Le but de ce mémoire est de concevoir une nouvelle version du protocole de découverte de services UPnP (Universal Plug and Play) qui pourra fonctionner dans les réseaux ad-hoc. UPnP est un protocole de découverte et de contrôle automatiques de services sur les réseaux fixes filaires et sans fil. Il est auto configurable et basé sur des protocoles standards. Le SEDIRAN (Service Discovery and Interaction with Routing Protocols in Ad-hoc Network) est un protocole de découverte de services dans les réseaux ad-hoc qui est au-dessus du protocole de routage réactif AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector). Dans ce mémoire, nous exposons les différents protocoles de découverte de services dans les réseaux filaires ainsi que la problématique de la découverte de services dans les réseaux ad-hoc et quelques protocoles existants. Puis, nous détaillons le protocole de découverte de services dans les réseaux filaires et sans fil avec points fixes UPnP et qui fait l'objet d'une modification pour étendre son champ d'utilisation dans les réseaux ad-hoc et nous détaillons le protocole de découverte de services dans les réseaux ad-hoc SEDIRAN. Finalement, nous présentons la stratégie, le principe de fonctionnement et le prototype du nouveau protocole de découverte de services dans les réseaux ad-hoc avec le protocole UPnP.

Avec l'avènement de la troisième génération, les réseaux de télécommunications mobiles entrent dans une nouvelle phase de leur évolution, d'un réseau omniprésent axé sur la téléphonie mobile, vers des systèmes de fourniture de services à grande échelle. Ces systèmes doivent permettre à des usagers (éventuellement mobiles) d'accéder à leurs services et leur environnement personnalisés quels que soient le réseau et le terminal qu'ils utilisent. Le constat actuel est que la mise en place de la fourniture de services pour ces systèmes nécessite la conception d'une plate-forme distribuée complexe faisant intervenir des éléments hétérogènes (grand choix de réseaux, plusieurs types de terminaux de capacités différentes, multiples opérateurs réseau et fournisseurs de services, contenus de services hétérogènes, etc.). Par ailleurs, l'évolution des terminaux mobiles (ordinateurs portables, assistants personnels, téléphones portables, etc.) et des réseaux mobiles (émergence des réseaux sans fil) permet le développement d'applications fondées sur la mobilité. L'environnement d'exécution de ces applications doit prendre en compte la variété des équipements et des ressources (ex: bande passante) ainsi que la mobilité de l'utilisateur. De plus, les usagers mobiles veulent pouvoir personnaliser les services et les utiliser de la même manière qu'en environnement fixe et ce, quel que soit le service à traiter et quelles que soient les capacités du terminal utilisé. L'objectif de cette thèse est de donner des éléments de solution à ces problèmes. Elle traite de la découverte et la fourniture de services adaptables dans les environnements mobiles. Elle a pour but de proposer une architecture permettant aux usagers mobiles de découvrir et d'exécuter des services sensibles au contexte de leur exécution. Les services proposés sont adaptés aux préférences de l'usager, aux capacités de son terminal, à sa localisation, et enfin, aux ressources réseau disponibles. Dans un premier temps, nous nous intéressons à l'utilisation des agents mobiles pour la fourniture de services dans les environnements mobiles. Ce modèle, bien adapté aux contraintes des environnements mobiles, s'avère intéressant, principalement, dans les applications qui entraînent la consultation de plusieurs services successifs sur le réseau (ex: visite de plusieurs prestataires de services dans le cadre d'une découverte de services). Par la suite, nous proposons une plate-forme de fourniture de services sensibles au contexte appelée CASP (Context Aware Service Provision). Dans cette plate-forme, la sensibilité au contexte est prise en compte dans les deux phases de fourniture de services suivantes: la découverte de services et l'exécution du service sur le terminal mobile. CASP utilise un mécanisme de découverte de services qui permet à l'usager mobile de personnaliser la fourniture de services et de l'adapter à ses exigences. Ce mécanisme, mis en oeuvre par un élément médiateur entre l'usager mobile et les fournisseurs de services, permet de ne proposer à l'usager que les services qui sont adaptés à ses préférences, aux capacités de son terminal et à sa localisation. L'implémentation de ce mécanisme de découverte de services est basée sur des concepts tels que VHE (Virtual Home Environment) et les profils, et utilise des outils standard tels que XML et CC/PP (Composite Capabilities/ Preference Profiles). La sensibilité au contexte dans la plate-forme CASP est également utilisée pour adapter les services, une fois découverts par l'usager, à leur environnement d'exécution. Cette adaptation est réalisée au moment de l'exécution du service sur le terminal mobile. La solution proposée est basée sur l'utilisation de serveurs intermédiaires (Serveur Proxy) entre le terminal mobile et le fournisseur du service. Un service multimédia a été développé pour valider les concepts proposés dans cette thèse. Enfin, nous terminons par une ouverture sur l'utilisation d'une approche de conception de services à base de composants.

La mise en place de marchés électroniques, perçus comme des places publiques électroniques d'affaires où les partenaires ne se connaissant pas forcément, requiert la mise en place d'une sorte de registre public dans lequel les entreprises offrant un service donné viennent inscrire leurs services, et que les entreprises en quête de services viennent consulter. L'organisme de normalisation OASIS a proposé une norme pour la description et la fouille de services d'entreprises dans un registre public: la norme UDDI (Universal Description Discovery and Integration). Cependant, le type des requêtes supportées par cette norme reste primitif. Par exemple, la norme UDDI n'offre pas de mécanisme qui permette de choisir de manière intelligente un service Web en se basant sur des critères intrinsèques au service; on se base principalement sur des méta-données attribuées par un être humain. Plusieurs chercheurs ont proposé des extensions à UDDI pour supporter des requêtes de recherche plus complexes. Cependant, ces requêtes ne sont pas toujours exécutées au niveau du registre UDDI, et donc ne peuvent pas être partagées. Quand elles sont exécutées sur un registre UDDI, elles font défaut à la norme. Dans cette recherche, nous proposons une plate-forme d'extension générique de registre UDDI qui supporte, 1) l'ajout dynamique de nouvelles requêtes complexes, et 2) la co-existence de requêtes normalisées avec les requêtes étendues. Notre solution consiste en un intermédiaire (broker) qui agit comme un courtier entre les clients et les registres UDDI standards (Mili et al.,2005). Ce courtier peut être configuré à l'exécution pour supporter de nouvelles requêtes. Notre solution a comme avantages, 1) la rétrocompatibilité, et 2) l'extension dynamique. Nous décrivons notre implantation basée sur le registre jUDDI, une implantation de la fondation Apache du registre UDDI et AspectJ, une extension orientée aspect s de Java, développée par la fondation Eclipse™. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Services Web, Découverte et invocation dynamique, Standard UDDI, Extensions UDDI, jUDDI, AspectJ.

Les systèmes autonomes sont des objets mobiles communicants capables de réaliser un certain nombre de tâches sans intervention humaine. Le coût (e.g. argent, poids, énergie) de la charge utile requise pour effectuer certaines missions est parfois trop important pour permettre aux engins d’embarquer la totalité des capacités nécessaires (i.e. capteurs et actionneurs). Répartir ces capacités sur plusieurs entités est une solution naturelle à ce problème. Un tel groupe d’entités constitue une flotte à laquelle il devient nécessaire de fournir un mécanisme de découverte permettant aux différents engins de partager leurs capacités respectives afin de résoudre une mission globale de façon collaborative. Ce mécanisme, outre l’affectation des tâches, doit gérer les conflits et les pannes potentielles qui peuvent survenir à tout moment sur tout engin de la flotte. Fort de ces constations, nous proposons un nouveau mécanisme collaboratif nommé AMiRALE qui apporte une solution aux problèmes ci-dessus pour les flottes hétérogènes d’engins mobiles autonomes. Notre système est entièrement distribué et repose uniquement sur des communications asynchrones. Nous proposonségalement un nouvel outil nommé NEmu permettant de créer des réseaux virtuels mobiles avec un contrôle important sur les propriétés de la topologie du réseau ainsi que sur la configuration des noeuds et des inter-connexions. Cet outil permet la réalisation d’expérimentations réalistes sur des prototypes d’applications réseaux. Enfin, nous proposons une évaluation de notre système collaboratif AMiRALE au travers d’un scénario de nettoyage de parc utilisant une flotte autonome de drones et de robots terrestres spécialisés. / We call autonomous systems, mobile and communicating objects which are able to perform several tasks without any human intervention. The overall cost (including price, weight and energy) of the payload required by some missions is sometimes too important to enable the entities to embed all the required capabilities (i.e. sensors and actuators). This is the reason why it is more suitable to spread all the capabilities among several entities. The team formed by those entities is called a swarm. It then becomes necessary to provide a discovery mechanism built into the swarm in order to enable its members to share their capabilities and to collaborate for achieving a global mission.This mechanism should perform task allocation as well as management of conflicts and failures which can occur at any moment on any entity of the swarm. In this thesis, we present a novel collaborative system which is called AMiRALE for heterogeneous swarms of autonomous mobile robots. Our system is fully distributed and relies only on asynchronous communications. We also present a novel tool called NEmu which enables to create virtual mobile networks with a complete control over the network topology, links and nodes properties. This tool is designed for performingrealistic experimentation on prototypes of network applications. Finally, we present experimental results on our collaborative system AMiRALE obtained through a park cleaning scenario which relies on an autonomous swarm of drones and specialized ground robots.

Le Web d'aujourd'hui représente un espace où les utilisateurs recherchent, découvrent et partagent des informations. Dans ce cadre, les processus de découverte de services Web jouent un rôle fondamental. Un tel processus permet de faire le lien entre des informations publiées par des fournisseurs de services et des requêtes créées par les internautes. Généralement, un tel processus repose sur une recherche " textuelle " ou à base de " mots-clés ". Or, ce type de recherche ne parvient pas à toujours identifier les services les plus pertinents. Notre idée est de concevoir un système plus " intelligent ", permettant d'utiliser, lors du processus de découverte, une base de connaissances associées aux informations, comme c'est le cas pour le Web sémantique. Cette thèse présente un prototype pour la découverte de services Web sémantiques, utilisant des caractéristiques non-fonctionnelles (descriptives) des services. Notre approche emploie le langage OWL-S (Web Ontology Language for Services) pour définir un modèle de description des paramètres non-fonctionnels des services. Ce modèle a pour but de faciliter la découverte de services Web sémantiques. Ce modèle représente le centre de notre contribution, étant utilisé pour la conception des interfaces et des requêtes. Deux interfaces sont développées, l'une s'adressant aux fournisseurs de services, alors que la deuxième interface est conçue pour l'utilisateur final. L'algorithme de recherche présenté dans cette thèse a pour but d'améliorer la précision et la complétude du processus de découverte de services.

Les équipements électroniques envahissent progressivement l'univers quotidien. D'aucuns souhaiteraient que ces équipements puissent intelligemment réagir à l'activité de l'utilisateur afin de l'assister dans ces activités de tous les jours. Le domaine de l'Informatique Pervasive adresse la vision de ce monde naturellement numérique assistant les individus sans être intrusif.<br /><br />Face aux défis de l'Informatique Pervasive dans les réseaux locaux, notamment la distribution, l'hétérogénéité et la dynamique des équipements, cette thèse répond par une ligne de conduite et l'approche logicielle Home SOA. Cette ligne de conduite distingue les situations où les solutions protocolaires sont pertinentes et ramène les autres situations à des problèmes de génie logiciel. Parmi les solutions protocolaires, la proposition d'une interface uniforme de gestion de cycle de vie logiciel dans le Comité de Travail UPnP Device Management est une des contributions importantes. <br /><br />Le Home SOA est l'association de technologies de développement modulaire et d'un ensemble de patrons de conception orientés objets. Au-delà de l'orientation objet, le Home SOA exploite les modèles récents de composants à services et le concept de plateforme de services. Les pilotes orientés service masquent les aspects distribués tout en réifiant la dynamique des entités pervasives sur la plateforme. Les pilotes raffinés adaptent les objets mandataires dans des interfaces à la sémantique du domaine d'application visé. La contextualisation des services de la plateforme alliée à une automatisation de la sélection de service achève de simplifier le développement d'applications pervasives. Le cadriciel est implémenté au-dessus de la plateforme OSGi et est validé par la réalisation d'applications conscientes du contexte et mixant des domaines d'applications distincts dans le réseau domestique.

Cette thèse étudie la découverte de services (composants logiciels, exécutables, librairies scientifiques) sur des plates-formes distribuées à grande échelle. Les approches traditionnelles, proposées pour des environnements stables et relativement petits, s'appuient sur des techniques centralisées impropres au passage à l'échelle dans des environnements géographiquement distribués et instables. Notre contribution s'articule autour de trois axes. 1) Nous proposons une nouvelle approche appelée DLPT (Distributed Lexicographic Placement Table), qui s'inspire des systèmes pair-à-pair et s'appuie sur un réseau de recouvrement structuré en arbre de préfixes. Cette structure permet des recherches multi-attributs sur des plages de valeurs. 2) Nous étudions la distribution des noeuds de l'arbre sur les processeurs de la plate-forme sous-jacente, distribuée, dynamique et hétérogène. Nous proposons et adaptons des heuristiques de répartition de la charge pour ce type d'architectures. 3) Notre plate-forme cible, par nature instable, nécessite des mécanismes robustes pour la tolérance aux pannes. La réplication traditionnellement utilisée s'y avère coûteuse et incapable de gérer des fautes transitoires. Nous proposons des techniques de tolérance aux pannes best-effort fondées sur la théorie de l'auto-stabilisation pour la construction d'arbres de préfixes dans des environnements pair-à-pair. Nous présentons deux approches. La première, écrite dans un modèle théorique à gros grain, permet de maintenir des arbres de préfixes instantanément stabilisants, c'est-à-dire reconstruits en un temps optimal après un nombre arbitraire de fautes. La deuxième, écrite dans le modèle à passage de messages, permet l'implantation d'une telle architecture dans des réseaux très dynamiques. Enfin, nous présentons un prototype logiciel mettant en oeuvre cette architecture et présentons ses premières expérimentations sur la plate-forme Grid'5000.

Lors de la dernière décennie, le nombre d'appareils possédant des capacités sans fil a très fortement augmenté, attirant ainsi le grand public vers les réseaux mobiles sans fil. Nous considérons le cas des réseaux mobiles ad hoc aussi connu sous le nom de MANET (Mobile Ad hoc NETworks). La caractéristique principale des MANETs est la grande dynamicité des nœuds (induite pas le mouvement des utilisateurs), la propriété volatile des transmissions sans fil, le comportement des utilisateurs, les services et leurs utilisations. Cette thèse propose une solution complète pour la découverte de service dans les réseaux ad hoc, de la couche réseau sous-jacente à la découverte de service à proprement dite. La première contribution est le protocole Stable Linked Structure Flooding (SLSF) qui établi une structure basée sur des clusters stable et permet d'obtenir une dissémination efficace qui passe à l'échelle. La seconde contribution est SLSR (Stable Linked Structure Routing) qui utilise la structure de dissémination de SLSF et permet de faire du routage à travers le réseau. En utilisant ces protocoles comme base, nous proposons d'améliorer la découverte de service en prenant en compte le contexte. De plus, nous avons contribué à la simulation réseau en couplant des modèles et des simulateurs de domaines différents qui une fois couplés permettent d'élaborer et la simuler des scénarios riches et variés adaptés aux MANETs. Cette thèse à été réalisé au sein du projet ANR SARAH qui avait pour but le déploiement de service multimédia dans une architecture ad hoc hybride.

Depuis quelques années, des évolutions importantes ont lieu en matière d’infrastructures technologiques. En particulier, la démocratisation des dispositifs mobiles (comme les PCs, Smartphones, Tablettes, etc.) a rendu l’information accessible par le grand public partout et à tout moment, ce qui est l’origine du concept d’informatique ubiquitaire. L’approche classique des systèmes de l’informatique ubiquitaire, qui répondent aux besoins des utilisateurs indépendants les uns des autres, a été bouleversée par l’introduction de la dimension sociale. Ce rapprochement est à l’origine d’une discipline naissante « le pervasive social computing » ou l’informatique socio-pervasive. Les applications socio-pervasives connaissent une véritable expansion. Ces dernières intègrent de plus en plus la notion de communauté. Le succès des applications communautaires se justifie par le but poursuivi par ces dernières qui est de répondre aux besoins des communautés et d’offrir un ‘chez soi’ virtuel, spécifique à la communauté, dans lequel elle va construire sa propre identité et réaliser ses objectifs. Par ailleurs, la notion de communauté représente une source d’informations contextuelles sociales. Elle est, aujourd’hui, au cœur des problématiques de personnalisation et d’adaptation des applications informatiques. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions sous différents aspects les applications informatiques centrées communautés existantes et soulignons un certain nombre de carences au niveau même de la notion de communauté, des modèles de communautés, ou encore des architectures dédiées à ces applications communautaires, etc. Pour remédier à ces défauts, nous proposons trois principales contributions : Un nouveau type de communauté adapté aux exigences des environnements pervasifs qui vient rompre avec les traditionnelles communautés pérennes thématiques : des communautés éphémères, géolocalisées et spontanées (sans contrainte thématique). 
 Un modèle de communauté basé sur les standards du web sémantique pour répondre aux problèmes liés à l’hétérogénéité de conception des communautés. Une architecture dynamiquement reconfigurable pour promouvoir les communautés spontanées en aidant les utilisateurs nomades à intégrer des communautés environnantes et à découvrir les services dédiés. 
Nous montrons la faisabilité de nos propositions pour la conception et le développement d’applications communautaires spontanées grâce au prototype Taldea. Enfin, nous testons les approches proposées de découverte de communauté et de services à travers plusieurs scénarios caractérisés par la mobilité et l’ubiquité. / Advances in technology, in particular the democratization of mobile devices (PCs, smartphones and tablets), has made information accessible to anyone at any time and from anywhere while facilitating the capture of physical contextual data, thereby justifying the growing interest for pervasive computing. The classical approach of pervasive computing has been affected by the introduction of the social dimension. Ubiquitous systems do not meet the needs of users independently from each other but do take into account their social context. Fostering the social dimension has given rise to a fast growing research field called Pervasive Social Computing. Applications in this area are increasingly concerned by communities. The contextual information associated with a community can be harnessed for personalization, adaptability and dynamic deployment of services, which are important factors for Pervasive Computing. A community is considered in our approach as a set of distinct social entities that should be supported with services as a single user is. In this thesis, we look into different aspects of existing centered communities applications and we identify several weaknesses and shortcomings in the notion of community, the community models, and the architecture of communities’ applications. To overcome these shortcomings, we propose three main contributions: A new type of communities that fits better with the requirements of pervasive environments: short- lived, geolocated and spontaneous (without thematic constraint) community. Intuitively, it is the type of community that best matches with circumstantial, accidental, incidental or fortuitous situations. This kind of community has to meet specific needs, which are not taken into account by perennial thematic communities. 
 A model for communities based on semantic web standards to overcome the problem of heterogeneity across definitions and models. The ontological representation allows us to organize and represent social data, to make information searches easier for users and to infer new knowledge. 
 A dynamically reconfigurable architecture for fostering spontaneous communities in order to facilitate the user access to communities, information exchange between community members and service discovery. 
The proposed architecture for community and service discovery have been validated through a prototype called Taldea and have been tested through several scenarios characterized by mobility and ubiquity.

Les travaux de recherche menés autour de la description de services Web utilisent de plus en plus des modèles sémantiques pour fournir une représentation interprétable automatiquement. Toutefois, nous avons décelé des lacunes dans les approches sémantiques actuelles qui engendrent ambiguïté et non pertinence au niveau de l’appariement et de la découverte de services Web. Pour remédier à ces lacunes nous proposons des contributions à la description et à la découverte de services Web sémantiques. En ce qui concerne la description de services, nous avons défini un langage basé sur une recommandation W3C. En plus d’une annotation métier sémantique des éléments d’un service, notre principale contribution à la description sémantique consiste à spécifier la nature de ces annotations en utilisant une ontologie technique que nous avons définie. Cette ontologie met en relation plusieurs concepts sémantiques de services Web que nous avons identifiés dans des approches existantes et intègrera d’autres concepts qu’on définira ultérieurement sans pour autant modifier notre langage de description ou nos techniques d’appariement associées. Nous avons également défini un algorithme d’appariement entre une requête de service et les descriptions des services publiés. Cet algorithme se base sur un appariement entre éléments d’une requête et un service publié et trois techniques d’agrégation des résultats d’appariements élémentaires. L’algorithme tire avantage de la description sémantique que nous avons définie. Il a été mis en œuvre dans un annuaire de services Web sémantiques et a été également comparé aux algorithmes de référence. Les expérimentations montrent clairement l’efficacité de notre approche en termes de temps de réponse et de précision / Researches conducted around Web service description use more and more of semantic models to provide an automatically interpretable representation. However, we identified gaps in current approaches that generate semantic ambiguity and impertinence at Web service matching and discovery. To address these shortcomings we propose contributions about semantic Web service description and discovery. As for the Web services description, we have defined a language based on a W3C Recommendation. In addition to a semantic business annotation of service components, our main contribution about the semantic description is to specify the nature of these annotations using a technical ontology that we have defined. This ontology merges several semantic concepts of web services that we identified in existing approaches and may include other concepts that can be defined later without changing our description language or our matching techniques. We also defined a matching algorithm between a service request and published service descriptions. This algorithm is based on matching between elements of a service request and descriptions of published services. This matching is may be computed by three aggregation techniques of the results of those elements’ matching. The algorithm takes advantage of the semantic description we have defined. It was implemented in a semantic web services registry and was also compared to referenced algorithms. The experiments clearly demonstrate the effectiveness of our approach in terms of response time and precision