Os smart grids são tidos como a nova geração dos sistemas elétricos de potência, combinando avanços em computação, sistemas distribuídos e inteligência artificial para prover maiores funcionalidades sobre acompanhamento em tempo real da demanda e do consumo de energia elétrica, gerenciamento em larga escala de geradores distribuídos, entre outras, a partir de um sistema de controle distribuído sobre a rede elétrica. Esta abordagem alteraria fundamentalmente a maneira como se dá o planejamento e a operação de sistemas de distribuição, e há grandes possibilidades de pesquisa e desenvolvimento possibilitada pela busca de implementação destas funcionalidades. Com esse cenário em vista, o presente trabalho utiliza uma abordagem a partir do uso de sistemas multiagentes para estudar o gerenciamento de sistemas de distribuição, do ponto de vista da reconfiguração da topologia da rede, simulando as características de um smart grid. Nesta dissertação, foi desenvolvido um sistema multiagente para simulação computacional de um sistema de distribuição elétrico do tipo smart grid, buscando executar a reconfiguração topológica do sistema a partir de dados de carga capturados de forma distribuída pelos agentes dispersos na rede elétrica. Espera-se que o desenrolar da pesquisa conduza à vários estudos sobre algoritmos e técnicas que melhor implementem tais funcionalidades a serem transpostas para um ambiente de produção. / Smart grids are taken as the new generation of electric power systems, combining advances in computing, distributed systems and artificial intelligence to provide more features on real-time monitoring of demand and consumption of electricity, managing large-scale distributed generators, among others, from a distributed control system on the grid. This approach fundamentally alter the way how is the planning and operation of distribution systems, and there are great possibilities for research and development offered in the quest to implement these features. With that environment, this text uses an approach through the use of multi-agent systems to study the management of the distribution system, from the reconfiguration of grid topology, simulating the characteristics of a smart grid. In this text, was developed a multiagent system to computational simulation of a distribution system like smart grid to topological reconfiguration, from datas collected for agents in electrical grid. It is expected that the conduct of research leads to several studies about better algorithms and techniques that would implement such functionality in a production environment.

O uso de Web Services tem aberto novas possibilidades de desenvolvimento de software, entre elas a composição de serviços. A composição de serviços apresenta novas questões no ambiente computacional, entre elas a execução integral, garantindo consistência e contemplando o controle de concorrência. O workflow é um conjunto de tarefas e interações organizadas de modo que forneça uma funcionalidade ao sistema, provendo a automatização de processos complexos, através da composição de serviços. Tal composição deve ser executada de forma transacional, processando as operações com consistência. A execução de workflows oriundos de domínios diferentes, faz com que os serviços que estão sendo utilizados, não possuam ciência do contexto da execução, podendo gerar atendimentos que não sejam justos, causando situações de deadlock e de starvation. Este trabalho apresenta estratégias para a execução de workflows em domínios distintos, que requisitam múltiplos serviços de um mesmo conjunto, sem a necessidade de um coordenador central, de forma transacional. O atendimento a requisição contempla uma política justa na utilização do recurso que impede a ocorrência de deadlock ou de starvation para os workflows em execução. Os experimentos realizados neste trabalho mostram que o sistema desenvolvido, aplicando as estratégias propostas, executa as composições de serviços de maneira transacional, atendendo as requisições com justiça, livre de deadlock e starvation, mantendo o sistema independente e autônomo. / Web Services are increasing software development possibilities, among then service composition. Service composition introduces new issues on computational environment, such as the whole service execution, ensuring consistency and concurrency control. Workflow is a set of organized tasks and interactions in order to provide functionality to the system, automating complex process through composition service. Such composition must be performed by transactional support, performing operations consistently. The workflow execution from different domain clients sharing the same composition make these clients ignore the execution context. It may cause inconsistencies, from unfair attendance to deadlock or starvation. This work depicts strategies for workflow execution from different domains, requesting multiple services from the same composition, without a centralized coordinator, in transactional way. The request attendance contains a fair policy for resource usage and consumption to avoid deadlock and starvation. Applying the proposed strategy on the experiments performed in this work, it confirms that the developed system executes service composition with transactional support, avoiding deadlock or starvation, keeping the whole system autonomous and independent.

A produção florestal é uma atividade de importância fundamental para a economia brasileira. Estudos mostram que a ilegalidade na produção da madeira chega a 80% do total produzido. Esta madeira ilegal se transforma em legalizada durante a sua cadeia de suprimentos, graças às falhas nos sistemas de controle e monitoramento. Este trabalho analisa os problemas computacionais existentes no gerenciamento e no monitoramento do processo produtivo florestal na Floresta Amazônica e apresenta a modelagem de um sistema computacional, baseado em uma arquitetura orientada a serviços, que busca por meio da integração dos sistemas envolvidos o registro de informações das diversas etapas produtivas. Para isso, foi criado um modelo de informação que utiliza o padrão de metadados eFIDS, projetado para controlar transações eletrônicas na indústria florestal e uma base de dados centralizada, onde as informações deste processo são registradas e relacionadas, possibilitando a manutenção da rastreabilidade dos produtos e insumos florestais durante todo seu ciclo de vida, garantindo a identificação da origem florestal destes produtos para as empresas e consumidores finais. / The Forest production is an activity with fundamental importance for the Brazilian economy. Studies show that the illegality in timber production is around 80% of total productive. This illegal wood becomes legalized in your supply chain due the failures in control and monitoring systems. This paper analyzes a computational problems existing in managing and monitoring productive process in the Amazon Forest and presents the modeling of a computational system, based on a service-oriented architecture, which seeks through the involved systems integration the recording of information about the various productive stages. For this was created an information model that uses the eFIDS metadata standard, designed to handle electronic transactions in the forestry industry, and a centralized database, where the process information are recorded and linked, enabling the maintenance of product and raw material traceability throughout its lifecycle, ensuring identification of the forest products origin for businesses and consumers.

Devido à tendência mundial de crescimento sem precedentes na história das telecomunicações, verifica-se atualmente um aumento crescente no segmento das redes de comunicações com respeito ao seu tamanho e em seus correspondentes elementos, tornando o seu gerenciamento uma atividade árdua e complexa do ponto de vista de sua operação. Adicione-se a isto o fato de que o sucesso no empreendimento dos diferentes negócios atuais, no contexto da utilização das redes de comunicações, é dependente exclusivamente da qualidade do serviço e funcionamento dessas redes. A ocorrência de falhas em qualquer sistema de comunicação é de certa forma inevitável e, portanto, mais críticos em sistemas de grande porte, seja em termos de quantidade e variedade de falhas. Dessa forma, é desejável que sejam desenvolvidas novas técnicas que permitam à rede de comunicação uma maior rapidez e eficiência na detecção e correção de operações sistêmicas anormais e, consequentemente, sejam consideradas como atributos prioritários em seu projeto. Em outras palavras, a implementação destas novas técnicas permitirá ao sistema a capacidade de detecção, isolação e reconfiguração de um dado componente falho com referência aos requisitos de maior rapidez e eficiência, aumentando sobremaneira a disponibilidade da rede. Neste trabalho de dissertação é proposto um algoritmo e uma arquitetura para o gerenciamento de falhas, além de verificar a sua aderência quanto ao requisito disponibilidade de rede. / Due to the unprecedented world growth trend in the telecommunications history, it is currently realized the enormous increase in the communication networks segment regarding in the size and in its correspondent elements as well, becoming its own management an arduous and complex activity in the operation point of view consideration. Also, it must be taken into account that the real success concerning the currently and different business enterprise in the communications networks usage context are exclusively dependant on the quality of the service and the correct working of these networks. The fault occurrence in any communication system is generally inevitable and therefore more critical when considering large systems configuration, in terms of number and variety of faults. In this way, it is desirable that new techniques be developed, allowing the communication networks the ability to handle faster and more efficiency the detection and correction in case of anormal systemic operations. Therefore, it must be considered as a priority attribute in the new networks design. In other words, the implementation of these new techniques will allow the systems to have the capacity to detect, isolate and reconfigure a given fault component, regarding the quickness and efficiency attribute, increasing the network availability. It is proposed in this dissertation, an algorithm and an architecture for fault management and how they are adhered to the network availability.

Uma metodologia para desenvolvimento de programas paralelos eficientes deve especificar mecanismos capazes de caracterizar o comportamento das aplicações e permitir estudos sobre o desempenho de diferentes modelos de soluções. Nos ambientes distribuídos, em particular, a eficiência da solução também está relacionada a estratégia utilizada na divisão e distribuição do trabalho entre os processos que cooperam na solução do problema. Para abordar estes aspectos, uma metodologia, denominada PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), é especificada e apresentada nesta tese. A metodologia permite a modelagem, avaliação e predição de desempenho de programas paralelos em ambientes homogêneos e heterogêneos. Técnicas de modelagem analítica são utilizadas para representar o comportamento das aplicações no ambiente distribuído. Um modelo gráfico, denominado DP*Graph++, é proposto para ilustrar as principais estruturas do código da aplicação e facilitar análises sobre a complexidade algorítmica do programa. Algumas aplicações são modeladas e a precisão das predições é verificada através de testes experimentais. Os modelos de desempenho permitem uma estimativa pontual para o tempo de execução da aplicação. Entretanto, uma estratégia alternativa, baseada em intervalos de predição, também é discutida e avaliada. Algumas estratégias para balanceamento de carga de aplicações paralelas distribuídas são implementadas e avaliadas. Estasestratégias utilizam informações de um vetor com índices de desempenho (Vector of Relative Performances - VRP), gerados pelos modelos analíticos, para especificar a divisão e distribuição do trabalho. Estes índices caracterizam a capacidade computacional das máquinas. Uma formalização matemática é apresentada para explicar como os índices são determinados. ) Testes experimentais são realizados para verificar a aplicabilidade das estratégias e a eficiência no balanceamento das cargas. / A methodology for developing efficient parallel programs must specify mechanisms capable of characterizing the behavior of applications and allow studies on the performance of different solution models. In distributed environments, in particular, the solution efficiency is also related to strategy adopted in the division and distribution of work among the processes which cooperate in the solution of the problem. To address these issues, a methodology, called PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), is specified and presented in this thesis. The methodology allows performance modeling, evaluation and prediction of parallel programs in homogeneous and heterogeneous environments. Analytical modeling techniques are used to represent the applications behavior in the distributed environment. A graph model, called DP*Graph++, is proposed to illustrate the main structures of the application code and facilitate some analyses about the program algorithmic complexity. Some applications are modeled and the accuracy of predictions is verified by experimental tests. The models allow estimate a punctual performance to the application execution time. Meanwhile, an alternative strategy, based on prediction intervals, is also discussed and evaluated. Some strategies for load balancing of distributed parallel applications are implemented and evaluated. These strategies use information from a vector with performance indexes (Vector of RelativePerformances - VRP), generated by analytical models to specify the division and distribution of work. These indexes characterize the machines computational capacity. A mathematical formalization is presented to explain how the rates are determined. Experimental tests are conducted to verify the applicability and effectiveness of the strategies in load balancing

De acordo com as tendências de demanda por produtos cada vez mais personalizados com menor time-to-market possível, evidencia-se a necessidade da composição de sistemas produtivos (SPs) com uma estrutura reconfigurável para manter a competitividade frente aos crescentes desafios de um mercado globalizado. Esta capacidade de reconfiguração envolve não só as estruturas internas dos SPs, mas também a participação destes na execução de forma integrada e coordenada em um processo produtivo mais complexo. Dessa maneira, esta dissertação introduz uma arquitetura de supervisão e controle que integra e coordena um conjunto de SPs fisicamente dispersos, cujas funcionalidades estão disponibilizadas como serviços para a execução dos processos produtivos e que, para a supervisão e controle desses SPs dispersos adota-se a técnica de orquestração junto com o conceito de SOA (Service-Oriented Architecture) de modo que em caso de indisponibilidade de algum SP, ocorra a seleção de outro SP de acordo com um critério de prioridade que melhor atende aos requisitos para a manufatura dos produtos. Desta forma tem-se uma solução para a inclusão dinâmica de SPs no sistema. Como o SP disperso pode ser caracterizado como um sistema a eventos discretos, as funcionalidades das partes que compõem a arquitetura proposta é desenvolvida segundo uma metodologia de projeto baseada em modelos em rede de Petri cujas propriedades são exploradas para a avaliação desta arquitetura. O texto apresenta ainda um exemplo ilustrativo das principais funcionalidades da arquitetura proposta implementada para um SP disperso. / According to trends in demand for customized products with less time-tomarket possible, it is noticeable the need for a composition of productive systems (PSs) with a reconfigurable structure to maintain competitiveness against the increasing challenges of globalized market. This ability to reconfigure involves not only the internal structure of the PS, but also their participation implementing an integrated and coordinated environment in a more complex productive process. Thus, this work presents a supervisory control architecture that integrates and coordinates a set of physically dispersed PSs, whose functionalities are made available as services for the execution of productive processes and, for the supervision and control of dispersed PSs it is adopted the \"orchestration\" technique, through the approach of SOA (Service-oriented architecture), that allows, in case of unavailability of any PS, the selection of another PS according to priority criteria that best meet the requirements for the manufacture of products. This is a solution for dynamic inclusion of PSs into the system. Since the dispersed PS can be characterized as a discrete event system, the functionalities of the parts that compose the proposed architecture is developed according to a design methodology based on Petri Net models, whose properties are explored to evaluate the architecture. Also is presented an illustrative example of the main functionalities of the proposed architecture implemented for dispersed SPs.

As redes de distribuição de vídeo têm sido amplamente utilizadas na atualidade pela Internet. O sucesso de Portais de Vídeo evidencia tal uso. Por poderem ser redes de grande porte, há uma grande preocupação com as vulnerabilidades existentes nessas redes. A comunicação de seus elementos deve ser segura o bastante para garantir a disponibilidade, o sigilo e integridade de suas mensagens e a autenticidade dos seus elementos. Este trabalho apresenta um protocolo de comunicação segura que busca atender a tais necessidades de uma maneira eficiente - pois consegue atender aos requisitos de desempenho na entrega do conteúdo aos usuários - e genérica - pois pode ser utilizado em outras plataformas de distribuição. A validação do trabalho é feita de maneira a mostrar que a proposta consegue atender aos requisitos de um sistema de distribuição de vídeo seguro. / Video delivery network has been widely used across the Internet nowadays. The success of Video Portals is an evidence of this use. Due to its potential to turn into large infrastructures, there is a concern about its vulnerabilities. The communication among its elements must be secure enough to guarantee the availability, the secrecy and integrity of messages and the authenticity of its elements. We present in this work a secure communication protocol to meet such requisites in an efficient - since it meets the performance requisites for delivering the content to the users - and generic way - because it can be used by other distribution systems. The validity of this work is done in order to show that this proposal can meet the requisites of a secure video delivery system.

Este trabalho apresenta a implementação e a utilização da migração de processos SPMD (Single Program Multiple Data), a qual realiza somente a transferência dos dados, que estão sendo manipulados pelo processo, para realizar a migração. Seu principal objetivo foi o estudo do impacto do balanceamento de carga no desempenho de aplicações, desenvolvidas utilizando o modelo de programação SPMD. Depois de realizados testes com aplicações SPMD reais, em sistemas computacionais distribuídos utilizando a migração de processos SPMD, foi possível verificar que ganhos de desempenho podem ser alcançados, tanto na migração de processos quanto no tempo de execução de aplicações paralelas SPMD. / This research presents the implementation and use of the SPMD (Single Program Multiple Data) process migration, which only does the transference of the data that are being used by the process, to perform the process migration. Its main objective was the study of the load balancing impact in the performance of applications developed using the SPMD programming model. After performing the tests with real SPMD applications, in distributed computational systems using the SPMD process migration, it was achieved good performance gains, both in the process migration and in the time execution of applications SPMD parallel applications.

Sistemas de controle distribuídos cujas malhas são fechadas através de uma rede de comunicação são chamados de sistemas de controle distribuídos em redes de comunicação (NCS - Networked Control System). Este tipo de arquitetura permite a divisão do sistema de controle em módulos interconectados através da rede de comunicação, proporcionando a divisão do processamento, a redução de custo e de peso, além de facilitar o diagnóstico e manutenção do sistema e de aumentar a sua exibilidade e agilidade; e por isso seu emprego na indústria está se tornando comum (e.g., y-by-wire e drive-by-wire). Porém, a distribuição do processamento e a inserção de uma rede de comunicação aumenta a complexidade da análise e do projeto deste tipo de sistema. Um dos fatores que contribui para esse aumento da complexidade é a presença de atrasos aleatórios nos sinais de controle, causados pela dinâmica do sistema computacional (conjunto de hardware e software) que serve como plataforma para implementação do sistema de controle digital. Este trabalho faz um estudo sobre este tipo de sistema sob a perspectiva destes sinais com atrasos. Para isso, faz-se uso dos toolboxes para MATLAB: TrueTime e Jitterbug. Através destas ferramentas, mostra-se a existência de uma relação de compromisso entre o desempenho do controle e o desempenho do sistema computacional. Através deste estudo, é proposto uma solução de um sistema de controle do tipo NCS para um ROV (do inglês Remotely Operated Vehicle), modelado através de 6 equações diferenciais desacopladas não-lineares. Este tipo de veículo tem uma relevância econômica significativa para o Brasil, visto que é utilizado em operações de manutenção e instalação de plataformas de extração do petróleo que está depositado em profundidades que variam de mil a 2 mil metros. Para este NCS proposto, são utilizados controladores do tipo PI com estrutura feedback-feedfoward cujos parâmetros de projeto são obtidos em função dos atrasos inseridos pelo sistema computacional. / Distributed control systems wherein the control loops are closed through a communication network are called Networked Control Systems (NCSs). This type of architecture allows the control systems division into modules interconnected through the communication network, providing the processing division, reduction of cost and weight, and facilitates the systems diagnosis and maintenance, and increases their exibility and agility. Therefore its use in industry is becoming common (eg, y-by-wire and drive-by-wire). However, the processing distribution and the communication network insertion increase the system analysis and design complexity. One of the factors that contributes to this increased complexity is the presence of random time delays, caused by the dynamics of the computer system (set of hardware and software) used as a platform for digital control system implementation. This work deals with the networked control systems under these random time delays view. For this, it is used two MATLAB toolboxes: Jitterbug and TrueTime. With these tools, it is shown the existence of a relationship between the performance of control and performance of computer system. With this study, it proposed a solution of a NCS for a ROV (Vehicle Operated Remotely), modeled by 6 differential nonlinear decoupled equations. This type of vehicle has a significant economic relevance for Brazil, as it is used in maintenance and installation of platforms for oil extraction deposited at depths ranging from thousand to 2 thousand meters. For this proposed NCS are adopted PI controllers with feedfoward-feedback structure whose parameters design are given in terms of delay inserted by the computer system.

Neste trabalho, estuda-se o sistema de controle distribuído de um veículo submarino não tripulado, assumindo-se um sistema com recursos computacionais limitados. A princípio, são discutidos as fontes e os efeitos dos atrasos de tempo introduzidos pela escassez de recursos. Após o detalhamento da modelagem do veículo LAURS, compara-se o desempenho de alguns compensadores de atraso encontrados na literatura. Para isso, um simulador do sistema de controle do veículo LAURS é desenvolvido com o auxílio de uma ferramenta para Matlab que permite simular os aspectos temporais de um sistema limitado. A partir dos resultados das simulações, incluindo-se o estudo de um cenário, conclue-se que embora os compensadores de atraso melhorem o desempenho do sistema de controle, o custo reduzido de um sistema computacional limitado não justifica a incerteza de desempenho que uma aplicação crítica, como é o caso do veículo submarino não tripulado, apresentará. O resultado das simulações é validado estatisticamente. / This work studies the networked control system of the unmanned underwater vehicle LAURS considering a resource-constrained computer system. At first, delays sources and effects are discussed. The LAURS model is obtained and used for comparison of delay compensation strategies found in the literature. A simulator for the LAURS control system is developed with the aid of a Matlab Toolbox that emulates timing aspects of the limited operating system and network. Considering the simulation results, including a case scenario, it is argued that despite improving performance, the control system with delay compensation strategies remains unpredictable and prone to fail. Therefore, it is not recommended for critical systems such as the unmanned vehicle LAURS, even with the reduced costs of a resource-constrained computer system. The simulation results are statistically validated.