L'informatique sensible au contexte vise à réduire la quantité d'informations explicites qu'un utilisateur doit fournir pour que le système accomplisse la tâche souhaitée. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine récent de l'intelligence ambiante où les objets de la vie courante deviennent capables de déclencher une action ou un échange spontané d'informations, sans interaction avec l'utilisateur. Les progrès techniques en matière de réseaux de communication sans fil, d'équipements mobiles individuels, de capteurs et de logiciels embarqués, rendent aujourd'hui possibles des services aux usagers dépendants du contexte, mais les applications concrètes demeurent encore très limitées. Les travaux existants dans la littérature décomposent la gestion de contexte en quatre fonctionnalités: la collecte, l'interprétation, la détection de situations et l'utilisation pour l'adaptation. L'élément discriminant des solutions existantes est la qualité des informations abstraites obtenues par inférence et devant caractériser les situations de l'utilisateur. Les limites de ces solutions sont le manque de composition aisée des informations de contexte, le passage à l'échelle, tant en termes de quantité d'informations de contexte que de nombre d'applications clientes, l'absence de garantie sur la cohérence et la qualité des informations de contexte, et le manque de solutions intergicielles permettant de libérer le concepteur d'applications des aspects liés à la gestion de contexte. Nous nous intéressons dans cette thèse à la gestion de la qualité de contexte (QoC) dans un environnement ambiant. Les problématiques de gestion de la qualité de contexte sont multiples: choisir la méthode adéquate pour la gestion du contexte, extraire la qualité associée au contexte, interpréter et analyser la qualité de contexte pour les applications sensibles au contexte. Nous proposons de répondre à ces problématiques en intégrant la qualité de contexte au sein de la plateforme de gestion de contexte COSMOS (http://picoforge.lntevrv.fr/proiects/svn/cosmos) de l'équipe MARGE (http://www-inf.itsudparis.eu/MARGE) de Télécom SudParis. Afin d'effectuer cette intégration, nous avons conçu des éléments spécifiques à la qualité de contexte et avons mis en place une gestion fine et efficiente de cette qualité en limitant le surcoût associé. Nous proposons également un processus de conception basé sur l'ingénierie dirigée par les modèles afin de générer les éléments requis à la gestion de la qualité de contexte. Nous avons validé nos contributions à l'aide de deux applications fonctionnant sur téléphone mobile : une application de "vente flash" dans un centre commercial et une application de détection de localisation sur un campus. Les tests de performances que nous avons effectués permettent de comparer les résultats avec et sans la prise en compte de la QoC et montrent le faible coût de la gestion de la qualité par rapport aux améliorations apportées aux applications sensibles au contexte / Context-aware computing aims to reduce the amount of explicit information required from a user for a system to perform a task. This is particularly true in the recent domain of ambient intelligence where everyday life objects are able to trigger an action or a spontaneous information exchange, without any interaction with the user. Technical advances in wireless communication, personal mobile devices, sensors and embedded software make context-aware services possible, but concrete applications are still very limited. The solutions proposed in the literature decompose context management into four functions: acquisition, interpretation, situation detection and application adaptation. The differentiating element in these proposals is the quality of the high-level context information obtained by inference and characterising the situation of the user. The limits of these solutions are the difficulty for composing context information scalability in terms of the quantity of context information and of the number of client applications, the absence of guarantee on the consistency of context information and the lack of middleware solutions able to free the designer of context-aware applications from the management of context data. In this thesis, we are interested in the management of the quality of context information (QoC) in an ambient environment. There are several key issues in QoC management: choosing the adequate method for context management, extracting the quality associated to the context, analysing and interpreting the quality of the context with regard to the requirements of context-aware applications. We propose to answer these questions by integrating QoC management into the COSMOS context management framework (http://picoforge.int-evry.fr/projects/svn/cosmos) developed by the MARGE team (http://www-inf.itsudparis.eu/MARGE) of Télécom SudParis.For this purpose, we have designed the necessary components dedicated to QoC management and we have implemented the mechanisms allowing a fine-grain manipulation of the QoC together with a limitation of the associated overhead. We also propose a design process based on model-driven engineering in order to automatically generate the elements responsible of QoC management. We validate our contributions through the development of two prototype applications running on mobile phones: a Flash sale offer application to be used in malls and a location detection application proposed to the students of a campus. The performance tests we have conducted allow to compare the results obtained with and without taking into account the QoC and show the low overhead associated to QoC manaqement with regard to the benefits brought to context-aware applications and services

Dans les environnements pervasifs, le constant changement du contexte d'utilisation des applications et des services distribués (i.e., des ressources) impose de nouvelles exigences pour la définition des solutions de contrôle d'accès. Celles-ci concernait notamment la sensibilité au contexte et la mise en œuvre distribuée des politiques d'accès. Pour prendre en compte ces besoins, nous proposons une famille de modèles de contrôle d'accès, appelé CxtBAC (Context-Based Access Control), qui se compose de huit modèles conceptuels et permet d'explorer les informations contextuelles caractérisant les entités suivantes : le propriétaire de la ressource, l'environnement, l'utilisateur et la ressource elle-même. Contrairement aux propositions existantes, basées sur le modèle RBAC (Role-Based Access Control), la famille de modèle proposé est centrée sur la notion de contexte et non de rôle. Par conséquent, les décisions d'accès aux ressources protégées sont prises en considérant les informations contextuelles qui caractérisent la situation des entités impliquées. Pour décrire les règles d'accès, les permissions sont associées à des contextes d'accès et les utilisateurs sont associés dynamiquement à ces dernières. Les modèles proposés sont indépendants du langage de spécification de la politique de sécurité. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une solution pour la mise en ?uvre basée sur un formalisme d'ontologies.

Cette thèse se situe dans le cadre du projet INCOME (INfrastructure de gestion de COntexte Multi-Échelle pour l'Internet des Objets) financé par l'ANR (Appel INFRA 2011). L'objectif de ce projet est de fournir un cadriciel pour le développement et le déploiement d'un gestionnaire de contexte. Les entités logicielles d'acquisition, de traitement, de dissémination et de présentation d'informations de contexte, qui constituent un gestionnaire de contexte, doivent être construites et déployées au-dessus d'infrastructures technologiques hétérogènes et interconnectées. Ainsi, les cibles incluent les réseaux de capteurs, les systèmes ambiants, les dispositifs mobiles ou encore les serveurs du cloud, et de façon plus globale l'Internet des Objets (IoT). Les travaux menés dans cette thèse concernent plus particulièrement la gestion " de bout en bout " de la Qualité de Contexte (QoC) au sein de cette nouvelle génération de gestionnaires de contexte à déployer sur l'IoT à grande et multiples échelles. La qualité de l'information de contexte relevant de critères tels que la précision, la fraîcheur, la complétude, la granularité... Par gestion de la QoC, nous faisons référence à l'ensemble des opérations qui, tout le long du cycle de vie d'une information de contexte, permettent de gérer sa qualification, mais également d'influer, en fonction de cette qualité, sur sa dissémination et sa livraison aux applications sensibles au contexte. Actuellement des solutions de gestion de la QoC existent mais restent ad hoc à des environnements ambiants particuliers ou des applications spécifiques. Elles s'avèrent inadéquates en termes d'ouverture, de généricité et de calculabilité pour des environnements fortement hétérogènes et dynamiques tels que l'IoT où il n'y a plus de couplages forts et figés entre producteurs ou consommateurs d'informations de contexte. QoCIM (QoC Information Model) constitue le cœur de notre contribution. Il s'agit d'un méta-modèle dédié qui permet, de façon unifiée et ouverte, de définir des critères de QoC simples et composites. Basées sur QoCIM, des opérations de gestion de la QoC ont été identifiées et spécifiées. Elles permettent d'associer des critères de QoC, sous forme de métadonnées, à l'information de contexte, de caractériser les métriques et les unités pour leur valuation, d'inférer des critères de QoC de plus haut niveau d'abstraction, ou encore d'exprimer des conditions de filtrage portant sur de tels critères et/ou leurs valeurs. Un outillage logiciel d'édition de modèles QoCIM et une API en Java sont proposés aux développeurs pour facilement intégrer la gestion de tout critère de QoC lors du développement d'entités d'acquisition, de traitement, de livraison et de propagation d'informations de contexte et des applications sensibles au contexte. L'utilisation de ce cadriciel a été expérimentée, à la fois en phases de conception et d'exécution, sur un scénario de pollution urbaine. Des évaluations de performances ont été également menées et ont montré que le surcoût apporté par la prise en considération des niveaux de QoC pour le routage des informations de contexte était acceptable. Enfin, une solution d'auto-(re)configuration des opérations de gestion de la QoC a été également conçue et prototypée. / The objective of the ANR INCOME project is to provide a framework for the development and the deployment of a context manager. A context manager is composed of software entities, which acquire, process, disseminate or deliver context data. These software entities have to be built and deployed over interconnected heterogeneous ICT infrastructures, which include sensor networks, ambient systems, mobile devices, cloud servers and, more generally, the Internet of Things (IoT). Related to this project, the research work presented in this thesis concerns more specifically the end-to-end management of Quality of Context (QoC) within the new generation of context managers that have to be deployed at large and multiple scales over the IoT. Quality of context data refers to criteria like accuracy, freshness, completeness or granularity. As for QoC management, it deals with all the operations that allow, throughout the life cycle of context data, to manage their qualification, but also to impact, according to this quality, on its dissemination and delivery to context-aware applications. Current QoC management solutions are dedicated to particular ambient environments or to specific applications. They are limited in terms of openness, genericity and computationability, properties required by greatly heterogeneous and dynamic IoT-based environments, in which producers and consumers of context data are no more static and highly coupled. Our contribution relies on QoCIM (QoC Information Model), a meta-model dedicated to define, in a uniform and open way, any atomic or composite QoC criterion. Based on QoCIM, some QoC management operations have been identified and specified. These operations allow to associate criteria of QoC, in the form of metadata, with the information of context; to characterize the metrics and units for their valuation; to infer QoC criteria of a higher level of abstraction; or even to express filtering conditions for such criteria or their values. A software tool for editing QoCIM models and a Java API are provided to developers to easily implement the management of any QoC criterion for their software entities that acquire, process, deliver or propagate context data, or their context-sensititive application. The use of this framework was experimented, both at design time and at run time, on a scenario related to urban pollution. Benchmarking was also led and showed that the additional cost brought when considering QoC in context information routing was acceptable. Finally, a solution for self-(re)configuring QoC management operations was also designed and prototyped.

L'informatique sensible au contexte vise à réduire la quantité d'informations explicites qu'un utilisateur doit fournir pour que le système accomplisse la tâche souhaitée. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine récent de l'intelligence ambiante où les objets de la vie courante deviennent capables de déclencher une action ou un échange spontané d'informations, sans interaction avec l'utilisateur. Les progrès techniques en matière de réseaux de communication sans fil, d'équipements mobiles individuels, de capteurs et de logiciels embarqués, rendent aujourd'hui possibles des services aux usagers dépendants du contexte, mais les applications concrètes demeurent encore très limitées. Les travaux existants dans la littérature décomposent la gestion de contexte en quatre fonctionnalités: la collecte, l'interprétation, la détection de situations et l'utilisation pour l'adaptation. L'élément discriminant des solutions existantes est la qualité des informations abstraites obtenues par inférence et devant caractériser les situations de l'utilisateur. Les limites de ces solutions sont le manque de composition aisée des informations de contexte, le passage à l'échelle, tant en termes de quantité d'informations de contexte que de nombre d'applications clientes, l'absence de garantie sur la cohérence et la qualité des informations de contexte, et le manque de solutions intergicielles permettant de libérer le concepteur d'applications des aspects liés à la gestion de contexte. Nous nous intéressons dans cette thèse à la gestion de la qualité de contexte (QoC) dans un environnement ambiant. Les problématiques de gestion de la qualité de contexte sont multiples: choisir la méthode adéquate pour la gestion du contexte, extraire la qualité associée au contexte, interpréter et analyser la qualité de contexte pour les applications sensibles au contexte. Nous proposons de répondre à ces problématiques en intégrant la qualité de contexte au sein de la plateforme de gestion de contexte COSMOS (http://picoforge.lntevrv.fr/proiects/svn/cosmos) de l'équipe MARGE (http://www-inf.itsudparis.eu/MARGE) de Télécom SudParis. Afin d'effectuer cette intégration, nous avons conçu des éléments spécifiques à la qualité de contexte et avons mis en place une gestion fine et efficiente de cette qualité en limitant le surcoût associé. Nous proposons également un processus de conception basé sur l'ingénierie dirigée par les modèles afin de générer les éléments requis à la gestion de la qualité de contexte. Nous avons validé nos contributions à l'aide de deux applications fonctionnant sur téléphone mobile : une application de "vente flash" dans un centre commercial et une application de détection de localisation sur un campus. Les tests de performances que nous avons effectués permettent de comparer les résultats avec et sans la prise en compte de la QoC et montrent le faible coût de la gestion de la qualité par rapport aux améliorations apportées aux applications sensibles au contexte

L’Internet des Objets (IdO) est un nouveau paradigme, dont l’idée de base est d’avoir un grand nombre d’objets de façon ubiquitaire. Ces objets sont capables d’interagir les uns avec les autres et de coopérer avec leurs voisins en partageant des données acquises directement en mesurant certains faits. Tout cela, afin d’atteindre des objectifs communs. Cette information ne représente pas seulement l’état des utilisateurs, mais aussi les processus dans lesquels ils sont impliqués, on appelle cela le Contexte. Le Contexte informe à la fois la reconnaissance et le mappage des opérations en fournissant une vue structurée et unifiée du monde dans lequel un système fonctionne.Avec l’IdO, de nombreuses applications récupèrent des informations de contexte concernant les utilisateurs (propriétaires de contexte) tels que, leurs habitudes, leurs comportements et leur «sentiment» (état de santé). Ceci, offre alors beaucoup d’avantages pour les utilisateurs, mais au dépend de leur intimité. La problématique de recherche de cette thèse se situe dans la vision orientée sémantique de l’IdO. Dans ce cadre, les technologies sémantiques jouent un rôle clé dans l’exploitation des solutions de modélisation parfaitement appropriée pour intégrer la notion de sécurité de la vie privée dans l’IdO. Les applications et services (consommateurs de contexte), qui sont sensibles au contexte, attendent des données de contexte correctes et fiables afin d’adapter leurs fonctionnalités. Dans cette thèse, la qualité de Contexte (QoC) est une métadonnée qui est associée aux informations de contexte. Elle décrit une série de critères exprimant la qualité de l’information de contexte. Ces métadonnées peuvent être utilisées pour déterminer la valeur de l’information pour une application particulière dans une situation particulière. Nous explorons des solutions intergicielles et des structures logiciels pour intégrer la gestion de la vie privée et QoC dans l’IdO.Cette thèse se distingue des autres recherches du domaine de la gestion de contexte et tient compte du découplage des participants IdO; à savoir, les propriétaires des informations de contexte et les consommateurs de ces informations de contexte. De plus, nous considérons la QoC comme un facteur affectant la vie privée des individus. Cette thèse fournit les contributions suivantes selon deux axes: Axe 1: Concevoir un contexte contrat méta-modèle pour définir la vie privée et QoC pour exprimer les préoccupations des propriétaires et consommateurs de contexte; basé sur la confiance réciproque, puisque les deux sont découplés. Cette conception est basée sur deux points : Premièrement, nous considérons que la vie privée est la capacité des propriétaires de contexte à contrôler quoi, comment, quand, où et avec qui partager des informations. Par conséquent, nous identifions quatre dimensions de la vie privée (le but, la visibilité, la rétention, la QoC), pour les utiliser au moment de la définition des politiques et des obligations d’accès. Deuxièmement, les consommateurs de contexte attendent un certain niveau de QoC afin d’accomplir leurs tâches. Nous proposons alors de définir deux types de contrat de contexte : le premier, pour la partie producteur et un second pour le côté du consommateur.Axe 2 : Proposer un algorithme pour créer des accords entre les producteurs et les consommateurs de contexte en évaluant et en comparant les exigences par rapport aux garanties indiquées sur leurs contrats de contexte respectives.Comme les deux participants de l’IdO ont des contrats symétriques, quand un participant définit ses besoins, l’autre définit ses garanties. Le processus de correspondance de ces contrats de contexte vérifie si les exigences de l’une des parties sont incluses dans les garanties offertes par l’autre partie.A partir de cette définition, nous avons conçu des algorithmes pour déterminer si l’accès et la consommation sont autorisés ou non, selon la correspondance des contrats de contexte / The Internet of Things (IoT) is a novel paradigm, which basic idea is the pervasive presence around us of a variety of things or objects that are able to interact with each other and cooperate with their neighbors by sharing data, directly acquired by measuring some facts, in order to reach common goals. This information not only represents the state of users but also the processes in which they are involved, this is called the Context. The context informs both recognition and mapping operations by providing a structured, unified view of the world in which a system operates. With the IoT, many applications consume context information concerning users (context owners) such as, daily routines, behaviors and health, offering lots of benefits to users, but compromising their privacy. The re-search problematic of this thesis lies within the “semantic-oriented” IoT vision. In this context, semantic technologies play a key role in exploiting appropriate modelling solutions for integrating privacy security into the IoT. Context-aware applications and services (context consumers) expect correct and reliable context data to adapt their functionalities. In this thesis the Quality of Context (QoC) is meta-data attached to context information describing a range of criteria that express context information quality. These meta-data can be used to determine the worth of the information for a particular application in a particular situation. We explore middleware and framework solutions to integrate the management of privacy and QoC in the IoT. This thesis is distinguished from other context management domain researches by bearing in mind the decoupling of the IoT participants, i.e., the owners of context information and the consumers of this context information. Moreover, we consider the QoC as a factor affecting the privacy of individuals. This thesis provides the following contributions along two axis: 1. Designing a Context Contract Meta-model to define privacy and QoC concerns of decoupled context owners and context consumers based on reciprocal trust. This design is based on two points. Firstly, we consider that privacy is the capacity of context owners to control what, how, when, where and with whom to share information. Therefore, we identify four privacy dimensions (purpose, visibility, retention, QoC), and use them in the definition of access policies and obligations. Secondly, context consumers expect a certain QoC level in order to perform their tasks. We then propose to define two kinds of context contract for the producer and the consumer sides as follows: Context producer contract: A context contract whose clauses are expressions of the production of context data, of privacy requirements, and of QoC guarantees; Context consumer contract: A context contract whose clauses are expressions of the consumption of context data, of QoC requirements, and of privacy guarantees. Each context contract is created without the knowledge of is counter party.2. Proposing an algorithm to create agreements among context producers and context consumers by evaluating and compare requirements against guarantees, stated on their respective context contracts. As both IoT participants have symmetric contracts, when one participant defines its requirements, the other one defines its guarantees. The matching process of these context contracts verifies if the requirements of one party are included within the guarantees offered by the other party. Therefore, taking a decision based on this compatibility match from the producer point of view is to permit or deny the access to context data. Complementarily, from a consumer point of view, the consumption of context data is permitted or denied. From this definition, we designed algorithms to determine whether access and consumption are authorized or not, according to the context contracts matching