecommunications, specifically 5G technology and SDN architectures will be described. Finally, the respective conclusions of the fuzzy systems in the 5G networks and SDN architectures will be exposed.En este artículo se revisó la utilización que ha tenido los sistemas difusos en torno a los avances delas redes 5G (Redes Móviles de Quinta Generación) y cómo este desarrollo ha sido enmarcado por elparadigma de SDN (Software Defined Networks). La primera parte revisó los términos requeridos paraentender las tecnologías planteadas y su evolución; en esta definición se evalúan diferentes escenariosque han contribuido al desarrollo de la definición de las redes 5G. Posteriormente se describió la investigación y desarrollo de los sistemas difusos aplicados a las telecomunicaciones, específicamente la tecnología 5G y las arquitecturas SDN. Finalmente, se expusieron las conclusiones respectivas de los sistemas difusos en las redes 5G y las arquitecturas SDN

On the features of software defined networking for the qos provision in data networks

Introduction− The traditional networks mostly implement devices where the control plane is distributed and mixed with the data plane; this fact does not allow a fast evolution to-wards a process that contributes to improving the transport of services. Otherwise, Software Defined Networking is a set of transport services that optimize the use of resources as these have a centralized network structure.Objective− To determine the aspects that enable the soft-ware-defined networking to provide quality of service features in data networks.Methodology−This study is performed through network simulation over the same base network and under the same working conditions by carrying out measurements of the pack-et forwarding response time and management of the trans-ported bandwidth. This study includes the demonstration of the multimedia content transport over a network architecture defining priorities to the links.Results−The outcomes show how the Software Defined Networking achieves better management of data transmis-sion through the base network. In the same way, the previous outcomes are reinforced with those obtained in the quality of service test performed on the streaming of a multimedia flow.Conclusions−Due to the centralized control of Software Defined Networking, forwarding functions with the quality of service features are enabled in data networks based on layer-2 devices.Introducción− Las redes tradicionales implementan en su gran mayoría dispositivos donde el control es distribuido y mezclado con el plano de datos, aspecto que no permite una evolución rápida hacia un proceso que contribuya a mejorar el transporte de los servicios. Por el contrario, las Redes Definidas por Software son un conjunto de servicios de transporte que op-timizan la utilización de los recursos al poseer una estructura de red centralizada.Objetivo− Determinar los aspectos que hacen que las redes definidas por software puedan ofrecer características de calidad de servicio en redes de datos.Metodología−Este estudio se realiza mediante simulación, sobre una misma red base y bajo las mismas condiciones de trabajo, llevando a cabo medidas del tiempo de respuesta del envío de paquetes y gestión del ancho de banda transportado. El estudio también incluye una prueba mediante la transmisión de contenido multimedia a través de una arquitectura de red definiendo prioridades a los enlaces.Resultados−Los resultados muestran la forma en que las Redes Definidas por Software logran una mejor gestión del envío de datos a través de la red base. Del mismo modo, los resultados previos fueron respaldados con los obtenidos en la prueba de calidad de servicio para un flujo multimedia. Conclusiones−Las redes definidas por software debido a su control centralizado habilitan el encaminamiento y provisión de calidad del servicio en redes de datos basadas en dispositivos de capa-2

Diseño de red óptica de larga distancia reconfigurable

Nowadays the optical fibers networks are in the process of implementation around the world, this networks have many advantages like better coverage and higher transmission velocity of information than the others; however, the long reach optical networks are still under studies, due to the increase of the distances we must consider limiting factors like attenuation or dispersion of the signal that degrade the network performance. In this researched paper, we proposed the design of a long reach optical network with a PON (Passive Optical Network) approach and multichannel capacities, which is configurable through the optical switches and AWGs(Arrayed Waveguide Gratings). We do the estimates, design of distribution nodes. Finally, the optical system is simulated to determinate the viability of the network.Actualmente, las redes de fibra óptica están en proceso de implementación en todo el mundo ya que poseenventajas frente a las redes tradicionales, entre ellas el aumento de la cobertura y altas velocidades de transmisión; sin embargo, las redes de acceso de fibra óptica para largas distancias son ahora un tema de investigación, debido a que el aumento de las distancias involucra factores limitantes como el de la atenuación y la dispersión, los cuales degradan el rendimiento de la red. En este artículo de investigación se propone el diseño de una red óptica de larga distancia con un enfoque PON (Passive Optical Network) y capacidades multicanal, la cual es reconfigurable por medio de switches ópticos y AWG (Arrayed Waveguide Gratings). Se indican los cálculos realizados, así como el diseño de los nodos de distribución. Finalmente, el sistema es simulado y analizado para determinar la viabilidad de la red

Estimación de la cantidad de potencia suministrada por las celdas fotovoltaicas de un cubesat

CubeSats are small satellites that due to their size restriction have photovoltaic cells placed on theirs surface as the only energy source. The purpose of this work is to estimate the maximum amount of power that can be obtained from these solar cells, so that an energy balance can be made during the design of space mission with this kind of satel­lites. In the analyzed scenario, a CubeSat of 10cm x 10cm x 10cm (1U) has always a face oriented toward the Earth. Cosine loss and the temperature variation due to satellite orbit are considered. For the estimation we use a mathematical model of the solar cells, which is also used to estimate the maximum power point according to the incidence angle of the solar radiation and the temperature on a low orbit around the Earth. The results show the variation of the maximum electric power sup­plied by the panels on the illuminated portion of the orbit, without considering the Earth's albedo. Apart from the power, the current -voltage curves are estimated for different locations over the CubeSat's orbit.Los CubeSat son pequeños satélites que, debido a las restricciones propias de sus dimensiones, tienen como única fuente de energía celdas foto-voltaicas sobre su superficie. El propósito de este artículo es estimar la cantidad máxima de poten­cia que puede obtenerse de estas celdas solares, de manera que sea posible realizar un balance de energía cuando se diseñan misiones espaciales con este tipo de satélites. En el escenario anali­zado, un CubeSat de 10cm x 10cm x 10cm (1U) tiene una cara siempre orientada hacia la Tierra. Se consideran las pérdidas por el coseno del ángulo y la variación de la temperatura debido a la órbita del satélite. Para la estimación se usa un modelo matemático de las celdas solares, con el cual se calcula el punto de máxima potencia se­gún el ángulo de incidencia de la radiación solar y la temperatura sobre una órbita baja alrededor de la Tierra. Los resultados muestran la variación de la potencia eléctrica máxima suministrada por los paneles sobre la porción iluminada de la órbi­ta, sin considerar el albedo de la Tierra. Además de la potencia, se estiman las curvas corriente-voltaje para diferentes ubicaciones sobre la órbi­ta del CubeSat

Sobre las características de las Redes Definidas por Software para la provisión de calidad del servicio en redes de datos

Introduction: The traditional networks mostly implement devices where the control plane is distributed and mixed with the data plane; this fact does not allow a fast evolution towards a process that contributes to improving the transport of services. Otherwise, Software Defined Networking is a set of transport services that optimize the use of resources as these have a centralized network structure. Objective: To determine the aspects that enable software-defined networking to provide quality of service features in data networks. Methodology: This study is performed through network simulation over the same base network and under the same working conditions by carrying out measurements of the packet forwarding response time and management of the transported bandwidth. This study includes the demonstration of the multimedia content transport over a network architecture defining priorities to the links. Results: The outcomes show how the Software Defined Networking achieves better management of data transmission through the base network. In the same way, the previous outcomes are reinforced with those obtained in the quality of service test performed on the streaming of a multimedia flow. Conclusions: Due to the centralized control of Software Defined Networking, forwarding functions with the quality of service features are enabled in data networks based on layer-2 devices.Introducción: Las redes tradicionales implementan en su gran mayoría dispositivos donde el control es distribuido y mezclado con el plano de datos, aspecto que no permite una evolución rápida hacia un proceso que contribuya a mejorar el transporte de los servicios. Por el contrario, las Redes Definidas por Software son un conjunto de servicios de transporte que optimizan la utilización de los recursos al poseer una estructura de red centralizada. Objetivo: Determinar los aspectos que hacen que las redes definidas por software puedan ofrecer características de calidad de servicio en redes de datos. Metodología: Este estudio se realiza mediante simulación, sobre una misma red base y bajo las mismas condiciones de trabajo, llevando a cabo medidas del tiempo de respuesta del envío de paquetes y gestión del ancho de banda transportado. El estudio también incluye una prueba mediante la transmisión de contenido multimedia a través de una arquitectura de red definiendo prioridades a los enlaces. Resultados: Los resultados muestran la forma en que las Redes Definidas por Software logran una mejor gestión del envío de datos a través de la red base. Del mismo modo, los resultados previos fueron respaldados con los obtenidos en la prueba de calidad de servicio para un flujo multimedia. Conclusiones: Las redes definidas por software debido a su control centralizado habilitan el encaminamiento y provisión de calidad del servicio en redes de datos basadas en dispositivos de capa-2

Arquitectura reconfigurable basada en redes de difracción de Bragg para redes convergentes indoor ópticas

This paper presents an approach for dynamic reconfiguration of wavelength channels for future indoor network architectures. The approach exploits the tunability and the rejection profile of Fiber Bragg Gratings (FBG) to implement service distribution strategies that includes Unicast, Broadcast and Multicast scenarios for fixed and mobile users. Experimental demonstrations based on two implementations show results with 1% average degradation for Error Vector Magnitude (EVM) values and up to 2,2 dB for 1x10-12 Bit Error Rate (BER). In particular, the proposed architectures fit for large in-building networksEste artículo presenta una propuesta para la implementación de reconfiguración dinámica de canales ópticos en futuras arquitecturas de red tipo indoor. La propuesta se basa en las características de sintonización y perfil de rechazo de Redes de Difracción de Bragg (FBG) para implementar estrategias de distribución de servicios de tipo Unicast, Broadcast y Multicast a usuarios en redes indoor tipo campus. La demostración experimental, que incluye dos diferentes implementaciones, muestra resultados con un 1% en promedio de degradación en la magnitud del vector de error (EVM) para los servicios inalámbricos y penalizaciones de potencia de hasta 2,2 dB de penalización para una tasa de error de bit (BER) de 1x10-12 para los servicios fijos