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Inteligência artificial e métodos cognitivos em redes ópticas elásticas para viabilizar a internet do futuro

Processo: 18/22878-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de dezembro de 2019 - 30 de novembro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
Convênio/Acordo: MCTI/MC
Pesquisador responsável:Joaquim Ferreira Martins Filho
Beneficiário:Joaquim Ferreira Martins Filho
Instituição-sede: Centro de Tecnologia e Geociências (CTG). Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Ministério da Educação (Brasil). Recife , SP, Brasil
Pesq. associados: André Victor Silva Xavier ; Carmelo José Albanez Bastos Filho ; Daniel Augusto Ribeiro Chaves ; Danilo Ricardo Barbosa de Araújo ; Erick de Andrade Barboza ; Leonardo Didier Coelho ; Raul Camelo de Andrade Almeida Júnior
Assunto(s):Comunicação óptica  Redes ópticas  Fibra óptica  Fotônica  Otimização  Inteligência artificial 

Resumo

O tráfego gerado pela Internet tem crescido cerca de 100% ao ano desde que começou a ser medido, e passou a dominar as redes de comunicação a partir da virada do século. As redes se prepararam para isso com o lançamento de uma grande infraestrutura óptica, inicialmente superdimensionada. Atualmente, a pressão por investimento na infraestrutura de telecomunicações decorre principalmente do surgimento e adoção de várias aplicações na Internet, como streaming de vídeo, televisão de alta definição, redes sociais, transferência de arquivos, entre outros. Como exemplo, a quantidade de tráfego manipulado por redes sem fio terá aumentado de 3 exabytes em 2010 para mais de 190 exabytes ao longo de 2018, e tem previsão para exceder 500 exabytes até 2020. Esse crescimento do tráfego de dados móveis vem acelerando as redes sem fio da segunda/terceira geração (2G/3G) para 4G/4.5G e além. Olhando para o futuro, a tecnologia sem fio 5G está no horizonte, que é caracterizada por suportar taxas de dados mais altas, excelente desempenho de ponta a ponta e cobertura ao usuário onipresente com baixa latência, consumo de potência e custo. A solução de infraestrutura viável para as redes 5G de comunicação móvel é conectar cada célula a uma rede óptica de alta capacidade para distribuição (backhaul), que se conecta com uma rede óptica metropolitana (metro) e de longa distância (backbone). A atual procura por aplicações que demandam comunicação máquina-a-máquina, tais como monitoramento em tempo real, cidades e edifícios inteligentes, redes inteligentes, carros autônomos e interconectados, próteses inteligentes, etc, tem contribuído para o surgimento de uma massiva quantidade de dispositivos conectados, a chamada Internet of Anything (IoA). Isso demandará um esforço de pesquisa e implementação para aumentar a capacidade de redes de comunicação já instaladas e futuras.O planejamento e a otimização da operação de redes são problemas do mundo real e possuem um alto nível de complexidade, pois envolve toda a estrutura de equipamentos, arquitetura lógica da rede, além dos mecanismos de gerenciamento e controle. Nas redes ópticas elásticas, a automatização de alguns desses processos por meio de técnicas de otimização vem despertando o interesse da indústria, pois possibilita uma redução de custos e a entrega de redes mais eficientes. O planejamento e gerenciamento automáticos deste paradigma de rede representa um grande desafio, visto que os procedimentos para a alocação de espectro com demandas heterogêneas, a ativação, manutenção e desativação de caminhos ópticos, a escolha apropriada do ponto de operação de vários elementos na rede, como amplificadores, além da elaboração de projetos de menor custo de capital e operacional são problemas complexos e que requerem atenção.Técnicas de inteligência artificial para o planejamento e otimização de operação de redes ópticas de alto desempenho vem sendo empregadas pela comunidade científica como também pela indústria, e experimentos de campo já estão sendo reportados.O objetivo geral do projeto consiste no desenvolvimento de soluções para os planos de dados e controle de redes ópticas, utilizando técnicas de inteligência computacional, métodos cognitivos, métodos de otimização e redes complexas. Com isso, pretende-se contribuir com o desenvolvimento desta tecnologia viabilizadora da Internet, no sentido de torná-la mais eficiente para atender às crescentes demandas de dados da internet do futuro. (AU)