[pt] A Rede Digital de serviços Integrados - Faixa Larga (RDSI- FL) caracteriza-se pela flexibilidade de integração de diversas fontes de tráfego tais como voz, dados e vídeo. Neste trabalho estudamos o controle de congestionamento nesta rede. Através de simulação das fontes de tráfego e de seu comportamento na rede, foi possível a exploração do ganho da multiplexação estatística alcançado principalmente pela utilização do Modo de Transferência Assíncrono (MTA). Apresentamos as fases que compreendem o controle de congestionamento e obtivemos resultados de Alocação de largura de banda para alguns tipos de fontes assim como resultados comparativos de critérios de Admissão com resultado de simulação. A largura de banda a ser alocada é utilizada na fase de controle de admissão para a decisão da aceitação de uma nova chamada. Apresentamos ainda, um simulador da fonte variável (vídeo) necessário em todas as análises. / [en] Broadbend Integrated Services Digital Networks (B-ISDN) are characterized by their flexibility of integrating a variety of traffic sources such as, voice, data and video. Congestion control of these networks is studied in this work. Through simulation of traffic sources, it have been possible to explore statistical multiplexing gain reached by the Asynchronous Tranfer Mode (ATM) utilization. We present the congetion control phases and results concerning the Bandwidth Allocation and Admission Control phases. The Bandwidth Allocation is used by the Admission control to decide a new call acceptance. We also present, the simulation results concerning the Bandwidth Allocation for each traffic source and a comparison between some admission criteria proposed in the literature and simulation results.

[pt] Neste trabalho é analisado o desempenho do mecanismo ATAP (Anticipated Traffic Allocation Protocol) para fontes de vídeo em redes do tipo ATM (Asynchronous Transfer Mode). O ATAP é uma proposta de alocação antecipada de banda passante para fontes de taxas variáveis (Variable Bit-Rate- VBR), periódicas, que tem como característica, o atendimento às aplicações com qualidade equivalente aos serviços da classe CBR (Costant Bit Rate) e com a vantagem de ainda apresentar ganho na multiplexação estatística. Para isso, o ATAP se baseia no controle de admissão do tráfego entrante no nó local e na predição de banda das fontes, efetuando dinamicamente a reserva de recursos na rede através dos protocolos de reserva rápida. No modelo de avaliação utilizamos seqüências com codificadores de vídeo distintos (H.261 e TV/HDTV) e os protocolos de reserva rápida FRP/DT (Fast Reservation Protocol with Delayed Transmission) e FBM (Fast Buffer Management). Os resultados obtidos através de simulação são apresentados e analisados. / [en] In this work the Anticipated Traffic Allocation Protocol (ATAP) for Video sources in ATM (Asynchronous Transfer Mode) networks is analyzed. The ATAP is an anticipated bandwidth allocation proposal for periodic variable bit rate (VBR) sources, which has the ability to handle application with QoS requirements equivalent to CBR (Costant Bit Rate) class services with the advantage of higher statistical gain. In order to achieve this, ATAP is based on traffic admission control at its input local node and on bandwidth source requirement prediction which done dinamically though resource reservation provided by the fast reservation protocols. In the evaluation models we used sequences from different video encoders (H.261 and TV/HDTV) combined with fast reservation protocols. FRP/DT - Fast Reservation Protocol with Delayed Transmission and FBM - Fast Buffer Management). Simulation results are presented and analyzed.

Les télécommunications sans fil ont connu ces dernières années un immense succès à tel point que le spectre des fréquences est désormais surchargé et nécessite la disponibilité de nouvelles ressources. Pour répondre à ce besoin, des techniques de réutilisation dynamique du spectre ont alors vu le jour sous la dénomination de radio cognitive. Elles consistent à partager de manière opportuniste et efficace certaines fréquences ayant été initialement allouées à d'autres systèmes. Cette thèse se place dans le contexte de réseaux sans fil tactiques hétérogènes comportant des segments de radios cognitives. La difficulté provient alors de la garantie de qualité de service de bout en bout : respect du débit négocié, du délai et de la gigue. Nous nous sommes tout d'abord intéressés au contrôle d'admission dans ce type de réseaux en proposant une méthode de calcul de bande passante résiduelle de bout en bout s'appuyant sur un algorithme de complexité polynomiale et pouvant être implanté de manière distribuée. Nous nous sommes ensuite concentrés sur le routage en proposant une nouvelle métrique tenant compte des particularités de ce type de réseaux. Enfin, nous nous focalisons sur la thématique du routage à contraintes multiples en étudiant et implantant en environnement réel des algorithmes d'approximation proposés dans la littérature. / The unprecedented success of wireless telecommunication systems has resulted in the wireless spectrum becoming a scarce resource. Cognitive Radio systems have been proposed as the enabling technology allowing unlicensed equipments to opportunistically access the licensed spectrum when not in use by the licensed users. The focus of this thesis is on heterogeneous tactical networks deploying cognitive radios in parts or in their entirety. Such networks can be organized in multiple sub-networks, each characterized by a specific topology, medium access scheme and spectrum access policy. As a result, providing end-to-end Quality of Service guarantees in terms of bandwidth, delay and jitter, emerges as a key challenge. We first address the admission control in multi-hop cognitive radio networks and propose a polynomial time algorithm that can be implemented in a distributed fashion for estimating the end-to-end bandwidth. Then, we focus on routing and propose a new metric that takes into account the specifics of such networks. Finally, as quality of service requirements can be expressed using multiple metrics, we turn our attention to multi-constrained routing and implement on a real testbed low complexity approximation algorithms.

L'objectif de la thèse est l'élaboration de lois de commande de haute performance et leur validation en temps réel sur une plateforme expérimentale 3D de nano-positionnement à base de courant à effet tunnel, développée au laboratoire GIPSA-lab. Elle s'inscrit donc dans le cadre des systèmes micro-/nano-mécatronique (MEMS), et de la commande. Plus précisément, le principal enjeu considéré est de positionner la pointe métallique à effet tunnel (comme en microscopie à effet tunnel STM) contre la surface métallique en utilisant des actionneurs piézoélectriques en X, Y et Z et un micro-levier (comme en microscopie à force atomique AFM) actionné électrostatiquement en Z avec une grande précision et une bande passante élevée. Cependant, la présence de différents effets indésirables apparaissant à cette petite échelle (comme le bruit de mesure, des non-linéarités de natures différentes, les couplages, les vibrations) affectent fortement la performance globale du système 3D. En conséquence, une commande de haute performance est nécessaire. Pour cela, un nouveau modèle 3D du système a été développé et des méthodes de contrôle appropriées pour un tel système ont été élaborées. Tout d'abord l'accent est mis sur de positionnement selon les axes X et Y. Les effets d'hystérésis et de fluage non linéaires présents dans les actionneurs piézoélectriques ont été compensés et une comparaison entre les différentes méthodes de compensation est effectuée. Des techniques modernes de commande robuste SISO et MIMO sont ensuite utilisées pour réduire les effets des vibrations piézoélectriques et des couplages entre les axes X et Y. Le mouvement horizontal est alors combiné avec le mouvement vertical (Axe Z) et une commande du courant tunnel et du micro-levier. Des résultats expérimentaux illustrent le nano positionnement 3D de la pointe, et des résultats de simulation pour la reconstruction de la topographie de la surface ainsi que le positionnement du micro-levier à base d'un modèle multi-modes. / The objective of this thesis was to elaborate high performance control strategies and their real-time validation on a tunneling current-based 3D nanopositioning system developed in GIPSA-lab. The thesis lies in the domain of micro-/nano mechatronic systems (MEMS) focused on applications of fast and precise positioning and scanning tunneling microscopy (STM). More precisely, the aim is to position the metallic tunneling tip (like in STM) over the metallic surface using piezoelectric actuators in X, Y and Z directions and actuated micro-cantilever (like in Atomic Force Microscope AFM), electrostatically driven in Z direction, with high precision, over possibly high bandwidth. However, the presence of different adverse effects appearing at such small scale (e.g. measurement noise, nonlinearities of different nature, cross-couplings, vibrations) strongly affect the overall performance of the 3D system. Therefore a high performance control is needed. To that end, a novel 3D model of the system has been developed and appropriate control methods for such a system have been elaborated. First the focus is on horizontal X and Y directions. The nonlinear hysteresis and creep effects exhibited by piezoelectric actuators have been compensated and a comparison between different compensation methods is provided. Modern SISO and MIMO robust control methods are next used to reduce high frequency effects of piezo vibration and cross-couplings between X and Y axes. Next, the horizontal motion is combined with the vertical one (Z axis) with tunneling current and micro-cantilever control. Illustrative experimental results for 3D nanopositioning of tunneling tip, as well as simulation results for surface topography reconstruction and multi-mode cantilever positioning, are finally given.

Les exosquelettes sont des robots mobiles assistant les humains de multiples façons, que ce soit pour la réadaptation, l’augmentation de la force ou la réduction du coût métabolique. Plusieurs exosquelettes sont maintenant commercialisés et utilisés dans des domaines militaires, médicaux et industriels. Ces dispositifs doivent interagir avec l’humain, et donc posséder un haut niveau de transparence mécanique qui est atteint ultimement lorsque les mouvements humains ne sont pas affectés par le robot. Cette aptitude constitue en fait le plus grand défi de conception d’un exosquelette. Les deux caractéristiques qui définissent une bonne transparence sont une bande passante élevée et une bonne réversibilité du mécanisme. Pour atteindre ces deux critères, le système de distribution de puissance, constitué de l’actionnement et de la transmission, doit être léger, doit posséder peu d’inertie reflétée et peu de friction. Les systèmes de distribution de puissance utilisés actuellement dans les exosquelettes comportent par contre un compromis fondamental entre une bonne densité de force et un bon niveau de transparence; en général, les exosquelettes forts ne sont pas transparents, et vice-versa. Certaines applications requièrent par contre à la fois force et transparence, un exosquelette pour la course en est un bon exemple. Dans le but de pallier cette problématique, ce mémoire présente le développement et la caractérisation d’un système de distribution de puissance possédant une bonne densité de force ainsi qu’un bon niveau de transparence. Ce système est composé d’embrayages magnétorhéologiques (MR) couplés à une transmission hydrostatique comportant des cylindres à membranes déroulantes. Les embrayages MR possèdent une bonne bande passante (>50 Hz), une bonne densité de force et peu d’inertie reflétée. Couplée aux embrayages MR, la transmission hydrostatique est très rigide, possède peu de friction ainsi qu’une faible inertie. La transparence a été évaluée expérimentalement et à l’aide d’un modèle analytique et numérique. Les résultats obtenus démontrent que le système est à la fois fort et transparent, ce qui lui confère un haut potentiel d’être employé dans les exosquelettes. Les essais expérimentaux ont été effectués sur une interface haptique à un degré de liberté prenant la forme d’un joystick. Les résultats démontrent une bonne transparence du système avec une bande passante supérieure à 40 Hz et des niveaux des forces restrictives (inertie et friction) ne dépassant pas 11 % de la force maximale (bonne réversibilité du mécanisme) de 112 N au bout du joint haptique. Le modèle analytique et numérique élaboré confirme ces résultats et sert également de guide à la conception en fournissant des tendances de bande passante et de forces restrictives en fonctions de différents paramètres de la transmission hydrostatique. Enfin, les performances de ce système ouvrent la voie à de nombreuses applications d’exosquelettes transparents, forts, peu coûteux et versatiles.

O presente trabalho reúne elementos teóricos e experimentais envolvendo os principais fenômenos hidráulicos causadores de danos em bombas hidráulicas de fluxo radial de grande porte. A preocupação do texto está centrada em proporcionar um aprofundamento técnico acerca destes fenômenos hidráulicos de cavitação, a fim de contribuir na análise e solução de problemas em sistemas de bombeamento. Além disso, este trabalho tem a pretensão de transmitir alguma experiência prática fornecida por um evento em que foi detectada a ocorrência de dois destes fenômenos hidráulicos simultâneos em um sistema de bombeamento e a partir disso, realizou-se a análise completa deste evento, incluindo as propostas de solução aos problemas encontrados, as análises técnica e econômica das alternativas de solução e a análise após a implantação da proposta escolhida. O texto apresenta também uma grande quantidade de gráficos e figuras que buscam facilitar a compreensão das definições e das análises dos fenômenos hidráulicos, além de exemplificar os danos típicos dos fenômenos pela visualização direta destes danos nas bombas. / This work presents theoretical and experimental data on the principal hydraulic phenomena responsible for damage in high loaded radial flow hydraulic pumps. The main objective is to provide a technical overview in order to contribute for the analysis and solution on these cavitation pumping systems problems. In addition this work intends to transmit practical experience through a “study of case” where two simultaneous of these hydraulic phenomena were detected. The complete analysis of technical and economical aspects of the alternatives solutions is presented including a great amount of graphs and illustrations that better explain the phenomena of cavitation in hydraulic pumps.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La numérisation de plus en plus rapide de signaux à très large bande-passante permet aujourd'hui d'envisager de nombreuses applications pour les systèmes de télécommunication, les mesures expérimentales ou les systèmes radar. Les signaux issus des capteurs peuvent être analysés directement, en évitant la conversion en fréquences intermédiaires. Dans ce travail, nous nous intéressons plus particulièrement au système d'échantillonnage pour des applications radar, qui nécessitent une amélioration significative de la résolution des systèmes existants. L'objectif que nous visons inclus les spécifications suivantes : une fréquence d'échantillonnage de 40 GEch/s, une bande-passante supérieure à 15 GHz et une résolution de 10 bits effectifs à 8 GHz. Partant des excellents résultats obtenus sur les architectures mono-coup à entrelacement temporel, nous avons choisi d'adapter leur principe à un fonctionnement répétitif. Nous avons aussi choisi de baser cette étude sur la technologie TBH sur InP car elle présente les meilleures potentialités pour notre application. Deux éléments de base de ces systèmes ont fait l'objet d'une optimisation particulière pour améliorer la résolution du système : l'inverseur pour minimiser le jitter et l'échantillonneur-bloqueur, principalement pour améliorer la linéarité. Partant de ces résultats, trois architectures innovantes ont été proposées. Pour chacune nous avons conçu un système dont nous avons simulé les performances

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les réseaux asymétriques sont des réseaux ne présentant pas la même capacité en terme de bande passante sur le lien ascendant et sur le lien descendant. Si de plus nous avons un trafic bidirectionnel sur de tels réseau, paquets de données et paquets d'acquittement se partagent les ressources. Cette cohabitation de paquets pose d'énormes problèmes au protocole TCP. Afin d'y remédier, une multitude de solutions ont été proposées dans la littérature.<br /> Dans cette thèse, nous analysons les problèmes qu'une telle situation engendre, puis nous décrivons quelques unes des solutions les plus prometteuses. Nous démontrons aussi par une étude de cas leur inéfficacité.<br /> Nous proposons ensuite deux nouveaux ordonnanceurs ayant pour but commun de maximiser l'utilisation d'un lien asymétrique et satisfaire ainsi l'utilisateur de tels liens. Nous proposons ACQ de l'anglais Adaptive Class-based Queuing. ACQ manipule des agrégats de trafics, classés dans deux catégories et dont l'ordonanncement s'adapte au trafic qui passe afin d'avoir toujours une utilisation maximale du lien asymétrique. Nous proposons aussi VAQ de l'anglais Virtual Ack-based Queueing. VAQ suit une approche à granularité fine, c'est-à-dire qu'il manipule directement des paquets de données et d'acquittement en ayant toujours pour objectif de maximiser l'utilisation du lien asymétrique. Nous mettons en évidence dans cette thèse l'augmentation importante de l'utilisation des liens asymétriques obtenue avec ACQ et VAQ. Nous montrons d'autre part la robustesse de ACQ et de VAQ face à des changements dans les paramètres et la topologie du réseau ainsi que leur impact favorable sur d'autres critères de la qualité de service.