L'émergence des technologies sans fil et l'ubiquité des dispositifs mobiles ont introduit le concept des environnements pervasifs. Dans ces environnements, les tâches d'un utilisateur peuvent être exécutées en utilisant des composants déployés sur des dispositifs ayant des capacités différentes. Un paradigme approprié pour la construction de ces tâches est le Service-Oriented Architecture (SOA). En utilisant l'architecture SOA, les tâches d'un utilisateur sont représentées par un assemblage de composants abstraits (les services), sans préciser leurs implémentations, d'où la nécessité de résoudre les services en composants concrets. La résolution d'une tâche implique la sélection automatique des composants concrets à travers différents dispositifs de l'environnement d'exécution. Pour ceci, nous présentons une approche qui permet à chaque service d'une tâche de l'utilisateur, la sélection du meilleur dispositif et composant en tenant compte des préférences de l'utilisateur, des capacités des dispositifs, des besoins des services et des préférences des composants. En raison de la dynamicité des environnements pervasifs, nous nous sommes intéressés aussi à la continuité d'exécution des tâches de l'utilisateur dans ces environnements. Pour cet objectif, nous présentons une approche qui permet aux composants de surveiller localement ou à distance les changements de propriétés fournies par d'autres composants. Nous avons également considéré l'adaptation des tâches de l'utilisateur en proposant une première approche de re-sélection partielle de dispositifs et de composants. Nous proposons aussi une approche d'adaptation structurelle par l'injection des patrons d'adaptation, qui offrent un comportement extra-fonctionnel. Nous avons conçu l'architecture d'un middleware permettant la résolution des tâches, le monitoring de l'environnement et l'adaptation des tâches. Nous donnons quelques éléments d'implémentation des composants du middleware et nous présentons des résultats d'évaluation / The proliferation of small devices and the advancements in various technologies have introduced the concept of pervasive environments. In these environments, user tasks can be executed by using the deployed components provided by devices with different capabilities. One appropriate paradigm for building user tasks for pervasive environments is Service-Oriented Architecture (SOA). Using SOA, user tasks are represented as an assembly of abstract components (i.e., services) without specifying their implementations, thus they should be resolved into concrete components. The task resolution involves automatic matching and selection of components across various devices. For this purpose, we present an approach that allows for each service of a user task, the selection of the best device and component by considering the user preferences, devices capabilities, services requirements and components preferences. Due to the dynamicity of pervasive environments, we are interested in the continuity of execution of user tasks. Therefore, we present an approach that allows components to monitor locally or remotely the changes of properties, which depend on. We also considered the adaptation of user tasks to cope with the dynamicity of pervasive environments. To overcome captured failures, the adaptation is carried out by a partial reselection of devices and components. However, in case of mismatching between an abstract user task and a concrete level, we propose a structural adaptation approach by injecting some defined adaptation patterns, which exhibit an extra-functional behavior. We also propose an architectural design of a middleware allowing the task's resolution, monitoring of the environment and the task adaptation. We provide implementation details of the middleware's components along with evaluation results

L’ étude de la littérature montre que la sensibilité au contexte est devenue un élément primordial pourla mise en place des services adaptatifs dans les applications interactives pervasives. Le contexten’est plus un modéle préétabli et prédéfini au moment de la conception des systèmes des applicationsinteractives mais plutôt une description dynamique des situations courantes qui peuvent êtredécouvertes dans les données de contexte et qui peuvent changer dynamiquement en fonction deschangements des exigences et des préférences des utilisateurs. Les applications pervasives doiventpouvoir s’exécuter dans différents contextes d’utilisation selon l’environnement de l’utilisateur, sonprofil, le terminal qu’il utilise, sa localisation, . . . Afin de répondre aux différentes exigences d’adaptationaux changements dynamiques des situations contextuelles, nous proposons des m´ecanismespermettant de fournir la trac¸abilitéde contexte sous la forme de Cartes de Visite COntextuelles(CVCO). Ces mécanismes s’appuient sur la technique de Mapping OWL afin de donner des modèlesontologiques de trac¸abilité de contexte. Les différentes ontologies créées pendant ce travail sontintégrées au sein de l’architecture de notre nouvelle plateforme d’adaptation de contexte COALA(COntext Adaptation Platform), afin de permettre l’adaptation automatique des services offerts parles application interactives pervasives. Ces travaux ont été r éalis ´es et appliqu éés dans le cadre d’unethèse en co-tutelle entre la Tunisie et France. / The study of the literature proves that context-awareness has become a key element for the implementationof adaptive services in pervasive interactive applications. In fact, the present work focuseson the context of modeling issues for the adaptation of services provided by the invective pervasiveapplications to the sensitivity of context situations. The context is no longer a pre-established and predefinedtemplate when designing interactive applications systems but rather a dynamic description ofthe common situations that can be discovered in the context data and can dynamically be changedwhen changing user’s requirements and preferences. The systems of pervasive applications must beavailable in different contexts of use according to the user’s environment, the terminal being used, location. . .. The major challenge of these systems accordingly relates to the adaptation of the servicesoffered by interactive applications to the user context. In Order to respond to different requirementsof dynamic adaptation to changes in contextual situations, following the changes in usage patternsas well as the dynamics of the pervasive environment and the heterogeneity of context data sources,we propose mechanisms used to provide the traceability of the context as Virtual contextual Cards(VCOC). These works were carried out and applied as part a PhD under joint supervision betweenTunisia and France.

Pour fournir aux utilisateurs des services personnalisés d'adaptation en utilisant uniquement les ressources informatiques accessibles dans un environnement de cloud computing, les applications contexte, conscients besoin d'assimiler à la fois le contexte accessible et dérivés, c'est à dire une combinaison de plus d'un senti données et d'informations dans l'environnement. Contexte des données de dépendance, la dépendance qui se pose entre le contexte des données du producteur et du consommateur, peut se présenter dans un système en raison de nombreuses raisons. Mais comme le nombre de dépendances de contexte pour une augmentation des services, la plus complexe, le système devient à gérer. La thèse aborde les questions de la façon d'identifier les dépendances de contexte, représentent des dépendances de contexte tels, puis les réduire dans un système. Dans la première partie de la thèse, nous présentons deux approches efficaces pour déterminer les relations de dépendance entre les différents services du contexte dans l'environnement informatique ubiquitaire pour aider à mieux analyser les services omniprésents. Une approche est basée sur la théorie des graphes, et nous avons utilisé le tri topologique pour déterminer les dépendances de contexte. La deuxième approche est basée sur la résolution des réseaux de contraintes qui détermine si une entité est affectée lorsque l'état d'une certaine entité autre a changé son état, c.-à-détermination de la nature dynamique de la dépendance contexte. Dans la deuxième partie de la thèse, nous présentons un mode de représentation des dépendances de contexte au sein d'un système. Notre modèle qui représente les dépendances de contexte est basé sur la théorie des ensembles et la logique des prédicats du premier ordre. Le modèle de représentation contexte de dépendance représente également d'autres sources pour l'acquisition de contexte qui peuvent être utilisés dans une affaire dans laquelle les producteurs contexte privilégiées ne sont pas disponibles pour desservir le contexte souhaité pour le consommateur un contexte pertinent, pas plus. En outre, nous essayons de réduire les dépendances de contexte en présentant l'idée du contexte de profil, qui est basé sur la proposition d'un cadre ouvert pour l'acquisition de contexte, la gestion et la distribution. Cette approche heuristique est basée sur l'idée d'utiliser les nœuds mobiles dans un réseau ad hoc avec superposition de plus de ressources que le producteur lui-même contexte pour stocker diverses informations contextuelles sous la bannière du contexte profil, et en outre, fournir le contexte profil au lieu de chaque contexte individuellement sur la base sur les requêtes des nœuds reçoivent des consommateurs contexte. Réunissant les informations de contexte et de mises à jour de contexte à partir de diverses sources, le soutien aux décisions contexte, conscients peut être mis en œuvre efficacement dans un environnement mobile en s'attaquant aux problèmes de dépendance en utilisant le contexte contexte profil / To provide users with personalized adaptive services only using the accessible computing resources in a cloud environment, context aware applications need to assimilate both the accessed and derived context, i.e. a combination of more than one sensed data and information in the environment. Context data dependency, dependency that arises between the context data producer and consumer, may get introduced in a system due to numerous reasons. But as the number of context dependencies for a service increases, the more complex the system becomes to manage. The thesis addresses issues of how to identify context dependencies, represent such context dependencies and then reduce them in a system. In the first part of the thesis, we present two efficient approaches to determine context dependency relations among various services in ubiquitous computing environment to help better analyse the pervasive services. One approach is based on graph theory, and we have used the topological sort to determine the context dependencies. The second approach is based on solving constraint networks which determines whether an entity is affected when the state of a certain other entity has its state changed, i.e. determining the dynamic nature of context dependency. In the second part of the thesis, we present a mode for representation of context dependencies within a system. Our model that represents context dependencies is based on set theory and first-order predicate logic. The context dependency representation model also represents alternative sources for context acquisition that can be utilized in a case in which the preferred context producers are not available to service the desired context to the relevant context consumer any more. Further, we try to reduce the context dependencies by presenting the idea of profile context, which is based on the proposal of an open framework for context acquisition, management and distribution. This heuristic approach is based on the idea of utilizing mobile nodes in an ad hoc overlay network with more resources than the context producer itself to store various contextual information under the banner of profile context, and further, provide profile context instead of each context individually based on the queries the nodes receive from the context consumers. Bringing together the context information and context updates from various sources, support for context aware decisions can be implemented efficiently in a mobile environment by addressing the issues of context dependency using profile context

La dernière décennie a montré un intérêt croissant pour les bâtiments intelligents. Les bâtiments traditionnels sont les principaux consommateurs d’une partie importante des ressources énergétiques, d'où le besoin de bâtiments intelligents a alors émergé. Ces nouveaux bâtiments doivent être conçus selon des normes de construction durables pour consommer moins. Ces bâtiments intelligents sont devenus l’un des principaux domaines d’application des environnements pervasifs. En effet, une infrastructure basique de construction de bâtiment intelligent se compose notamment d’un ensemble de capteurs sans fil. Les capteurs basiques permettent l’acquisition, la transmission et la réception de données. La consommation d’énergie élevée de l’ensemble de ces appareils est un des problèmes les plus difficiles et fait donc l’objet d’études dans ce domaine de la recherche. Les capteurs sont autonomes en termes d’énergie. Etant donné que la consommation d’énergie a un fort impact sur la durée de vie du service, il existe plusieurs approches dans la littérature. Cependant, les approches existantes sont souvent adaptées à une seule application de surveillance et reposent sur des configurations statiques pour les capteurs. Dans cette thèse, nous contribuons à la définition d’une architecture de surveillance déclaratif durable par l’optimisation énergétique des interactions entre requêtes applicative orientées service et réseau de capteurs sans fil. Nous avons choisi le bâtiment intelligent comme cas d’application et nous étudions donc un système de surveillance d’un bâtiment intelligent. Du point de vue logiciel, un système de surveillance peut être défini comme un ensemble d’applications qui exploitent les mesures des capteurs en temps réel. Ces applications sont exprimées dans un langage déclaratif sous la forme de requêtes continues sur les flux de données des capteurs. Par conséquent, un système de multi-applications nécessite la gestion de plusieurs demandes de flux de données suivant différentes fréquences d’acq/tx de données pour le même capteur sans fil, avec des exigences dynamiques requises par les applications. Comme une configuration statique ne peut pas optimiser la consommation d’énergie du système, nous proposons une approche intitulée Smart-Service Stream-oriented Sensor Management (3SoSM) afin d’optimiser les interactions entre les exigences des applications et l’environnement des capteurs sans fil, en temps réel. 3SoSM offre une configuration dynamique des capteurs pour réduire la consommation d’énergie tout en satisfaisant les exigences des applications en temps réel. Nous avons conduit un ensemble d’expérimentations effectuées avec un simulateur de réseau de capteurs sans fil qui ont permis de valider notre approche quant à l’optimisation de la consommation d’énergie des capteurs, et donc l’augmentation de la durée de vie de ces capteurs, en réduisant notamment les communications non nécessaires. / Recent researches and analysis reports declare that high energy consumption of buildings is major problem in developed countries. As a result, they show concretely that building energy management systems (BEMS) and deployed wireless sensor network environments are important for energy efficiency of building operations. In the literature, existing smart building management systems focus on energy consumption of the building, hardware deployed inside/outside of the building and network communication issues. They adopt static configurations for wireless sensor devices and proposed models are fitted to a single application. In this study, we propose a sustainable declarative monitoring architecture that focus on the energy optimisation of interactions between application service oriented queries and wireless sensor devices. We consider the monitoring system as a set of applications that exploit sensor measures in real time such as HVAC automation and control systems, real time supervision, security. These applications can be configured dynamically by the users or by the supervisor. In our approach, we take a data point of view: applications are declaratively expressed as a set of continuous queries on the sensor data stream. To achieve our objective of energy aware optimization of the monitoring architecture, we formalize sensor device configuration and fit data acquisition and data transmission to actual applications requirements. We present a complete monitoring architecture and an algorithm that handles dynamic sensor configuration. We introduce a platform that covers physical and also simulated wireless sensor devices.

La construction d’interfaces homme-machine au dessus d’applications complexes soulève aujourd’hui des problèmes importants et requiert des efforts de recherche conséquents et soutenus. Il s’agit en effet d’aborder des technologies de plus en plus diverses et complexes de façon à construire des interfaces modulaires, évolutives et tirant profits des récents progrès dans les domaines de la programmation et des intergiciels. Il s’agit également de permettre à des non informaticiens, spécialistes de l’ergonomie, de définir et de mettre en place des interfaces appropriées. L’approche orientée service (Service-oriented Computing - SOC) constitue une avancée récente en Génie Logiciel. Cette approche promeut la mise en place de solutions modulaires et dynamiques permettant de faire évoluer, possiblement à l’exécution, les interfaces. L’approche orientée service est très prometteuse et de nombreux projets de recherche sont en cours dans les domaines de l’intégration d’entreprise, des équipements mobiles ou encore de l’informatique pervasive. L’approche orientée service demeure néanmoins complexe et demande un haut niveau d’expertise. Elle est difficilement accessible par des informaticiens non formés et totalement hors de portée des ingénieurs d’autres métiers, ergonomes par exemple. L’approche proposée dans cette thèse est de construire un atelier manipulant des services IHM abstraits. Ces services abstraits décrivent leurs fonctionnalités et leurs dépendances à un haut niveau d’abstraction. Ils peuvent ainsi être composés de façon plus aisée par des ingénieurs non experts en SOC. Le rôle de l’atelier est ensuite d’identifier des services concrets, implantant les services abstraits, de les composer en générant le code nécessaire (glue code) et de les déployer sur une plate-forme d’exécution. Un deuxième point concerne la spécialisation de l’atelier. Il est effet important de proposer un langage de composition de services proches des concepts métiers manipulés par les experts, notamment les ergonomes. Un tel langage se base sur les concepts métiers et intègre les contraintes de composition propres au domaine. L’approche actuelle passe par l’utilisation de méta-modèles, exprimant les connaissances métier, pour la spécialisation de l’atelier. / N pervasive environments, with the proliferation of communicating devices in the environments (e.g., remoter controller, gamepad, mobile phone, augmented object), the users will express their needs or desires to an enormous variety of services with a multitude of available interaction modalities, expecting concurrently the environment and its equipment to react accordingly. Addressing the challenge of dynamic management at runtime of multimodal interaction in pervasive environments, our contribution is dedicated to software engineering of dynamic multimodal interfaces by providing: a specification language for multimodal interaction, an autonomic manager and an integration platform. The autonomic manager uses models to generate and maintain a multimodal interaction adapted to the current conditions of the environment. The multimodal interaction data-flow from input devices to a service is then effectively realized by the integration platform. Our conceptual solution is implemented by our DynaMo platform that is fully operational and stable. DynaMo is based on iPOJO, a dynamic service-oriented component framework built on top of OSGi and on Cilia, a component-based mediation framework.