L'objectif de cette thèse est d'apporter une réponse à la problématique d'adaptation automatique et dynamique des services numériques au sein des réseaux du futur (NGN). Pour cela, notre contribution s'articule autour d'un intergiciel qui prend en charge les fonctions de gestion du contexte pour les services numériques ; ceci pour permettre l'émergence de services numériques sensibles au contexte dans les réseaux du futur. L'originalité de ces travaux dans les NGN se situe dans le modèle de conception pour des services numériques sensibles au contexte où l'on découple la logique métier du service numérique de la logique de gestion du contexte. Plus spécifiquement nous définissons la notion de signature de contexte, propre à chaque service numérique, qui permet d'identifier les situations d'usage du service numérique et accompagne l'intergiciel dans le choix de la modalité d'exécution la plus performante. Elle est liée au service numérique sensible au contexte dès sa conception. Lors du déploiement du service dans le serveur d'applications, la signature de contexte est désolidarisée de la logique métier et se voit insérée dans la base de connaissance de l'intergiciel. La signature fait ainsi le lien entre l'intergiciel et le service numérique. Elle permet d'activer l'ensemble des fonctions de traitement du contexte que nous avons modélisées sous la forme d'une chaîne de traitement du contexte. Cette approche assure une séparation des deux logiques qui composent un service numérique sensible au contexte. Les concepteurs de tels services peuvent alors se concentrer sur le développement de la logique métier sans se soucier des fonctions de gestion du contexte

L’objectif de cette thèse est d’apporter une réponse à la problématique d’adaptation automatique et dynamique des services numériques au sein des réseaux du futur (NGN). Pour cela, notre contribution s’articule autour d’un intergiciel qui prend en charge les fonctions de gestion du contexte pour les services numériques ; ceci pour permettre l’émergence de services numériques sensibles au contexte dans les réseaux du futur. L’originalité de ces travaux dans les NGN se situe dans le modèle de conception pour des services numériques sensibles au contexte où l’on découple la logique métier du service numérique de la logique de gestion du contexte. Plus spécifiquement nous définissons la notion de signature de contexte, propre à chaque service numérique, qui permet d’identifier les situations d’usage du service numérique et accompagne l’intergiciel dans le choix de la modalité d’exécution la plus performante. Elle est liée au service numérique sensible au contexte dès sa conception. Lors du déploiement du service dans le serveur d’applications, la signature de contexte est désolidarisée de la logique métier et se voit insérée dans la base de connaissance de l’intergiciel. La signature fait ainsi le lien entre l’intergiciel et le service numérique. Elle permet d’activer l’ensemble des fonctions de traitement du contexte que nous avons modélisées sous la forme d’une chaîne de traitement du contexte. Cette approche assure une séparation des deux logiques qui composent un service numérique sensible au contexte. Les concepteurs de tels services peuvent alors se concentrer sur le développement de la logique métier sans se soucier des fonctions de gestion du contexte / The era of fixed-mobile convergence is imminent, thanks to the Next Generation Network (NGN) paradigm. Such approaches encompass converged networks where users can use any kind of terminals and network access technologies.An utmost issue for NGN is to provide multimodal digital services, since the user’s terminal or network access are expected to change over time during his own session. This means services must be able to shift from one form of service delivery to another according to context updates. We propose to implement context awareness for digital services in NGNs by providing context-awareness to application servers hosted in a NGN. These services running on applications servers (AS) are consumed through a network using the client-server paradigm. In this situation, the context is composed of information about the network and features of the end-user terminal. We explain and implemente a novel architecture that makes AS taking into account the context-awareness of the digital service they host. The architecture employs application ontology in order to monitor the applications’ context. Moreover, when a new context-aware application is deployed on the application server, its context-logic (a set of SWRL rules which rely the domain ontology called context signature) is extracted from the application bundle. Each SWRL rule encodes a context-aware threshold for the application. When a rule is triggered at runtime, the application server notifies the application, so that the application change its service delivery modality, as the current context favors another service delivery modality different than the current one

Les applications réactives et sensibles au contexte sont des applications intelligentes qui observent l’environnement (ou contexte) dans lequel elles s’exécutent et qui adaptent, si nécessaire, leur comportement en cas de changements dans ce contexte, ou afin de satisfaire les besoins ou d'anticiper les intentions des utilisateurs. La recherche dans ce domaine suscite un intérêt considérable tant de la part des académiques que des industriels. Les domaines d'applications sont nombreux: robots industriels qui peuvent détecter les changements dans l'environnement de travail de l'usine pour adapter leurs opérations; systèmes de contrôle automobiles pour observer d'autres véhicules, détecter les obstacles, ou surveiller le niveau d'essence ou de la qualité de l'air afin d'avertir les conducteurs en cas d'urgence; systèmes embarqués monitorant la puissance énergétique disponible et modifiant la consommation en conséquence. Dans la pratique, le succès de la mise en œuvre et du déploiement de systèmes sensibles au contexte dépend principalement du mécanisme de reconnaissance et de réaction aux variations de l'environnement. En d'autres termes, il est nécessaire d'avoir une approche adaptative bien définie et efficace de sorte que le comportement des systèmes peut être modifié dynamiquement à l'exécution. En outre, la concurrence devrait être exploitée pour améliorer les performances et la réactivité des systèmes. Tous ces exigences, ainsi que les besoins en sécurité et fiabilité constituent un grand défi pour les développeurs.C’est pour permettre une écriture plus intuitive et directe d'applications réactives et sensibles au contexte que nous avons développé dans cette thèse un nouveau langage appelé INI. Pour observer les changements dans le contexte et y réagir, INI s’appuie sur deux paradigmes : la programmation événementielle et la programmation à base de règles. Événements et règles peuvent être définis en INI de manière indépendante ou en combinaison. En outre, les événements peuvent être reconfigurésdynamiquement au cours de l’exécution. Un autre avantage d’INI est qu’il supporte laconcurrence afin de gérer plusieurs tâches en parallèle et ainsi améliorer les performances et la réactivité des programmes. Nous avons utilisé INI dans deux études de cas : une passerelle M2M multimédia et un programme de suivi d’objet pour le robot humanoïde Nao. Enfin, afin d’augmenter la fiabilité des programmes écrits en INI, un système de typage fort a été développé, et la sémantique opérationnelle d’INI a été entièrement définie. Nous avons en outre développé un outil appelé INICheck qui permet de convertir automatiquement un sous-ensemble d’INI vers Promela pour permettre un analyse par model checking à l’aide de l’interpréteur SPIN. / Context-aware pervasive computing has attracted a significant research interest from both academy and industry worldwide. It covers a broad range of applications that support many manufacturing and daily life activities. For instance, industrial robots detect the changes of the working environment in the factory to adapt their operations to the requirements. Automotive control systems may observe other vehicles, detect obstacles, and monitor the essence level or the air quality in order to warn the drivers in case of emergency. Another example is power-aware embedded systems that need to work based on current power/energy availability since power consumption is an important issue. Those kinds of systems can also be considered as smart applications. In practice, successful implementation and deployment of context-aware systems depend on the mechanism to recognize and react to variabilities happening in the environment. In other words, we need a well-defined and efficient adaptation approach so that the systems' behavior can be dynamically customized at runtime. Moreover, concurrency should be exploited to improve the performance and responsiveness of the systems. All those requirements, along with the need for safety, dependability, and reliability pose a big challenge for developers.In this thesis, we propose a novel programming language called INI, which supports both event-based and rule-based programming paradigms and is suitable for building concurrent and context-aware reactive applications. In our language, both events and rules can be defined explicitly, in a stand-alone way or in combination. Events in INI run in parallel (synchronously or asynchronously) in order to handle multiple tasks concurrently and may trigger the actions defined in rules. Besides, events can interact with the execution environment to adjust their behavior if necessary and respond to unpredictable changes. We apply INI in both academic and industrial case studies, namely an object tracking program running on the humanoid robot Nao and a M2M gateway. This demonstrates the soundness of our approach as well as INI's capabilities for constructing context-aware systems. Additionally, since context-aware programs are wide applicable and more complex than regular ones, this poses a higher demand for quality assurance with those kinds of applications. Therefore, we formalize several aspects of INI, including its type system and operational semantics. Furthermore, we develop a tool called INICheck, which can convert a significant subset of INI to Promela, the input modeling language of the model checker SPIN. Hence, SPIN can be applied to verify properties or constraints that need to be satisfied by INI programs. Our tool allows the programmers to have insurance on their code and its behavior.