During the last decade, the enormous commercial explosion of the Internet has brought up the exhaustive use of Public Telephone Switched Network (PTSN) communication lines by computers (end-users) from all over the world. As a direct consequence of this explosion, a brand new research field, inside the context of the so-called Queuing Theory, has emerged. In fact, the actual dynamics of LAN/WAN data packets has revealed, statistically speaking, a very interesting hidden behavior. These traffic flows possess an intrinsical scale invariance property; this means that, whatever the observational time scale is, their statistical properties remains almost the same. This constitutes a core property of fractal processes. It is, by far, in sharp contrast with classical traffic assumptions, like those models based on Markovian rules. All measurements and results presented here were based on real LAN/WAN traffic traces gathered at ITA's gateway. Basically, this Thesis covers from how to identify the problem up to how to control it. Many statistical methods, to infer an unbiased and well-defined Hurst parameter are developed. Beside this, a mathematical formulism, to be used in our simulation studies, is presented. An open-loop Call Admission Control (CAC) scheme, based on that mathematical formulism is proposed. This CAC algorithm is confronted against the current ATM Forum's ABR service CAC close-loop algorithm. Furthermore, a pure stochastic simulation analysis of the proposed open-loop CAC algorithm, enhancing its advantages and drawbacks, is shown. From these simulation studies some new results have emerged. Finally, we can stand the following: the Internet explosion gave us the exceptional chance to have a real fractal queueing theory, such an issue has never seen before, however, under certain networking conditions, it can be reduced to the well-known classical Markovian-based queuing theory.

O transporte aéreo e a indústria de sistemas de defesa foram setores pioneiros na utilização de sistemas computacionais críticos, incrementando os níveis de automação nas atividades de controle do espaço aéreo. Com o crescimento desses setores, verificado pela expansão dos números de vôos, volumes de cargas e usuários, assim como pela ampliação e diversidade das operações militares, os sistemas de controle têm assumido maior complexidade técnica, introduzindo novos recursos de automação ou facilidades adicionais de apoio para funções exercidas manualmente. Essa situação tem ampliado a dependência dos serviços prestados, relativamente à disponibilidade dos sistemas computacionais. Diretrizes de projeto e procedimentos operacionais são estabelecidos para manter os níveis de segurança nos casos de falha, no entanto a disponibilidade torna-se parâmetro crítico, na medida em que algumas falhas podem afetar a eficiência nominal da prestação dos serviços. Nesse cenário, este trabalho propõe um modelo para avaliação da disponibilidade de sistemas de controle do espaço aéreo, a partir de recursos de análises da teoria de filas. Inicialmente é citado um modelo geral para análise de disponibilidade de data centers. Em seguida, é apresentada uma extensão do modelo geral para análise da disponibilidade em sistemas de controle do espaço aéreo. Para isso, considerou-se a intervenção humana existente nessa atividade, cujas decisões de controle são exercidas por operadores qualificados (controladores), tanto nas atividades inerentes ao serviço de controle, quanto nos casos de degradação, nos quais os operadores ou técnicos de manutenção assumem alguma tarefa de reparo, decorrente da eventual indisponibilidade de funções do sistema. / Due to the growth in airspace utilization, which can be verified both in terms of the expansions in aerial movements, airports and volumes of transported passengers and cargo, as well as in terms of the expansion of military operations demands and diversity, airspace control activities have been increasing their technical complexity, introducing new features into the existent automation systems or creating additional resources for the automation of some functions previously performed by human operators. This situation has increased the dependence on the availability of the computer systems involved in the services provided by control centers. Project directives and operational procedures are established in order to maintain the safety integrity levels of the systems, in case any failure occurs. However, the availability becomes a critical parameter, once failure events can force an undesirable state of degraded operation, jeopardizing the nominal capacity of the services being performed through any controlled airspace. In this scenario, this work presents an availability model for the computer systems used in airspace control centers, based on analysis from queuing theory. A general model is first presented, referencing a case study that describes the use of queuing models to access the availability of generic data centers. Further considerations are introduced to extend this general model in order to propose its application for the specific computer systems used in airspace control centers, where operational control relies on human activities. In this case, system operation involves intensive use of human-machine interfaces (HMI), for the regular control services provided, and additional technical or operational maintenance activities, occasionally imposed to repair a momentary loss of any function of the system.

Uma série de problemas de filas em sistemas de transportes com picos de tráfego, ou um número finito de elementos no sistema, são usualmente representados pelo modelo de fonte infinita, dadas as dificuldades de utilização do modelo exato de fonte finita. Este trabalho apresenta uma solução alternativa baseada no cálculo de um limitante superior para as probabilidades de equilíbrio do modelo exato de fonte finita, e compara as medidas de desempenho dos sistemas calculadas pelos dois modelos. Mostra-se que para índices de congestionamento menores que um, as diferenças entre estas medidas são tanto menores quanto menor for este índice. A partir destes resultados, compara-se as medidas de desempenho do modelo aproximado proposto com as do modelo de população infinita, para diferentes tamanhos de população e números de servidores. Conclui-se que os modelos conduzem a resultados numéricos muito próximos para uma ampla variação do índice de congestionamento, e que estes resultados são tão melhores quanto maior for o número de servidores no sistema e o número de elementos na população. São também apresentados três estudos de casos comparando os resultados induzidos pelos modelos exato, proposto e usual de fonte infinita, que ilustram a aplicabilidade prática dos resultados deste trabalho em sistemas de transportes. / A set of stochastic queueing problems in transportation systems with traffic peaks, or a finite number of elements in the system, are usually represented by the infinite source model, due to the difficulties of applying the exact finite source model. This study presents an alternative solution based on the upper bound values of the equilibrium probabilities of the exact finite source model, and compares the performance measurements of the two models. It is shown that for congestion factors below one, the smaller the value of the congestion factor, the smaller is the difference between the models. Based on this results the measures of performance of the proposed aproximate model are compared with the results of the usual infinite source model for different population sizes and number of servers. It is concluded that the models lead to very close numerical results for a wide range of congestion factors of the system and that these results are the better the larger is the number of servers and the number of elements in the system. Three case studies ilustrating the pratical applicability of the results of this study to transportation systems are also presented.

Orientador: Nunzio Marco Torrisi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciências da Computação, 2014

O modelo de fila M/M/n+G pode ser usado para descrever o comportamento de uma Central de Atendimento. Nesse modelo as chegadas são Poisson com taxa lambda, o atendimento é exponencialmente distribuído com taxa mi, há n atendentes e os tempos de paciência dos clientes têm distribuição geral. A espera do usuário em fila não pode ultrapassar um tempo (paciência) que tem distribuição G e, se isto ocorrer, ele abandona o sistema. Mandelbaum e Zeltyn [2004] mostraram que existe uma relação linear entre o tempo médio de permanência na fila e a probabilidade de abandono nesses modelos quando a paciência é exponencialmente distribuída. No presente trabalho, estudamos essa relação no caso de distribuiçãao de paciência do tipo mista (com partes discreta e contínua), em que buscamos representar a reação dos usuários às mensagens gravadas reproduzidas periodicamente para aqueles que estão esperando atendimento. Utilizamos duas distribuições de paciência: Exponencial Mista e Uniforme Mista e percebemos que não há uma relação linear entre o tempo médio de espera na fila e a probabilidade de abandono. Observamos que para uma mesma taxa de chegada, o tempo médio de espera na fila é menor para a distribuição de paciência mista quando comparada com a Exponencial ou Uniforme de mesmos parâmetros. Analisamos o que ocorre com essa relação quando alteramos a distribuição do atendimento e percebemos que ela é mais afetada pela média e pelo coeficiente de variação do que pela particular distribuição escolhida para o tempo de serviço. / The M/M/n+G queueing model can be used to describe the behavior of a Call Center. This model has Poisson arrivals with rate lambda, service times are exponentially distributed with rate mi, n agents and the client´s patience time has general distribution. The waiting in line could not exceed a time (patience) which has distribution G, and if it occurs, the client leaves the system. In this models, Mandelbaum and Zeltyn [2004] showed that there is a linear relationship between average waiting time in queue and the probability of abandonment if the distribution of patience is Exponencial. In this work, we study this relationship in the case of patience with mixed distribution (which has discret and continuous parts). Through mixed distributions we try to represent the user´s reaction to recorded messages reproduced periodically when they are waiting for service. We have used Mixed Exponencial and Mixed Uniform distributions and, in both of them, there is not a linear relationship between average waiting time in queue and the probability of abandonment. We observe that for the same arrival rate, the average waiting time in line for mixed distribution is smaller than Exponencial or Uniform distributions with the same parameters. Also, we study the effect on waiting time and abandonment of different distributions of service and we observe that it is more affected by the coeficient of variation and average that by the particular distribution chosen for service.

Uma série de problemas de filas em sistemas de transportes com picos de tráfego, ou um número finito de elementos no sistema, são usualmente representados pelo modelo de fonte infinita, dadas as dificuldades de utilização do modelo exato de fonte finita. Este trabalho apresenta uma solução alternativa baseada no cálculo de um limitante superior para as probabilidades de equilíbrio do modelo exato de fonte finita, e compara as medidas de desempenho dos sistemas calculadas pelos dois modelos. Mostra-se que para índices de congestionamento menores que um, as diferenças entre estas medidas são tanto menores quanto menor for este índice. A partir destes resultados, compara-se as medidas de desempenho do modelo aproximado proposto com as do modelo de população infinita, para diferentes tamanhos de população e números de servidores. Conclui-se que os modelos conduzem a resultados numéricos muito próximos para uma ampla variação do índice de congestionamento, e que estes resultados são tão melhores quanto maior for o número de servidores no sistema e o número de elementos na população. São também apresentados três estudos de casos comparando os resultados induzidos pelos modelos exato, proposto e usual de fonte infinita, que ilustram a aplicabilidade prática dos resultados deste trabalho em sistemas de transportes. / A set of stochastic queueing problems in transportation systems with traffic peaks, or a finite number of elements in the system, are usually represented by the infinite source model, due to the difficulties of applying the exact finite source model. This study presents an alternative solution based on the upper bound values of the equilibrium probabilities of the exact finite source model, and compares the performance measurements of the two models. It is shown that for congestion factors below one, the smaller the value of the congestion factor, the smaller is the difference between the models. Based on this results the measures of performance of the proposed aproximate model are compared with the results of the usual infinite source model for different population sizes and number of servers. It is concluded that the models lead to very close numerical results for a wide range of congestion factors of the system and that these results are the better the larger is the number of servers and the number of elements in the system. Three case studies ilustrating the pratical applicability of the results of this study to transportation systems are also presented.

O transporte aéreo e a indústria de sistemas de defesa foram setores pioneiros na utilização de sistemas computacionais críticos, incrementando os níveis de automação nas atividades de controle do espaço aéreo. Com o crescimento desses setores, verificado pela expansão dos números de vôos, volumes de cargas e usuários, assim como pela ampliação e diversidade das operações militares, os sistemas de controle têm assumido maior complexidade técnica, introduzindo novos recursos de automação ou facilidades adicionais de apoio para funções exercidas manualmente. Essa situação tem ampliado a dependência dos serviços prestados, relativamente à disponibilidade dos sistemas computacionais. Diretrizes de projeto e procedimentos operacionais são estabelecidos para manter os níveis de segurança nos casos de falha, no entanto a disponibilidade torna-se parâmetro crítico, na medida em que algumas falhas podem afetar a eficiência nominal da prestação dos serviços. Nesse cenário, este trabalho propõe um modelo para avaliação da disponibilidade de sistemas de controle do espaço aéreo, a partir de recursos de análises da teoria de filas. Inicialmente é citado um modelo geral para análise de disponibilidade de data centers. Em seguida, é apresentada uma extensão do modelo geral para análise da disponibilidade em sistemas de controle do espaço aéreo. Para isso, considerou-se a intervenção humana existente nessa atividade, cujas decisões de controle são exercidas por operadores qualificados (controladores), tanto nas atividades inerentes ao serviço de controle, quanto nos casos de degradação, nos quais os operadores ou técnicos de manutenção assumem alguma tarefa de reparo, decorrente da eventual indisponibilidade de funções do sistema. / Due to the growth in airspace utilization, which can be verified both in terms of the expansions in aerial movements, airports and volumes of transported passengers and cargo, as well as in terms of the expansion of military operations demands and diversity, airspace control activities have been increasing their technical complexity, introducing new features into the existent automation systems or creating additional resources for the automation of some functions previously performed by human operators. This situation has increased the dependence on the availability of the computer systems involved in the services provided by control centers. Project directives and operational procedures are established in order to maintain the safety integrity levels of the systems, in case any failure occurs. However, the availability becomes a critical parameter, once failure events can force an undesirable state of degraded operation, jeopardizing the nominal capacity of the services being performed through any controlled airspace. In this scenario, this work presents an availability model for the computer systems used in airspace control centers, based on analysis from queuing theory. A general model is first presented, referencing a case study that describes the use of queuing models to access the availability of generic data centers. Further considerations are introduced to extend this general model in order to propose its application for the specific computer systems used in airspace control centers, where operational control relies on human activities. In this case, system operation involves intensive use of human-machine interfaces (HMI), for the regular control services provided, and additional technical or operational maintenance activities, occasionally imposed to repair a momentary loss of any function of the system.

In this dissertation thesis I focus on the overview of some outstanding international clarinet competitions, their repertory, and compositions written to order for the given competition. The itemization of compositions I enriched by the characteristics and analysis of some compositions focused on the difficulty and appearance of contemporary clarinet techniques. Last but not last, I write about the establishment, history, and point of each competition and their contribution to young talented musicians.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-02-15T08:18:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 975311 bytes, checksum: 2370ab5f5a769402c498fc4adcc292cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T08:18:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 975311 bytes, checksum: 2370ab5f5a769402c498fc4adcc292cb (MD5) Previous issue date: 2015-09-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O provimento de segurança pública é uma questão de grande relevância na administração pública e que interfere diretamente na qualidade de vida das pessoas. Dentre vários fatores que podem tornar uma sociedade mais ou menos segura, está a boa organização e o uso das forças policiais. Este trabalho apresenta uma abordagem computacional baseada em técnicas de Pesquisa Operacional para o problema de alocação de forças policiais em uma área urbana. Tal problema consiste em determinar onde unidades policiais, a pé ou em algum veículo, devem ser posicionadas de forma a prover uma cobertura eficiente de uma área, de acordo com critérios pré-determinados. São apresentados dois modelos matemáticos para descrever o problema. O primeiro é um modelo determinístico baseado no modelo de cobertura máxima gradual e no modelo de cobertura máxima com restrições de obrigatoriedade de proximidade. Ele aparece em duas versões, com poucas diferenças entre si, sendo a última mais rápido de ser resolvido por softwares de otimização inteira-mista, tal como o CPLEX. Além da solução exata, foram propostos algoritmos baseados em simulated annealing e busca tabu para resolução de grandes instâncias. O segundo modelo é estocástico, baseado na teoria das filas, no Modelo De Filas em Hipercubo (Hypercube Queuing Model ), no MERLP(Maximal Expected Response Location Problem) e no primeiro modelo. Para este modelo, foi proposta uma heurística baseada no VND (Variable Neighborhood Descent), com inicialização por busca tabu. / The public security provision is a matter of great importance in public administration that directly affects the quality of life. Among many factors that can turn a society a more or less safe, is the good organization and use of police forces. This work presents a computational approach based on Operations Research techniques to the problem of police forces allocation in an urban area. Such problem is to define where police units, on foot or in a vehicle, should be positioned to provide efficient coverage of an area, according to predetermined criteria. Two mathematical models are presented to describe the problem. The first is a deterministic model based on gradual maximum coverage model and maximum coverage model with proximity mandatory restrictions. It appears in two versions, with few differences between them, and the last is faster to be solved by a mixed-integer optimization software, such as CPLEX. Besides the exact solution we have proposed algorithms based on simulated annealing and tabu search for solving large instances. The second model is stochastic, based on queuing theory, the Hypercube Queuing Model, the MERLP (Maximal Expected Response Location Problem) and the first model. For this mo- del, a heuristic based on VND (Variable Neighborhood Descent) was proposed, using a tabu search to provide a initial solution.

No presente trabalho, estudamos alguns sistemas de partículas interagentes que podem ser vistos como modelos simples de fluxo de tráfego, a saber: O Processo de Hammersley-Aldous-Diaconis e o Processo de Exclusão. Exploramos suas representações como modelos de crescimento no plano. Ênfase é dada aos casos em que há mais de um tipo de partícula, aos processos multiclasses e às suas relações com modelos de filas. Analogia entre os modelos é usada para provar os resultados. Por fim, damos uma nova prova para o cálculo da variância assintótica reescalonada do fluxo de partículas de segunda classe no processo de Hammersley multiclasse em equilíbrio. / In the present work we study the following interacting particle systems which can be seen as simple models of traffic flow: The Hammersley-Aldous-Diaconis Process and the Exclusion Process. We explore the related growth models in the plane. Focus is given to cases where there are more than one kind of particles, to the multitype processes and to their relations with queue models. Analogy between the models is used to prove the results. At last, we give a new proof for the calculation of the asimptotic flux of second class particles in the Multiclass Hammersley process in equilibrium.