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Architecture logicielle pour l'informatique diffuse : modélisation du contexte et adaptation dynamique des services

Miraoui, Moeiz (2009). Architecture logicielle pour l'informatique diffuse : modélisation du contexte et adaptation dynamique des services. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans un système informatique diffus, un ensemble d’équipements informatiques intelligents communiquent et collaborent ensemble en percevant le contexte global et en réagissant proactivement (sans intervention explicite de l'utilisateur) afin de fournir des services adaptés à l'utilisateur et aux applications. Ainsi, dans un système diffus, les équipements doivent être sensibles au contexte. Par conséquent, le contexte constitue un concept clé dans de tels systèmes et exige ainsi une bonne compréhension et utilisation. Ce terme est encore général et vague malgré le grand nombre de définitions proposées. Dans cette thèse, nous présentons une définition orientée service du contexte qui est assez abstraite et qui limite l'ensemble de l’information nécessaire pour réaliser l'adaptation des services. La conception et l’implémentation des systèmes diffus exigent de nouveaux outils logiciels, en particulier des architectures pour appuyer le développement de tels systèmes. Ces outils doivent soutenir les caractéristiques de ces systèmes telles que la mobilité et la sensibilité au contexte. Dans cette thèse, nous proposons une architecture multiagents orientée service pour les systèmes informatiques diffus. L'architecture prend en considération l'aspect dynamique des systèmes diffus. Elle est générique (applicable à une grande variété d'applications) et modulaire cela, favorisant la réutilisabilité. L'architecture a été modélisée en utilisant le formalisme de réseau de Pétri coloré et simulée par l’outil CPN-Tools en se basant sur des scénarios réels de l’informatique diffuse. La première tâche de la conception des applications informatiques diffuses consiste à comprendre le contexte et à établir ses composants. Il doit être modélisé sous une forme appropriée qui favorise son partage entre les équipements et fournit un niveau élevé d'abstraction. Les méthodes les plus intéressantes pour la modélisation de contexte sont celles fondées sur les ontologies. Cependant, la majorité des méthodes existantes échouent à proposer une ontologie générique pour modéliser le contexte. Cela limite leur utilité et les rend spécifiques à un domaine particulier. Dans cette thèse, nous présentons une ontologie de service pour la modélisation du contexte dans un système diffus. La tâche d'adaptation dynamique de services dans un système diffus doit être faite selon le contexte et prendre en considération les ressources limitées des équipements dans un système diffus. Dans cette thèse, nous proposons également deux approches d'adaptation dynamique des services. La première est basée sur l’apprentissage automatique et a été validée par un scénario d'application typique ; la seconde est une nouvelle architecture pour l'adaptation des services qui est sensible au contexte et aux ressources limitées d’un équipement. L'architecture a été modélisée en utilisant le formalisme de réseau de Pétri coloré et simulée par l’outil CPNTools en se fondant sur des Scénarios réels de l’informatique diffuse.

Titre traduit

Software architecture for pervasive computing: context modeling and services adaptation

Résumé traduit

In a pervasive computing system, a set of smart devices communicate and collaborate together by sensing the global context and reacting proactively (without an explicit intervention of the user) in order to provide adapted services to the user and applications. Devices in pervasive system must be context-aware. Thus context is a key concept in such systems and requires a good understanding and use of it. This term is still general and vague in spite of the large number of proposed definitions. In this thesis, we present a service based definition of context that is abstract enough to be used in pervasive computing and limit the set of information required to make service adaptation. The design and implementation of pervasive computing systems requires new software tools, and architectures specifically to support their development. These tools must support characteristics of such systems, such as mobility and context-awareness. In this thesis we propose a multi-agent service oriented architecture for pervasive computing systems. The architecture takes into account the dynamic aspect of pervasive systems. It is more generic (applicable to a large variety of applications) and modular which enhance its reusability. The architecture was modeled using colored Petri net formalism and simulated with the CPN-Tools based on real Scenarios of pervasive computing. The first task of designing pervasive computing applications consists of understanding context and establishes its components. Context must be well understood and modeled in an appropriate form which enhance its sharing between devices and provide a high level of abstraction. The most interesting methods for modeling context are those based on ontology. However the majority of the proposed methods fail in proposing a generic ontology for context which limit their usability and keep them specific to a particular domain. Among contributions of this thesis is the proposition of a new service ontology for context modeling in a pervasive system. This ontology is enough generic, simple and encloses the main concepts of a pervasive computing system. In addition, it enhances the context sharing between devices. Devices of a pervasive computing system must acquire some intelligence which permits them to sense the current context and trigger the appropriate service or provide a service in a better suitable form. The adaptation task must be contextaware and takes into account the limited resources of devices in a pervasive system which is generally hand-held. In this thesis we propose two approaches of dynamic services adaptation in a pervasive system. The first one is based on machine learning and was validated by a typical application scenario. The second one is a new architecture for service adaptation which aware of both context and limited resources of devices. The architecture was modeled using colored Petri net formalism and simulated with the CPN-Tools based on real scenarios of pervasive computing.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie" Bibliogr. : f. [160]-167.
Mots-clés libres: Informatique omniprésente. Architecture logicielle. adaptation, contexte, diffuse, dynamique, modelisation, ontologie, service
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Tadj, Chakib
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Ben Amar, Chokri
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 18 août 2010 19:50
Dernière modification: 12 janv. 2017 01:59
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/69

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