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Phase noise modeling and characterization of a self-started VCSEL-based harmonic frequency generator (SVHFG)
No full textThis article presents the experimental characterization of the first self-started closed-loop system for the generation of microwave harmonics using a long-wavelength VCSEL modulated in a gain-switched regime. A 15-GHz microwave signal is generated with a phase noise of −104 dBc/Hz at 10 kHz from the carrier when the fundamental frequency is GHz. The side-mode suppression ratio (SMSR) for all the microwave frequencies generated is higher than 30 dB. We propose a predictive model to estimate the phase noise of the fundamental oscillating frequency, considering the noise contributions of each loop component. Several simulation scenarios are included to demonstrate the significant influence of the electrical power, the laser frequency noise, and the optical fiber dispersion over the phase noise performance. We also present the carrier-to-noise ratio deterioration of the microwave harmonics distributed through an optical fiber link
Network community structure and resilience to localized damage : application to brain microcirculation
Get PDFIn cerebrovascular networks, some vertices are more connected to each other than with the rest of the vasculature, defining a community structure. Here, we introduce a class of model networks built by rewiring Random Regular Graphs, which enables reproduction of this community structure and other topological properties of cerebrovascular networks. We use these model networks to study the global flow reduction induced by the removal of a single edge. We analytically show that this global flow reduction can be expressed as a function of the initial flow rate in the removed edge and of a topological quantity, both of which display probability distributions following Cauchy laws, i.e. with large tails. As a result, we show that the distribution of blood flow reductions is strongly influenced by the community structure. In particular, the probability of large flow reductions increases substantially when the community structure is stronger, weakening the network resilience to single capillary occlusions. We discuss the implications of these findings in the context of Alzheimers Disease, in which the importance of vascular mechanisms, including capillary occlusions, is beginning to be uncovered. Statement of significance: “Occlusions of capillary vessels, the smallest blood vessels in the brain, are involved in major diseases, including Alzheimers Disease and ischemic stroke. To better understand their impact on cerebral blood flow, we theoretically study the vessel network response to a single occlusion. We show that the reduction of blood flow at network scale is a function of the initial blood flow in the occluded vessel and of a topological quantity, both of which have broad distributions, that is, with significant probabilities of extreme values. Using model networks built from Random Regular Graphs, we show that the presence of communities in the network (subparts more connected to each other than with the rest of the vasculature) yield a broader distribution of the topological quantity. This weakens the resilience of brain vessel networks to single capillary occlusions, which may contribute to the pathogenicity of capillary occlusions in the brain
A short course on TITOP models for space system modelling
Get PDFThe Two-Input Two-Output Port model approach was proposed as a general tool to model flexible multi-body systems with varying parameters. The associated MAT-LAB/SIMULINK toolbox (SDTlib) now includes some tutorials for space system engineer training. This paper focuses on the well-known spring-mass systems to illustrate the main properties of this approach before to consider the 6 degrees of freedom case
Determination of residual stress gradient in a Ti-stabilized austenitic stainless steel cladding candidate after carburization in liquid sodium at 500 °C and 600 °C
Get PDFNon-destructive residual stress profile measurement with a micrometric depth resolution within the depth of carburized Ti-stabilized stainless steel cladding candidate was carried out by high-energy X-ray diffraction. The samples were carburized in carburizing nuclear liquid sodium at 500 °C and 600 °C for 1000 h. The full residual stress tensor profile was determined thanks to the estimation of the strain-free lattice parameter evolution using the carbon concentration profile measured by electron probe microanalysis and thermodynamic simulation. For the sample carburized at 500 °C, the residual stress genesis was governed by the carbon concentration within the steel and the formation of expanded austenite. For the sample carburized at 600 °C, the residual stress profile in the austenitic matrix depended on the precipitation of M23C6 carbide. Stress relaxation was observed in the intragranular carburization zone. For the two temperatures, compressive residual stresses developed in the carburized zone and tensile stresses developed in the rest of the sample
Etude d'une paire de virus influenza aviaires faiblement et hautement pathogènes de sous-type H5N8 (Clade 2.3.4.4 groupe B): pathogénie et interaction intra-hote lors de co-infection chez le poulet et le canard
Get PDFLes virus influenza aviaires hautement pathogènes (VIAHP) sont responsables d’une mortalité importante et de lourdes pertes économiques au sein de la filière volaille. Lors de la crise sanitaire de 2016-2017 en France (H5N8 HP), une mortalité aiguë associée ou non à des troubles respiratoires chez les galliformes et des troubles neurologiques chez les ansériformes sont observés. Des poulets et canards sont infectés expérimentalement par une souche virale isolée lors de cette crise afin d’explorer la pathogénie de ces virus et de déterminer l’origine de ces différences cliniques. Les résultats montrent chez les galliformes mourants une charge virale importante dans les poumons, associée à des pneumonies interstitielles marquées, sans lésion encéphalique. Les ansériformes mourants présentent quant à eux une charge virale importante dans l’encéphale, associée à des encéphalites, sans lésion pulmonaire. Les observations effectuées sur le terrain ont donc été reproduites expérimentalement dans des conditions où la souche virale, l’âge des animaux et l’environnement sont identiques entre galliformes et ansériformes. Un VIAHP est issu de mutations génétiques d’une souche faiblement pathogène (FP). Par la suite, il peut y avoir ou non émergence de la souche HP. Des co-infections VIAHP et VIAFP apparentés sont réalisées sur les deux espèces afin de mimer une situation d’émergence et d’étudier l’interaction entre ces deux souches au sein de l’hôte. Une nette compétition entre les deux souches est observée chez les ansériformes tandis qu’une tendance à la synergie se dégage chez les galliformes. Ces résultats suggèrent que le VIAHP a un avantage sélectif plus important chez le poulet que chez le canard et soutiennent l’hypothèse selon laquelle l’émergence de souche HP serait plus facilitée chez les galliformes que chez les ansériformes
Application du chiffrement homomorphe à la protection de la vie privée
Get PDFLe chiffrement homomorphe est une primitive cryptographique permettant de réaliser des opérations arithmétiques sur des données chiffrées. Grâce à celui-ci il est possible de confier des calculs à un agent externe, sans que les données traitées ou les résultats obtenus ne soient accessibles à cet agent. Ainsi il est possible de réaliser des protocoles améliorant la protection de la vie privée dans de nombreux domaines. La découverte de schémas de chiffrement homomorphe relativement efficaces, en général fondés sur les réseaux euclidiens, permet d'envisager des applications intéressantes à un coût calculatoire acceptable. Cette thèse s'attelle dans un premier temps à étudier les principales implémentations rendues publiques de ces schémas, notamment en comparant leur performance. L'étude des librairies FV-NFLlib, SEAL et HElib permet de choisir celle donnant des résultats optimaux en fonction de la situation. Un domaine d'application primordial de la protection de la vie privée est celui des données génomiques. Il est crucial de protéger ces données puisqu'elles sont liées aux individus et soulèvent des problèmes de vie privée qui sont difficiles à contourner. Nous proposons un protocole permettant d'externaliser les données génomiques chiffrées vers un serveur tout en ayant la possibilité de tester la présence d'un élément (une mutation) et ce de manière privée. Le protocole est basé sur un retrait d'information privée et est efficace d'un point de vue consommation mémoire et performance temporelle. Les techniques utilisées permettent une protection de la vie privée optimale. D'autres opérations sont importantes sur les données génomiques, notamment l'étude de la corrélation entre certaines données. Nous montrons la possibilité de réaliser une solution permettant de calculer un ensemble maximal de manière privée entre un élément et une base de données. La profondeur multiplicative du protocole est trop importante pour utiliser les schémas classiques, c'est pourquoi nous avons exploité TFHE. Pour finir, nous avons mis en place un algorithme permettant de détecter une fraude lors d'un paiement en ligne en utilisant le calcul homomorphe. Cet algorithme permet de prédire si un paiement est potentiellement frauduleux sans apprendre les informations de ce paiement
Prévention de l'anxiété chez les chiens places en refuge : étude bibliographique pour l'élaboration de directives destinées aux refuges
Get PDFEn France, les abandons d’animaux sont nombreux chaque année. Ils conduisent au logement de beaucoup de chiens en refuge, parfois pour des périodes prolongées. Ceci constitue un changement majeur dans leur mode de vie et leurs habitudes. Dans ce travail, nous montrons que le séjour en refuge provoque l’apparition d’une anxiété chez l’espèce canine, qui représente un obstacle au bienêtre et à l’équilibre comportemental des animaux Nous proposons ici une liste de directives, fondées sur les données récoltées dans la littérature scientifique, à appliquer en refuge pour prévenir l’apparition d’anxiété chez le chien. Ces directives comprennent des recommandations sur les conditions d’hébergement, des méthodes d’enrichissement du milieu social et physique, ainsi que des conseils sur l’alimentation et le recours à certaines thérapies douces. La propagation de ces informations auprès des associations de protection animale pourrait participer à adoucir le séjour de leurs pensionnaires
Suivi du statut hydrique de la vigne par télédétection hyper et multispectrale
Get PDFL’évolution du climat dans le sud de l’Europe conduit à une hausse des températures et une baisse des précipitations pendant l’été. Cette évolution entraîne des contraintes hydriques de plus en plus importantes pour la vigne, obligeant les régions viticoles du sud de la France à réfléchir à des solutions pour conserver leur production. Un enjeu pour la filière est de pouvoir déterminer facilement les parcelles ou régions souffrant de stress hydrique. Dans une zone d’AOC par exemple, cela peut aider à justifier les demandes d’autorisation d’irrigation auprès de l’INAO. Il est également question de mieux gérer la ressource en eau pour la diriger vers les zones qui en ont le plus besoin. Quantifier et suivre le statut hydrique de la vigne permettrait également d’accélérer les réflexions sur l’évolution des pratiques culturales dans ces zones (gestion de l’inter-rang, date de récolte, encépagement. . . ). La télédétection est un outil parfaitement adapté pour répondre à cet enjeu. Le stress hydrique provoque une modification des caractéristiques biophysiques et biochimiques du tissu des plantes, qui se traduit dans la plupart des cas par une modification de leurs propriétés optiques. De plus, l’arrivé des deux satellites Sentinel-2 permet aujourd’hui un suivi de la végétation avec une revisite théorique tous les 5 jours à moindre coût. Ce travail de thèse est orienté autour de plusieurs axes de recherche (thématique et méthodologique) pour arriver à construire et mettre en place un service opérationnel. Dans un premier temps, il fallait comprendre comment s’expriment les symptômes physiologiques du stress hydrique, et, à l’aide de mesures hyperspectrales de référence, caractériser les gammes de longueurs d’onde où des modifications spectrales peuvent être observées. Par la suite, il était nécessaire de vérifier si cette connaissance est transposable aux mesures acquises par les capteurs des satellites actuellement en service et notamment Sentinel-2. Ce travail s’est appuyé sur des jeux de données uniques, combinant à la fois mesures de terrain (sur 3 ans dans 36 parcelles) et observations multispectrales et hyperspectrales. Cette étude a fait ressortir le domaine SWIR pour accéder à la teneur en eau des feuilles mais a également permis de confirmer l’utilité des bandes Red-Edge et NIR pour caractériser l’impact du contenu en eau sur la structure de la feuille et sur son contenu en chlorophylle. Un modèle de prédiction du statut hydrique de la vigne a été mis en place à partir des bandes 4 (Rouge), 6 (Red-Edge), 8a (NIR) et 12 (SWIR) de Sentinel-2. Ce modèle a pu être testé en 2020 sur des parcelles de 5 domaines viticoles, et de nombreux échanges réguliers ont eu lieu avec les viticulteurs pour vérifier la cohérence des résultats au niveau spatial et temporel. Ces premiers retours sont plus qu’encourageant pour la mise en place d’un outil opérationnel de suivi du statut hydrique de la vigne à partir des images Sentinel-2. Les derniers tests sont en cours pour intégrer le modèle dans une plateforme de traitement et de distribution de données automatique au sein de l’entreprise partenaire (TerraNIS). Une première phase de distribution pré-opérationnelle du service est prévue pour l’été 2021. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont donc permis de mettre en lumière les domaines spectraux affectés par les variations de potentiel de tige de la vigne, de valider l’utilisation de Sentinel-2 comme outil de suivi temporel et spatial du statut hydrique de la vigne et de proposer les outils et algorithmes qui permettront à TerraNIS de proposer un service d’intérêt pour l’ensemble de la filière
Multi-physics Large-Eddy Simulation of methane oxy-combustion in Liquid Rocket Engines
Get PDFCombustion in Liquid Rocket Engines (LRE) happens in extreme conditions which imply several multi-physics phenomena. For this reason, numerical simulation is used to predict and thus to optimize the engine performances and lifetime. In particular this thesis focuses on two main aspects: turbulent oxy-combustion in diffusion flames of methane at high pressure, and prediction of wall heat transfers. The Large Eddy Simulation (LES) code AVBP of CERFACS is used. Despite its lower performances, methane is now preferred to hydrogen for future LRE because of its reduced cost and its practicality both for in terms of usage and storage. For numerical simulation, this propellant raises new questions about how to ignite and stabilize the flame. To do so, developing realistic chemistry is a key step. Reduced finite rate chemistry schemes with about 15 species are derived and tested for high pressure and highly strained counterflow diffusion flames. However, even reduced kinetic schemes are still expensive in the context of industrial LES simulations. Therefore a new integration method for the chemical source terms is proposed in order to run reactive simulations closer to the flow time step. It is found that significant computational cost is spared, while keeping the same result accuracy compared to the classical integration. Finally, in order to develop future turbulent diffusion flame modeling, a study on how the mesh resolution impacts diffusion flames is also performed. The development of reduced chemistry allows to study precisely the influence of chemical reactions at the near-wall region in LRE conditions on the wall heat flux. Periodic turbulent channels are computed to compare the resolved and non-resolved turbulent boundary layer, with or without chemical reactions. Results show that the near-wall reactions may have a real impact on wall heat flux, and that wall models should take into account this effect in the context of wall-modeled LES. Another study is conducted to determine the impact of the coupling between the sub-grid scale model and the wall-law on the wall fluxes prediction. It is shown that the amount of turbulent viscosity at the near-wall region greatly changes the fluxes. A stochasticbased model is proposed in the case of isothermal simulations, in order to improve the results for two common LES sub-grid scale models, WALE and Sigma. The developed models and analyses of those test cases are then used for the LES simulation of two test rigs: the supercritical 5- injectors GCH4/GOx from ONERA and the subcritical single-injector GCH4/LOx from TUM. Their study particularly focuses on the flame behavior and the wall heat flux comparison with experiment
Répartition de flux dans les réseaux de contenu, application à un contexte satellite
Get PDFAvec l'apparition de service de vidéo à la demande tel que Netflix, l'utilisation du streaming a explosé ces dernières années. L'important volume de données engendré oblige les opérateurs réseaux à définir et utiliser de nouvelles solutions. Ces solutions même si elles restent fondées sur la pile IP, cherchent à contourner la communication point à point entre deux hôtes (CDN, P2P, ...). Dans cette thèse, nous nous intéressons à une nouvelle approche, l'Information Centric Networking, qui cherche à déconstruire le modèle d'IP en se focalisant sur le contenu recherché. L'utilisateur indique ainsi au réseau qu'il souhaite obtenir une donnée et le réseau s'occupe de lui rapatrier ce contenu. Avec la pile IP, un hôte peut envoyer un message à un autre hôte. Il faut monter au niveau applicatif pour qu'un utilisateur puisse récupérer un contenu. Parmi les nombreuses architectures proposées dans la littérature, Named Data Networking (NDN) nous semble l'architecture la plus mature. Pour que NDN soit une réelle opportunité pour Internet, il lui faut offrir une meilleure Qualité d’Expérience (QoE) aux utilisateurs tout en utilisant efficacement les capacités des réseaux. C’est le coeur de cette thèse : proposer une solution à NDN pour gérer au mieux la satisfaction des utilisateurs. Pour des contenus tels que de la vidéo, le débit est crucial. C’est pourquoi nous avons pris le parti de maximiser ce dernier pour maximiser la QoE. Les nouvelles opportunités offertes par les NDN, telles que le multi-chemin et la mise en cache, nous ont permis de redéfinir la notion de flux dans ce paradigme. Avec cette définition et la possibilité d'effectuer du traitement sur chaque noeud du réseau, nous avons décidé de voir le problème classique du contrôle de congestion comme la recherche d'une répartition équitable des flux. Pour que la QoE des utilisateurs soit optimale, cette répartition devra répondre au mieux aux demandes. Cependant, comme les ressources du réseau ne sont pas infinies, des compromis doivent être faits. Pour cela, nous avons décidé d'utiliser le critère d'équité Max-Min qui permet d'obtenir un équilibre de Pareto où l'augmentation d'un flux ne peut se faire qu'au détriment d'un autre flux moins privilégié. L'objectif de cette thèse a ensuite été de proposer une solution au problème nouvellement formulé. Nous avons donc conçu Cooperative Congestion Control, une solution distribuée ayant pour but de répartir les flux équitablement sur le réseau. Elle se base sur une coopération de chacun des noeuds où les besoins des utilisateurs sont transmis jusqu'aux fournisseurs de contenu et où les contraintes du réseau sont ré-évaluées localement et transmises jusqu'aux utilisateurs. L'architecture de notre solution est générique et est composée de plusieurs algorithmes. Nous proposons quelques implantations de ceux-ci et montrons que même si un équilibre de Pareto est obtenu, seule une équité locale est atteinte. En effet, par manque d'information, les décisions prises par les noeuds sont limitées. Nous avons aussi éprouvé notre solution sur des topologies comprenant des liens satellites (proposant de hauts délais). Grâce à l'émission des Interests régulée par notre solution, nous montrons que ces hauts délais, et contrairement aux solutions de l'état de l'art, n'ont que très peu d'impacts sur les performances de CCC