Conclusions

Sobre el primer punto de esta investigación, las tendencias en la implementación de computadores ópticos, se ha concluido que la arquitectura más relevante en este trabajo es la presentada por Callegati, Corazza y Raffaelli (2000), debido al nivel de desarrollo y a la cantidad de información disponible sobre ella. Además, al comparar el desempeño en cuanto a probabilidad de pérdida de paquetes reportado de esta y otras arquitecturas se observó un índice considerablemente menor. Se detalló cada etapa con sus posibles configuraciones genéricas y se seleccionó la configuración más apropiada. Para el caso de la etapa de entrada se optó por un enfoque de minimización de convertidores de longitud de onda después de ver que el desempeño no se ve afectado si se tienen suficientes longitudes de onda internas. En cuanto al buffer óptico se consideró la utilización de un buffer de tres etapas, de manera que se pudiera lograr una profundidad de buffer suficiente. La etapa de salida realiza la selección de la longitud de onda de los distintos paquetes que vienen del buffer y su arreglo es el propuesto por los autores. Para el caso de las matrices de conmutación que se encuentran entre las etapas, se consideró el uso de matrices de barra transversal (crossbar) implementadas con alguna de las tecnologías habilitadoras posteriormente presentadas.

El análisis de las tecnologías habilitadoras para la conmutación totalmente óptica a nivel de paquetes tomó como primer parámetro de selección la velocidad de conmutación para asegurar que la matriz se pudiera reconfigurar en intervalos de tiempo en el rango de nanosegundos. Solo cuatro de las tecnologías analizadas cumplían este requerimiento: los interruptores acústico-ópticos, los interruptores electro-holográficos, los interruptores de LiNbO3 implementados en PLC controlado por el efecto electro-óptico y los implementados

con arreglos de amplificadores ópticos semiconductores (SOAs). De estas cuatro, se descartó el uso de interruptores acústico-ópticos debido a su mala escalabilidad y alta interferencia (crosstalk).

De las tecnologías restantes se puede concluir que son igual de técnicamente factibles en su aplicación para conmutación óptica, aunque tanto la electroholografía como los SOAs para conmutación óptica son relativamente inmaduros en su desarrollo. De entre los modelos comerciales disponibles, se observa un mayor tamaño en la matriz de conmutación y una mejor escalabilidad en el diseño del conmutador electro-holográfico de Trellis, con lo que resulta posible conmutar 480, 960, 1920 y hasta 3840 longitudes de onda diferentes, colocando varios gabinetes ILS en cascada. Por otro lado, las ventajas en su facilidad de manufactura, así como una mayor madurez de la tecnología PLC, hace de los interruptores de LiNbO3 una muy buena opción para conmutación totalmente óptica. Esto último aplica

solo para las implementaciones que utilicen el fenómeno electro-óptico para realizar la conmutación. Existen conmutadores tipo PLC que conmutan utilizando el fenómeno termo- óptico pero son considerablemente más lentos.

Los conmutadores ópticos con tecnología PLC y efecto electro-óptico de la compañía Lynx se mostraban como una excelente opción pero fueron descontinuados por motivos desconocidos. Convendría esperar que el mercado demande la aparición de conmutadores totalmente ópticos ultra rápidos a gran escala para poder determinar un ganador. Tecnológicamente, ambas tecnologías se consideran adecuadas. Un parámetro adicional que no se ha considerado en este trabajo de investigación es el costo de los dispositivos. Martínez Lafuente (2005) hace un extenso análisis sobre costos de diferentes arquitecturas de conmutación totalmente ópticas y una electrónica. Entre las arquitecturas consideradas se encuentra el conmutador de emisión y un arreglo basado en tecnología PLC. Este análisis lo presenta en el Capítulo 4.

En cuanto al análisis de desempeño del conmutador, se tomaron los parámetros más relevantes para la modelación de su funcionamiento. En esta parte de la investigación se compararon dos modelos principales para el tráfico que entra al conmutador de paquetes: el modelo Exponencial y el modelo Pareto. Se consideraron además dos tipos de tráfico diferentes: uno obtenido de The Gigabit Ethernet Project, un proyecto de caracterización de tráfico de la Universidad del Sur de Florida; y otro medido en una computadora personal conectada a la red del ITESM Campus Monterrey, que representa el patrón de tráfico que llega a un usuario final.

Para cada tipo de tráfico se graficó la distribución del tiempo de interarribo real y se comparó con aproximaciones hechas con la distribución Exponencial y con Pareto. Para ambos tipos de tráfico la función Pareto representa una mejor aproximación, especialmente en la cola de la distribución, que representa los valores mayores del tiempo de interarribo. En esta sección de la gráfica, la distribución exponencial sobreestima la probabilidad por varios órdenes de magnitud, como lo indica la Figura 39 (tráfico de The Gigabit Ethernet Project) y la Figura 49 (tráfico del Usuario Final).

El análisis del retardo del conmutador se hace considerando las ecuaciones de Gross y Harris (1985), para el caso M/M/1 y para GI/M/1. Para particularizar el caso GI/M/1 y considerar el tiempo de interarribo Pareto se utiliza la ecuación del parámetro (sigma) obtenida por Rodríguez-Dagnino (2005) a partir de la transformada de Laplace de dicha función. Para ambos casos, el retardo obtenido con el simulador de eventos discretos respalda la tendencia indicada por el modelo analítico. En el caso de la cola de espera M/M/1 no resulta sorpresa alguna, al ser un modelo básico y de cierta antigüedad. Para el caso Pareto/M/1 este resultado corrobora la validez de la solución en forma cerrada del parámetro (sigma) calculada por Rodríguez-Dagnino (2005) y aplicada para calcular la probabilidad de pérdida de paquetes, que es otro de los parámetros de desempeño más importantes en el análisis de un conmutador. La presente investigación caracteriza el retardo de una cola Pareto/M/1 a partir de expresiones matemáticas de forma cerrada, sin recurrir a técnicas iterativas y obteniendo resultados bastante precisos.

De entre los resultados obtenidos para los modelos M/M/1 y Pareto/M/1 se debe destacar la importancia del caso Pareto, debido a que se observó en un principio que su aproximación de la distribución del tiempo de interarribo de los paquetes de entrada se ajusta más a las mediciones de tráfico realizadas. Además, se ha observado que esta aproximación resulta apropiada para los dos tipos de tráfico considerados: el de The Gigabit Ethernet Project y el observado en una medición local en la computadora personal de un Usuario Final dentro de la red del ITESM Campus Monterrey. Esto valida una vez más la posibilidad de utilizar la función Pareto para modelar parámetros de comportamiento de Internet bajo distintos escenarios.

La correcta modelación del desempeño de los conmutadores totalmente ópticos de paquetes bajo distintos escenarios de tráfico, así como sus parámetros de desempeño más importantes, resulta primordial en el desarrollo de nuevas soluciones para cubrir las necesidades de comunicación de las organizaciones. En la medida en que se refinan estos análisis es también posible optimizar el desempeño de las tecnologías de información y comunicaciones emergentes, así como mejorar las que ya existen. Esto se traduce en una oferta de tecnologías y servicios más completa para las organizaciones, lo que les brinda la posibilidad de incrementar sus capacidades de comunicación, permitiéndoles llegar a una mayor cantidad de clientes y lograr una mejor competitividad a nivel mundial.

TRABAJO FUTURO

Otros trabajos que se pueden derivar de lo presentado en esta investigación y que no se consideraron parte de su alcance pueden incluir lo siguiente:

• Investigación detallada sobre el estado del arte de los conmutadores ópticos disponibles comercialmente, haciendo énfasis en:

o Principales proveedores

o Tecnologías habilitadoras y su madurez

o Medición de desempeño real del conmutador en comparación con el que indican sus proveedores

o Costos de los equipos y su relación costo-beneficio para determinar su factibilidad económica.

• Análisis del mercado potencial de las distintas alternativas tecnológicas para lograr la conmutación óptica:

o Aplicaciones de cada tecnología

o Principales nichos de mercado de cada tecnología o Proporción del mercado que han podido acaparar o Perspectivas de las empresas a futuro

o Escenarios de la conmutación óptica a cinco años.

• Validación subsiguiente del modelo de tráfico Pareto como una aproximación del tráfico de la red Internet de la nueva generación, considerando el tráfico provocado por nuevas aplicaciones como Telefonía IP, audio y video sobre demanda.

• Consideración de otros tipos de tráfico para validar los modelos aquí presentados, en particular el de la cola de espera Pareto/M/1, además de considerar varios perfiles de los usuarios de las redes.

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LISTA DE ACRÓNIMOS

ACTS Advanced Communications, Technology and Services AOSU Acoustic Optical Switching Unit

ATM Asynchronous Transfer Mode

AWG Arrayed Waveguide

bps bits por segundo BS Broadcast and Select

CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor DOS Digital Optical Switch

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing FBM Fractal Brownian Movement

FC Fully Connected

FCFS First Come First Served FDL Fiber Delay Lines FIFO First In First Out

FPGA Field Programmable Gate Array FTP File Transfer Protocol

Gbps Gigabits por segundo

GMPLS Generic Multiple Protocol Label Switching

H Parámetro Hurst

Int. A-O Interruptor Acústico-óptico Int. E-H Interruptor Electro-holográfico KEOPS Keys to Optical Packet Switching LAN Local Area Network

LMG Light Management Group LSP Label Switching Path LSR Label Switching Router

Mbps Megabits por segundo

MC Markov Chain

MCC Matrix Controller Switch

MEMS Microelectromechanical System MPLS Multiple Protocol Label Switching MZI Mach Zehnder Interferometer OADM Optical Add/Drop Multiplexer OBS Optical Burst Switching

OEO Optical-Electronic-Optical conversion OLS Optical Label Switch

OPS Optical Packet Switch

OTP-N Optical Transparent Packet Network

OXC Optical Cross-Conector

pdf Probability Density Function PLC Planar Lightwave Circuit SDH Synchronous Digital Hierarchy

SOA Semiconductor Optical Amplifier SONET Synchronous Optical NETwork

TCP/IP Transfer Control Protocol/Internet Protocol TDM Time Division Multiplexing

TWC Tunable Wavelength Converter VLSI Very Large Scale Integration

WAN Wide Area Network