Submitted by LUCAS ARRUDA RAMALHO null (lucasarrudaramalho@gmail.com) on 2018-03-14T22:14:34Z No. of bitstreams: 1 Ramalho_Tese_2018.pdf: 8417019 bytes, checksum: 0b39588579fa6ac3abad291909bc4662 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-03-15T14:45:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ramalho_la_dr_ilha.pdf: 8417019 bytes, checksum: 0b39588579fa6ac3abad291909bc4662 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-15T14:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ramalho_la_dr_ilha.pdf: 8417019 bytes, checksum: 0b39588579fa6ac3abad291909bc4662 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A evolução dos Multi Gigabit Transceivers (MGT) nos Field Programmable Gate Arrays (FPGA) trouxeram oportunidades para o desenvolvimento de sistemas de aquisição e formatadores de dados em diversas áreas. As novas famílias de FPGAs são capazes de lidar com canais de transmissão com velocidade da ordem de Gbps que utilizam protocolos seriais de alta velocidade, podendo assim se tornar o futuro dos processadores downstream ou upstream. Os sistemas digitais criados para esse propósito, precisam ser confiáveis e síncronos entre dezenas de canais e placas. Como forma de permitir o teste de projetos com essa taxa massiva de bits, essa tese descreve o desenvolvimento do Data Sourcing System (DSS). Esse sistema deve ser capaz de testar qualquer application upstream ou downstream, permitir controle e acesso remoto aos sinais internos dos FPGAs, medir sincronismo e latência entre MGTs e avaliar integridade de links através de bit error rate (BER). Este trabalho faz parte de uma colaboração internacional liderada pelo Fermilab que propôs, com a contribuição do sistema descrito nesta tese, um sistema de trigger de nível 1 para o Compact Muon Solenoid (CMS) Outer Tracker. O dectetor CMS é um experimento vinculado ao European Organization for Nuclear Research (CERN). O DSS foi implementado sobre a placa Pulsar 2b, uma placa padrão Advanced Telecommunication Computing Architecture (ATCA), desenvolvida pelo Fermilab, que conta com um dispositivo FPGA para programação e costumização de aplicações. O setup de hardware utilizado foi construído sobre dois bastidores ATCA com 12 placas Pulsares 2b em cada. A taxa de dados máxima atingida foi de 3.84 Tbps entre os dois bastidores ATCAs. O DSS está operacional e foi utilizado para emular o fluxo de dados de saída do CMS Silicon Outer Tracker, e auxiliar na demonstração da proposta trigger de nível 1. Esta tese descreve essa demonstração como estudo de caso, que testa o formatador de dados do trigger (downstream) através do DSS e- mulando a saída de dados do detector. Nesse estudo de caso, tanto o DSS e o trigger proposto foram implementados utilizando o mesmo hardware ATCA e a Pulsar 2b. O foco do estudo de caso é descrever a comunicação entre o Data Sourcing shelf e o Pattern Recognition shelf. O DSS atendeu aos requisitos da demonstração provendo uma interface de usuário que permite aos desenvolvedores de trigger inserir sinais de controle e executar operações de leitura e escrita de forma remota nos FPGAs. / The evolution of Fiel Programmable Gate Array (FPGA) Multi Gigabit Transceivers (MGT) brought opportunities for data formatter and data acquisition projects in several areas. The newer FPGA families are capable of handling Gigabits per second (Gbps) I/Os implemented using high speed serial link protocols and to become the future downstream processors. The digital systems created for that purpose need to be reliable and synchronous between dozens of channels and boards. To allow the test of such massive bitrate projects, this work implemented the Data Sourcing System (DSS) e- mulator that is able to produce synchronized data in 12 boards, 480 channels, delivering up to 8 Gbps for each of them. This work is part of a international collaboration, led by Fermilab, that proposed with the contribuition of the system described in this thesis, a Level 1 (L1) tri- gger for the Compact Muon Solenoid (CMS) Outer Tracker. The CMS detector is an European Organization for Nuclear Research (CERN) experiment. The DSS is based on the Pulsar 2b, a custom Advanced Telecommunication Computing Architecture (ATCA) standard FPGA-based board designed by Fermilab to be a scalable high speed link processor system. This hardware setup was implemented at Fermilab using two interconnected ATCA shelves with 12 Pulsar 2b on both. The results show that the system is able to provide data at 3.8 Terabits per second (Tbps), and to measure synchronization, latency and bit error rate of the MGTs. The system is operational and was already used to emulate the CMS Silicon Tracker data, and helped the demonstration of a L1 Trigger approach. This thesis describes the demonstration performed as case of study, which used the DSS as upstream system and tested the trigger data delivery as a downstream. In the case of study, both DSS and the proposed trigger are performed by the same ATCA hardware and the Pulsar 2b. The case of study focused to describe the communication between the Data Sourcing shelf and the Pattern Recognition shelf. Data Sourcing reached those requirements for the demonstration and provided a user interface that allows the trigger developers to insert control signals or to perform W/R operations inside Pulsar 2b FPGA block memories.

Em experimentos com um cilindro flexível com rigidez a flexão ortotrópica, proporcionando razão entre frequências naturais longitudinal e transversal muito próximas a quatro (fx1fy1/=4,08), Fujarra et al (2001) [17] revelaram um ramo de resposta em VIV em alta velocidade. Tal ramo de respostas estável, excitado por perturbações a montante, era caracterizado por amplitudes transversais ao escoamento com ordem de 1 diâmetro e componentes de alta frequência no espectro de energia, estendendo-se por faixa de velocidade reduzida 12 < U* < 20 e esvaindo-se a partir da emergência de oscilações no segundo modo de vibração. Almejando aprofundar as investigações acerca deste intrigante achado experimental, uma nova campanha investigativa foi planejada e executada. Quatro cilindros flexíveis com distintas razões de rigidez ortotrópica foram construídos em resina polimérica, com enrijecedores internos de seções retangulares feitos de alumínio, resultando um conjunto com frequências naturais, correspondentes a modos longitudinais e transversais, com razões relativas: 4:1, 3:1, 2:1 e 1:1. Os cilindros foram verticalmente fixados a uma célula de carga 3D. Uma série de ensaios foi conduzida, sob velocidade de escoamento crescente e decrescente. As vibrações dos cilindros flexíveis foram capturadas através de um sistema óptico subaquático, posicionado a jusante, que rastreava a posição de alvos constituídos por fitas refletivas afixadas ao longo do comprimento do cilindro. Clássicas técnicas de análise espectral, decomposição modal no domínio do tempo e a Transformada de Hilbert-Huang foram utilizadas de modo encadeado e recursivo com o fim de determinar as respostas de vibração, em amplitude e frequências dominantes, em função da velocidade reduzida. O ramo de resposta em altas velocidades reduzidas foi recuperado nos experimentos com os quatro cilindros. Análise comparativa sistemática permitiu concluir que o ramo de resposta em tela se deve ao lock-in de modos longitudinais, que são excitados em velocidades reduzidas tão mais altas quanto maior for a razão de frequências considerada. Empregando-se, então, os deslocamentos e velocidades modais medidos em formulação de Mineto (2013) [23], foi realizada estimativa de potência elétrica a ser extraída pelo emprego de finos filmes de material piezelétrico depositados sobre as lâminas enrijecedoras internas aos cilindros. / A previous work by Fujarra et al. (2001) revealed a \"high speed mode branch\" in cantilevered flexible cylinders subjected to VIV. That work studied a flexible cylinder with orthotropic bending stiffness in a recirculating water channel, by setting the ratio between the first natural frequencies, in the in-line and cross-wise directions to the flow, very close to four (fx1fy1/=4,08). Such a new stable response branch, triggered by upstream hydrodynamic perturbations, was characterized by amplitudes, perpendicular to the flow, of order of one diameter and by high frequencies components in the energy spectrum. The branch extends from reduced velocity circa 12 up to 20, being extinguished by the onset of the second vibration mode lock-in. Aiming at investigating further this intriguing experimental finding, a new campaign has been planned and performed. Four flexible cylinders with distinct orthotropic bending ratios were built, by molding thin aluminum stiffeners, of rectangular cross section, inside the cylinders made of a flexible resin. The respective natural frequencies ratio, between in-line and cross-wise bending modes, was set to 4:1, 3:1, 2:1 and 1:1. The flexible cylinders were vertically clamped to a 3D load cell. A series of experimental runs were carried out, under ascending and descending flow speeds. The flexible cylinder vibration was captured trough an underwater optical system, placed downstream, by tracking 3D Cartesian coordinates of reflective strips placed all along the span, at equi-spaced cross sections. Besides standard spectral analysis techniques, modal decomposition in time domain and the Hilbert-Huang Transform have been recursively used together to determine amplitude and dominant response frequencies. The \"high speed mode branch\" revealed for all four cylinders tested. Systematic comparative analysis allowed us to conclude that such a response branch is caused by the lock-in of longitudinal modes, excited at reduced velocities ranges that increase with the frequency ratio considered. Finally, using measured modal responses in Mineto (2013) [23] formulation, the electric power that would be extracted by the use of thin piezoelectric layers deposited over the internal stiffeners blades was estimated.

Este trabalho tem como objetivo principal direcionar a tomada de decisões para a escolha dos diferentes parâmetros que envolvem o alinhamento horizontal e vertical do projeto geométrico ferroviário de trens de alta velocidade (TAV) e de longo percurso, bem como descrever conceitos teóricos para parâmetros de segurança e conforto, baseados em normas internacionais. A pesquisa se desenvolve através de consultas em revistas especializadas, artigos, publicações, normas técnicas e livros. Pela escassez de dados em língua nacional e material bibliográfico desatualizado, as pesquisas se concentram essencialmente em material internacional. Apesar do Brasil ser um dos países em desenvolvimento com maior ascensão no cenário global, tem apresentado, nas últimas décadas, sérios problemas de infra-estrutura devido a uma distribuição desequilibrada na área de transportes, com altíssima concentração no modo rodoviário, com aeroportos e rodovias operando acima da capacidade satisfatória, além de um leque limitado de alternativas de transporte. Devido à falta de investimentos no setor ferroviário, grande parte da malha ferroviária brasileira tornou-se inoperante ou até mesmo inexistente, resultando numa enorme diminuição da mão de obra qualificada e formação acadêmica nesse ramo. Como conseqüência, os estudos relacionados ao projeto ferroviário também foram afetados diretamente. Nesse contexto, é importante que se resgate normas, publicações, especificações técnicas e experiências adotadas em outros países com sólidas tradições ferroviárias, de modo a incorporar em nossa formação acadêmica tais conceitos, como é um dos objetivos dessa dissertação. / This dissertation has as main objective to guide in taking decisions for the selection of different parameters which involve the horizontal and vertical railway geometric design of high speed (HST) and long distance trains as well as theoretical concepts for describing security parameters and comfort, based on international standards. The research is developed through consultations in specialized magazines, articles, publications, standards and technical books. Due to the scarcity of data in the national language and outdated library materials, the research focuses primarily on international material. Although Brazil is a developing country with one of the highest rises in the global scene, the country has faced in recent decades serious infrastructure problems due to an uneven distribution in the area of transport, with high concentration in the road, and airports and roads operating above satisfactory capacity, resulted by a limited range of transportation alternatives. Due to the lack of investment in the railway sector, much of the Brazilian railway system became inoperative or even nonexistent, resulting in a tremendous decrease of skilled labor and academic training in this field. As a result, studies related to the railway project have also been directly impacted. In this context, it is important to rescue standards, publications, experiences and technical specifications adopted in other countries with strong tradition in railways in order to incorporate these concepts into our academic formation, which is one of the purposes of this dissertation.

Pesquisadores e indústrias de todo o mundo estão firmemente comprometidos com o propósito de fazer o processo de usinagem ser precisamente veloz e produtivo. A forte concorrência mundial gerou a procura por processos de usinagem econômicos, com grande capacidade de produção de cavacos e que produzam peças com elevada qualidade. Dentre as novas tecnologias que começaram a ser empregadas, e deve tornar-se o caminho certo a ser trilhado na busca da competitividade em curto espaço de tempo, está a tecnologia de usinagem com altas velocidades (HSM de High Speed Machining). A tecnologia HSM surge como componente essencial na otimização dos esforços para manutenção e aumento da competitividade global das empresas. Durante os últimos anos a usinagem com alta velocidade tem ganhado grande importância, sendo dada uma maior atenção ao desenvolvimento e à disponibilização no mercado de máquinas-ferramentas com rotações muito elevadas (20.000 - 100.000 rpm). O processo de usinagem com alta velocidade está sendo usado não apenas para ligas de alumínio e cobre, mas também para materiais de difícil usinabilidade, como os aços temperados e superligas à base de níquel. Porém, quando se trata de materiais de difícil corte, têm-se observado poucas publicações, principalmente no processo de torneamento. Mas, antes que a tecnologia HSM possa ser empregada de uma forma econômica, todos os componentes envolvidos no processo de usinagem, incluindo a máquina, o eixo-árvore, a ferramenta e o pessoal, precisam estar afinados com as peculiaridades deste novo processo. No que diz respeito às máquinas-ferramenta, isto significa que elas têm que satisfazer requisitos particulares de segurança. As ferramentas, devido à otimização de suas geometrias, substratos e revestimentos, contribuem para o sucesso deste processo. O presente trabalho objetiva estudar o comportamento de diversas geometrias ) de insertos de cerâmica (Al2O3 + SiCw e Al2O3 + TIC) e PCBN com duas concentrações de CBN na forma padrão, assim como modificações na geometria das arestas de corte empregadas em torneamento com alta velocidade em superligas à base de níquel (Inconel 718 e Waspaloy). Os materiais foram tratados termicamente para dureza de 44 e 40 HRC respectivamente, e usinados sob condição de corte a seco e com utilização da técnica de mínima quantidade de lubrificante (minimal quantity lubricant - MQL) visando atender requisitos ambientais. As superligas à base de níquel são conhecidas como materiais de difícil usinabilidade devido à alta dureza, alta resistência mecânica em alta temperatura, afinidade para reagir com materiais da ferramenta e baixa condutividade térmica. A usinagem de superligas afeta negativamente a integridade da peça. Por essa razão, cuidados especiais devem ser tomados para assegurar a vida da ferramenta e a integridade superficial de componentes usinados por intermédio de controle dos principais parâmetros de usinagem. Experimentos foram realizados sob diversas condições de corte e geometrias de ferramentas para avaliação dos parâmetros: força de corte, temperatura, emissão acústica e integridade superficial (rugosidade superficial, tensão residual, microdureza e microestrutura) e mecanismos de desgaste. Mediante os resultados apresentados, recomenda-se à geometria de melhor desempenho nos parâmetros citados e confirma-se a eficiência da técnica MQL. Dentre as ferramentas e geometrias testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a ferramenta cerâmica CC650 seguida da ferramenta cerâmica CC670 ambas com formato redondo e geometria 2 (chanfro em T de 0,15 x 15º com raio de aresta de 0,03 mm). / Researchers and industry personnel around the world are firmly committed to the purpose of doing the machining process dramatically faster and more precise. The tough global competition has generated a search for more economical machining processes, with high ability for chip removal and, in this way, producing high quality workpieces. Among the new technologies available nowadays, the high speed machining (HSM) is pointed out as the main solution to obtain competitiveness in a short period of time. The HSM technology appears as an essential component to optimize the efforts for maintaining, and increasing, the global competitiveness. During the last years, high speed machining technology has received great attention, specially the development and availability in the market of machine tools with high rotational speeds (20.000 - 100.000 rpm). The HSM has been used not only to machine aluminum and copper alloys, but also to difficult to machine rnaterials, such as hardened steels and nickel based superalIoys. However, for difficult to machine materiais, the literature is very incipient, specially concerning the turning process. However, before the HSM technology be used in an economic way, alI the components involved in the machining process, including the machine, the spindle, the tool and the operators, need to be tuned with the peculiarities of this new process. Concerning the tooling, they have to satisfy peculiar requirements of safety. Due to the optimization of their geometries, substrates and coatings, the cutting tools are contributing to the success of the process. The present work aims at the study of several insert geometries of ceramic tools (Al2O3 + SiCw and Al2O3 + TiC) and PCBN, with two concentrations of CBN, in the standard format and with modifications on the cutting edge geometry, working in the high speed turning of nickel based superaIloys (lnconel 718 and Waspaloy]. MateriaIs were heat treated to hardness of 44 and 40 HRC, respectively, and machined under dry cutting condition and also with minimal quantity of lubricant (MQL) to attend environmental requirements. The nickel based superalloys are known as difficult to cut materials due to their high hardness, high mechanical strength at high temperature, chemical affinity to tool materiaIs and lower thermal conductivity. The machining of superalloys affects negatively the integrity of the workpiece. For this reason, tool life and surface integrity of the machined component must be carefully analyzed throughout the control of the main machining parameters. Practical experiments were implemented using several cutting conditions and tool geometries to evaluate the following parameters: cutting force, temperature, acoustic emission and surface integrity (surface finishing, residual stress, microhardeness and microstructure) and wear mechanisms. Analyzing the results, the most suitable geometry for the mentioned parameters is recommended and the efficiency of the MQL technical is confirmed. Among all inserts and geometries tested, the CC650 ceramic tool presented better results, followed by the CC670 ceramic tool, both with round format and edge geometry number 2 (chamfer in T 0,15 x 15° with hone of 0,03 mm).

Pesquisadores e indústrias de todo o mundo estão firmemente comprometidos com o propósito de fazer o processo de usinagem ser precisamente veloz e produtivo. A forte concorrência mundial gerou a procura por processos de usinagem econômicos, com grande capacidade de produção de cavacos e que produzam peças com elevada qualidade. Dentre as novas tecnologias que começaram a ser empregadas, e deve tornar-se o caminho certo a ser trilhado na busca da competitividade em curto espaço de tempo, está a tecnologia de usinagem com altas velocidades (HSM de High Speed Machining). A tecnologia HSM surge como componente essencial na otimização dos esforços para manutenção e aumento da competitividade global das empresas. Durante os últimos anos a usinagem com alta velocidade tem ganhado grande importância, sendo dada uma maior atenção ao desenvolvimento e à disponibilização no mercado de máquinas-ferramentas com rotações muito elevadas (20.000 - 100.000 rpm). O processo de usinagem com alta velocidade está sendo usado não apenas para ligas de alumínio e cobre, mas também para materiais de difícil usinabilidade, como os aços temperados e superligas à base de níquel. Porém, quando se trata de materiais de difícil corte, têm-se observado poucas publicações, principalmente no processo de torneamento. Mas, antes que a tecnologia HSM possa ser empregada de uma forma econômica, todos os componentes envolvidos no processo de usinagem, incluindo a máquina, o eixo-árvore, a ferramenta e o pessoal, precisam estar afinados com as peculiaridades deste novo processo. No que diz respeito às máquinas-ferramenta, isto significa que elas têm que satisfazer requisitos particulares de segurança. As ferramentas, devido à otimização de suas geometrias, substratos e revestimentos, contribuem para o sucesso deste processo. O presente trabalho objetiva estudar o comportamento de diversas geometrias ) de insertos de cerâmica (Al2O3 + SiCw e Al2O3 + TIC) e PCBN com duas concentrações de CBN na forma padrão, assim como modificações na geometria das arestas de corte empregadas em torneamento com alta velocidade em superligas à base de níquel (Inconel 718 e Waspaloy). Os materiais foram tratados termicamente para dureza de 44 e 40 HRC respectivamente, e usinados sob condição de corte a seco e com utilização da técnica de mínima quantidade de lubrificante (minimal quantity lubricant - MQL) visando atender requisitos ambientais. As superligas à base de níquel são conhecidas como materiais de difícil usinabilidade devido à alta dureza, alta resistência mecânica em alta temperatura, afinidade para reagir com materiais da ferramenta e baixa condutividade térmica. A usinagem de superligas afeta negativamente a integridade da peça. Por essa razão, cuidados especiais devem ser tomados para assegurar a vida da ferramenta e a integridade superficial de componentes usinados por intermédio de controle dos principais parâmetros de usinagem. Experimentos foram realizados sob diversas condições de corte e geometrias de ferramentas para avaliação dos parâmetros: força de corte, temperatura, emissão acústica e integridade superficial (rugosidade superficial, tensão residual, microdureza e microestrutura) e mecanismos de desgaste. Mediante os resultados apresentados, recomenda-se à geometria de melhor desempenho nos parâmetros citados e confirma-se a eficiência da técnica MQL. Dentre as ferramentas e geometrias testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a ferramenta cerâmica CC650 seguida da ferramenta cerâmica CC670 ambas com formato redondo e geometria 2 (chanfro em T de 0,15 x 15º com raio de aresta de 0,03 mm). / Researchers and industry personnel around the world are firmly committed to the purpose of doing the machining process dramatically faster and more precise. The tough global competition has generated a search for more economical machining processes, with high ability for chip removal and, in this way, producing high quality workpieces. Among the new technologies available nowadays, the high speed machining (HSM) is pointed out as the main solution to obtain competitiveness in a short period of time. The HSM technology appears as an essential component to optimize the efforts for maintaining, and increasing, the global competitiveness. During the last years, high speed machining technology has received great attention, specially the development and availability in the market of machine tools with high rotational speeds (20.000 - 100.000 rpm). The HSM has been used not only to machine aluminum and copper alloys, but also to difficult to machine rnaterials, such as hardened steels and nickel based superalIoys. However, for difficult to machine materiais, the literature is very incipient, specially concerning the turning process. However, before the HSM technology be used in an economic way, alI the components involved in the machining process, including the machine, the spindle, the tool and the operators, need to be tuned with the peculiarities of this new process. Concerning the tooling, they have to satisfy peculiar requirements of safety. Due to the optimization of their geometries, substrates and coatings, the cutting tools are contributing to the success of the process. The present work aims at the study of several insert geometries of ceramic tools (Al2O3 + SiCw and Al2O3 + TiC) and PCBN, with two concentrations of CBN, in the standard format and with modifications on the cutting edge geometry, working in the high speed turning of nickel based superaIloys (lnconel 718 and Waspaloy]. MateriaIs were heat treated to hardness of 44 and 40 HRC, respectively, and machined under dry cutting condition and also with minimal quantity of lubricant (MQL) to attend environmental requirements. The nickel based superalloys are known as difficult to cut materials due to their high hardness, high mechanical strength at high temperature, chemical affinity to tool materiaIs and lower thermal conductivity. The machining of superalloys affects negatively the integrity of the workpiece. For this reason, tool life and surface integrity of the machined component must be carefully analyzed throughout the control of the main machining parameters. Practical experiments were implemented using several cutting conditions and tool geometries to evaluate the following parameters: cutting force, temperature, acoustic emission and surface integrity (surface finishing, residual stress, microhardeness and microstructure) and wear mechanisms. Analyzing the results, the most suitable geometry for the mentioned parameters is recommended and the efficiency of the MQL technical is confirmed. Among all inserts and geometries tested, the CC650 ceramic tool presented better results, followed by the CC670 ceramic tool, both with round format and edge geometry number 2 (chamfer in T 0,15 x 15° with hone of 0,03 mm).

Orientador: Aílton Akira Shinoda / Resumo: A evolução dos Multi Gigabit Transceivers (MGT) nos Field Programmable Gate Arrays (FPGA) trouxeram oportunidades para o desenvolvimento de sistemas de aquisição e formatadores de dados em diversas áreas. As novas famílias de FPGAs são capazes de lidar com canais de transmissão com velocidade da ordem de Gbps que utilizam protocolos seriais de alta velocidade, podendo assim se tornar o futuro dos processadores downstream ou upstream. Os sistemas digitais criados para esse propósito, precisam ser confiáveis e síncronos entre dezenas de canais e placas. Como forma de permitir o teste de projetos com essa taxa massiva de bits, essa tese descreve o desenvolvimento do Data Sourcing System (DSS). Esse sistema deve ser capaz de testar qualquer application upstream ou downstream, permitir controle e acesso remoto aos sinais internos dos FPGAs, medir sincronismo e latência entre MGTs e avaliar integridade de links através de bit error rate (BER). Este trabalho faz parte de uma colaboração internacional liderada pelo Fermilab que propôs, com a contribuição do sistema descrito nesta tese, um sistema de trigger de nível 1 para o Compact Muon Solenoid (CMS) Outer Tracker. O dectetor CMS é um experimento vinculado ao European Organization for Nuclear Research (CERN). O DSS foi implementado sobre a placa Pulsar 2b, uma placa padrão Advanced Telecommunication Computing Architecture (ATCA), desenvolvida pelo Fermilab, que conta com um dispositivo FPGA para programação e costumização de aplica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The evolution of Fiel Programmable Gate Array (FPGA) Multi Gigabit Transceivers (MGT) brought opportunities for data formatter and data acquisition projects in several areas. The newer FPGA families are capable of handling Gigabits per second (Gbps) I/Os implemented using high speed serial link protocols and to become the future downstream processors. The digital systems created for that purpose need to be reliable and synchronous between dozens of channels and boards. To allow the test of such massive bitrate projects, this work implemented the Data Sourcing System (DSS) e- mulator that is able to produce synchronized data in 12 boards, 480 channels, delivering up to 8 Gbps for each of them. This work is part of a international collaboration, led by Fermilab, that proposed with the contribuition of the system described in this thesis, a Level 1 (L1) tri- gger for the Compact Muon Solenoid (CMS) Outer Tracker. The CMS detector is an European Organization for Nuclear Research (CERN) experiment. The DSS is based on the Pulsar 2b, a custom Advanced Telecommunication Computing Architecture (ATCA) standard FPGA-based board designed by Fermilab to be a scalable high speed link processor system. This hardware setup was implemented at Fermilab using two interconnected ATCA shelves with 12 Pulsar 2b on both. The results show that the system is able to provide data at 3.8 Terabits per second (Tbps), and to measure synchronization, latency and bit error rate of the MGTs. The system is o... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santi_Julianade_M.pdf: 1658984 bytes, checksum: 8a9f078587406a06815484e4fe057f7d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A utilização eficiente da banda passante em redes de alta velocidade e grandes atrasos, denominadas redes com produto banda-atraso elevado (PBA), tornou-se um grande desafio. Isto ocorre devido aos ajustes do protocolo Transmission Control Protocol (TCP). O High Speed TCP (HSTCP), uma variante do TCP para redes com PBA elevado, emprega ajustes mais agressivos permitindo, assim, que a utilização da banda seja escalável. As políticas de Gerenciamento Ativo de Filas ou Active Queue Management (AQM), monitoram o nível de ocupação das filas nos roteadores e notificam o congestionamento incipiente aos emissores TCP através do descarte/marcação de pacotes. O sistema de controle de congestionamento apresenta natureza de retroalimentação, na qual a taxa de transmissão dos nós fontes é ajustada em função do nível de ocupação da fila. Os controladores AQM determinam a probabilidade de descarte/marcação para maximizar a vazão e minimizar perdas, garantindo, assim, a estabilidade do tamanho da fila independentemente das variações das condições da rede. Neste trabalho, define-se a política de gerenciamento ativo de filas HSTCP-H2 para redes com PBA elevado que utilizam o protocolo HSTCP. Para a derivação de HSTCP­H2: são utilizadas técnicas de Teoria de Controle Ótimo. A principal característica desta política é considerar o atraso do sistema o que permite melhor utilização dos recursos disponíveis. A estabilidade e os objetivos de desempenho do sistema são expressos e solu­cionados através de Desigualdades Matriciais Lineares, permitindo que os parâmetros do controlador possam ser calculados através da solução de um problema convexo simples. Diferentes controladores foram derivados considerando-se diferentes objetivos de de­sempenho, os quais consideram as características de redes com produto banda-atraso elevado. Através de simulações, os desempenhos dos controladores derivados são avalia­dos e a eficácia do controlador que apresentou o melhor desempenho foi comparado com o desempenho da política de AQM RED. São considerados cenários com enlace gargalo único e com múltiplos gargalos. / Abstract: The efficient utilization of bandwidth in high speed and large delay networks, called high bandwidth-delay product networks (BDP), has become a major challenge. This is due to adjustments of the Transmission Control Protocol (TCP). The High Speed TCP HSTCP): a TCP variant to high BDP networks, employs more aggressive adjustments, allowing scalable bandwidth utilization. The Active Queue Management (AQM) policies monitor the queue length in the routers and notify incipient congestion to TCP source by marking or dropping packets. The congestion control system presents intrinsic feedback nature, where the transmission rates of the sources are adjusted according to the level of congestion inferred by the queue occupancy. The AQM controllers determine the dropping marking probability values to maximize throughput and minimize losses, giving guarantees to stabilize the queue length independent of network conditions. In this work, it is defined HSTCP-H2, an active queue management policy to high BDP networks, which adopt the HSTCP as their transport protocol. Optimal control theory is used to conceive HSTCP-H2. The novelty of the proposed approach lies in consider the delay of the system which allows better use of available resources. Furthermore, in the proposed approach, stability and performance objectives are completely expressed as Linear Matrix Inequalities (LMIs), thus requiring the solution of a single convex problem for the computation of the controller parameters. Different controllers are derived considering different design goals, which take into ac­count the characteristics of the high bandwidth-delay product networks. The performance produced by different optimal controllers was investigated. The efficacy of the control­ler with the best performance was then compared to the performance of RED policy. The simulation experiments were carried out using topologies with single and multiple bottleneck. / Mestrado / Redes de Computadores / Mestre em Ciência da Computação