The future smart home will be enhanced and driven by the recent advance of the Internet of Things (IoT), which advocates the integration of computational devices within an Internet architecture on a global scale [1, 2]. In the IoT paradigm, the smart home will be developed by interconnecting a plethora of smart objects both inside and outside the home environment [3-5]. The recent take-up of these connected devices within home environments is slowly and surely transforming traditional home living environments. Such connected and integrated home environments lead to the concept of the smart home, which has attracted significant research efforts to enhance the functionality of home environments with a wide range of novel services. The wide availability of services and devices within contemporary smart home environments make their management a challenging and rewarding task. The trend whereby the development of smart home services is decoupled from that of smart home devices increases the complexity of this task. As such, it is desirable that smart home services are developed and deployed independently, rather than pre-bundled with specific devices, although it must be recognised that this is not always practical. Moreover, systems need to facilitate the deployment process and cope with any changes in the target environment after deployment. Maintaining complex smart home systems throughout their lifecycle entails considerable resources and effort. These challenges have stimulated the need for dynamic auto-configurable services amongst such distributed systems. Although significant research has been directed towards achieving auto-configuration, none of the existing solutions is sufficient to achieve auto-configuration within smart home environments. All such solutions are considered incomplete, as they lack the ability to meet all smart home requirements efficiently. These requirements include the ability to adapt flexibly to new and dynamic home environments without direct user intervention. Fulfilling these requirements would enhance the performance of smart home systems and help to address cost-effectiveness, considering the financial implications of the manual configuration of smart home environments. Current configuration approaches fail to meet one or more of the requirements of smart homes. If one of these approaches meets the flexibility criterion, the configuration is either not executed online without affecting the system or requires direct user intervention. In other words, there is no adequate solution to allow smart home systems to adapt dynamically to changing circumstances, hence to enable the correct interconnections among its components without direct user intervention and the interruption of the whole system. Therefore, it is necessary to develop an efficient, adaptive, agile and flexible system that adapts dynamically to each new requirement of the smart home environment. This research aims to devise methods to automate the activities associated with customised service delivery for dynamic home environments by exploiting recent advances in the field of ubiquitous robotics and Semantic Web technologies. It introduces a novel approach called the Knowledge-based Auto-configuration Software Robot (Sobot) for Smart Home Environments, which utilises the Sobot to achieve auto-configuration of the system. The research work was conducted under the Distributed Integrated Care Services and Systems (iCARE) project, which was designed to accomplish and deliver integrated distributed ecosystems with a homecare focus. The auto-configuration Sobot which is the focus of this thesis is a key component of the iCARE project. It will become one of the key enabling technologies for generic smart home environments. It has a profound impact on designing and implementing a high quality system. Its main role is to generate a feasible configuration that meets the given requirements using the knowledgebase of the smart home environment as a core component. The knowledgebase plays a pivotal role in helping the Sobot to automatically select the most appropriate resources in a given context-aware system via semantic searching and matching. Ontology as a technique of knowledgebase representation generally helps to design and develop a specific domain. It is also a key technology for the Semantic Web, which enables a common understanding amongst software agents and people, clarifies the domain assumptions and facilitates the reuse and analysis of its knowledge. The main advantages of the Sobot over traditional applications is its awareness of the changing digital and physical environments and its ability to interpret these changes, extract the relevant contextual data and merge any new information or knowledge. The Sobot is capable of creating new or alternative feasible configurations to meet the system's goal by utilising inferred facts based on the smart home ontological model, so that the system can adapt to the changed environment. Furthermore, the Sobot has the capability to execute the generated reconfiguration plan without interrupting the running of the system. A proof-of-concept testbed has been designed and implemented. The case studies carried out have shown the potential of the proposed approach to achieve flexible and reliable auto-configuration of the smart home system, with promising directions for future research.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:57:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3208_1.pdf: 2070521 bytes, checksum: e116b054c78a9f150df6289d879355a2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Rede Móvel Ad Hoc (MANET) é uma rede sem fio onde os nós podem se mover livremente e formar, dinamicamente, topologias de rede temporárias e arbitrárias sem qualquer controle centralizado ou infra-estrutura de comunicação estabelecida previamente. Nestas redes, os nós agem de maneira cooperativa, encaminhando pacotes uns aos outros, de forma a possibilitar a comunicação entre pares de nós que se encontram fora do alcance direto de transmissão sem fio. Nos últimos anos, as pesquisas direcionadas à MANETs têm recebido grande atenção do governo, academia e indústria. Contudo, ainda existem algumas questões em aberto relativas à implantação de MANETs que impedem o desenvolvimento de aplicações reais e difusão das mesmas. O avanço das pesquisas nesta área poderia melhorar o desempenho atual no uso destas redes, bem como propiciar o surgimento de novos campos de aplicação. Além disso, ainda existe um grande potencial econômico a ser explorado no que se refere ao uso de redes móveis ad hoc. Um dos principais desafios relativos à implantação de MANETs é a configuração adequada dos endereços de rede. Tais endereços precisam ser únicos dentro do mesmo domínio de roteamento, ou em outras palavras, um MANET não deve conter dois dispositivos configurados com o mesmo endereço de rede. A configuração estática dos nós ad hoc não é viável devido à natureza dinâmica destas redes, e esquemas tradicionais desenvolvidos para as redes infraestruturadas não são adequados. Estas questões motivaram algumas pesquisas destinadas à permitir que os nós se configurarem sem intervenção humana, resultando em uma série de métodos para configuração automática de endereços. Estas soluções, no entanto, apresentam uma série de limitações, relacionadas principalmente à aplicabilidade em cenários restritos ou introdução elevada de sobrecarga na rede. Este trabalho apresenta um método escalável e eficiente para alocação e organização do espaço de endereçamento em redes móveis ad hoc. Uma revisão bibliográfica dos trabalhos existentes é apresentada, considerando as vantagens e limitações de cada um. Por fim, o trabalho apresenta uma avaliação preliminar do método proposto, considerando diferentes cenários e métricas

L'Internet des Objets (IdO) et les Environnements Intelligents (EI) ont attiré beaucoup d'activités de recherche et développement au cours de la dernière décennie. Pourtant, de nombreuses applications IdO/EI d'aujourd'hui sont encore limitées à l'acquisition et au traitement des données de capteurs et de leur contexte, avec un contrôle, le cas échéant, utilisant soit des solutions de base ou demandant l'intervention humaine, loin du contrôle automatique qui est un facteur essentiel de promouvoir ces technologies. Cette thèse vise à apporter le savoir-faire de la théorie du contrôle et des systèmes réactifs dans le domaine IdO/EI pour arriver à une solution avec une méthode formelle pour l'aspect de contrôle qui fait défaut. Nous proposons l'extension d'un canevas logiciel pour une infrastructure générique et partagée IdO/EI qui offre des interfaces de haut niveau pour réduire l'effort de conception, et qui permet l'auto-configuration et l'adaptation des applications de contrôle sur des propriétés génériques de l'environnement sans intervention humaine en utilisant les connaissances générales sur le domaine qui s'appliquent à chaque instance cible de système IdO/EI. Dans cette infrastructure étendue, les entités physiques individuelles (y compris toutes les "choses", appareils électriques et sous-ensembles de l'espace) peuvent être regroupées comme des entités virtuelles par des propriétés communes afin de fournir un niveau d'abstraction plus élevé pour le contrôle et d'autres applications, ainsi qu'une meilleure adaptation aux changements des configurations au niveau inférieur. Sur le requis d'une solution générique et commun dénominateur partagée par toutes les applications de l'IdO/EI dans un environnement donné, nous proposons pour cette infrastructure, de modéliser les entités cibles supervisées et contrôlées, y compris les entités individuelles et de leurs regroupements, ainsi que les choses et les entités spatiales, par des automates à états finis, pour être en mesure d'appliquer la technique de la synthèse des contrôleur discrets (SCD) aux différents niveaux d'abstraction et de granularité. SCD est une méthode formelle qui construit automatiquement un contrôleur, s'il existe, en assurant les objectifs de contrôle exigés concernant le modèle de comportement du système donné en termes d'automates parallèles synchrones. Les langages de programmation BZR et les outils Sigali existants sont utilisés pour effectuer la SCD et de générer un contrôleur de manière automatique. Les modules logiciels nécessaires sont proposés dans l'implémentation tels que le module de maintenance de relation qui garde une association correcte entre les instances d'entités individuelles et les groupes, et répercute des commandes d'action du contrôle de haut niveau aux actionneurs correspondants. Ce module est destiné à évoluer plus tard vers une solution plus générique comme une base de données graphes comprenant à la fois la base de connaissances générales et relations spécifiques d'instance environnement. La résolution des conflits entre les objectifs de contrôle venant de contrôleurs concurrent est également indispensable en raison des objectifs de l'ouverture de la plateforme. Un simulateur de contexte basé sur Java a été développé pour simuler l'environnement de la maison au sein de plusieurs scénarios proposés pour la validation, tels que le contrôle de la charge électrique et l'adaptation au contexte de l'activité. / The Internet of Things (IoT) and Smart Environments (SE) have attracted a lot of research and development activities during the last decade. Yet many present-day IoT/SE applications are still limited to the acquisition and processing of sensor data and its context, with control, if any, using either basic solutions or requiring human intervention, far away from the automatic control which is an essential factor to promote the technologies. This thesis targets to bring knowhow from control theory and reactive systems to the IoT/SE domain to achieve a solution with a formal method for the missing control aspect. We propose the extension of a framework in order to build a shared generic IoT/SE infrastructure offering high-level interfaces to reduce design effort, and enabling the self-configuration and adaptation of control applications over generic properties of the environment without human interaction by using general knowledge over the domain that applies to each target instance of IoT/SE system. In this extended framework, individual physical entities (including all relevant "things", appliances and subsets of space) may be grouped as virtual entities by shared properties to provide a higher level abstraction for control and other applications and better adaptation to lower level configuration changes. Requiring a generic common denominator solution shared by all IoT/SE applications in a given environment, we propose for this infrastructure, to model by finite state automata the target entities to be monitored and controlled, including both individual entities and their groupings, as well as things and space entities, to be able to apply discrete controller synthesis (DCS) technique over any of these at different levels of abstraction and granularity. DCS is a formal method which constructs automatically a controller, if it exists, guaranteeing the required control objectives regarding to the given system behavior model in terms of synchronous parallel automata. The existing BZR programming language and Sigali tools are employed to perform DCS and generate a controller in an automatic way. Necessary supporting software modules are proposed in the implementation such as the relation maintenance module keeping the correct association between individual entity instances and groups, and dispatching the action orders from the high level control to corresponding actuators. This module would evolve later to a more generic solution such as a graph data base including both the general knowledge base and specific environment instance relations. Conflict resolution between objectives of control coming from concurrent controllers is also indispensable due to the intended openness of the platform. A java based context simulator has been developed to simulate the home environment within several scenarios proposed for the validation, such as electrical load control and activity context adaptation.

L'Internet des Objets (IdO) et les Environnements Intelligents (EI) ont attiré beaucoup d'activités de recherche et développement au cours de la dernière décennie. Pourtant, de nombreuses applications IdO/EI d'aujourd'hui sont encore limitées à l'acquisition et au traitement des données de capteurs et de leur contexte, avec un contrôle, le cas échéant, utilisant soit des solutions de base ou demandant l'intervention humaine, loin du contrôle automatique qui est un facteur essentiel de promouvoir ces technologies. Cette thèse vise à apporter le savoir-faire de la théorie du contrôle et des systèmes réactifs dans le domaine IdO/EI pour arriver à une solution avec une méthode formelle pour l'aspect de contrôle qui fait défaut. Nous proposons l'extension d'un canevas logiciel pour une infrastructure générique et partagée IdO/EI qui offre des interfaces de haut niveau pour réduire l'effort de conception, et qui permet l'auto-configuration et l'adaptation des applications de contrôle sur des propriétés génériques de l'environnement sans intervention humaine en utilisant les connaissances générales sur le domaine qui s'appliquent à chaque instance cible de système IdO/EI. Dans cette infrastructure étendue, les entités physiques individuelles (y compris toutes les "choses", appareils électriques et sous-ensembles de l'espace) peuvent être regroupées comme des entités virtuelles par des propriétés communes afin de fournir un niveau d'abstraction plus élevé pour le contrôle et d'autres applications, ainsi qu'une meilleure adaptation aux changements des configurations au niveau inférieur. Sur le requis d'une solution générique et commun dénominateur partagée par toutes les applications de l'IdO/EI dans un environnement donné, nous proposons pour cette infrastructure, de modéliser les entités cibles supervisées et contrôlées, y compris les entités individuelles et de leurs regroupements, ainsi que les choses et les entités spatiales, par des automates à états finis, pour être en mesure d'appliquer la technique de la synthèse des contrôleur discrets (SCD) aux différents niveaux d'abstraction et de granularité. SCD est une méthode formelle qui construit automatiquement un contrôleur, s'il existe, en assurant les objectifs de contrôle exigés concernant le modèle de comportement du système donné en termes d'automates parallèles synchrones. Les langages de programmation BZR et les outils Sigali existants sont utilisés pour effectuer la SCD et de générer un contrôleur de manière automatique. Les modules logiciels nécessaires sont proposés dans l'implémentation tels que le module de maintenance de relation qui garde une association correcte entre les instances d'entités individuelles et les groupes, et répercute des commandes d'action du contrôle de haut niveau aux actionneurs correspondants. Ce module est destiné à évoluer plus tard vers une solution plus générique comme une base de données graphes comprenant à la fois la base de connaissances générales et relations spécifiques d'instance environnement. La résolution des conflits entre les objectifs de contrôle venant de contrôleurs concurrent est également indispensable en raison des objectifs de l'ouverture de la plateforme. Un simulateur de contexte basé sur Java a été développé pour simuler l'environnement de la maison au sein de plusieurs scénarios proposés pour la validation, tels que le contrôle de la charge électrique et l'adaptation au contexte de l'activité. / The Internet of Things (IoT) and Smart Environments (SE) have attracted a lot of research and development activities during the last decade. Yet many present-day IoT/SE applications are still limited to the acquisition and processing of sensor data and its context, with control, if any, using either basic solutions or requiring human intervention, far away from the automatic control which is an essential factor to promote the technologies. This thesis targets to bring knowhow from control theory and reactive systems to the IoT/SE domain to achieve a solution with a formal method for the missing control aspect. We propose the extension of a framework in order to build a shared generic IoT/SE infrastructure offering high-level interfaces to reduce design effort, and enabling the self-configuration and adaptation of control applications over generic properties of the environment without human interaction by using general knowledge over the domain that applies to each target instance of IoT/SE system. In this extended framework, individual physical entities (including all relevant "things", appliances and subsets of space) may be grouped as virtual entities by shared properties to provide a higher level abstraction for control and other applications and better adaptation to lower level configuration changes. Requiring a generic common denominator solution shared by all IoT/SE applications in a given environment, we propose for this infrastructure, to model by finite state automata the target entities to be monitored and controlled, including both individual entities and their groupings, as well as things and space entities, to be able to apply discrete controller synthesis (DCS) technique over any of these at different levels of abstraction and granularity. DCS is a formal method which constructs automatically a controller, if it exists, guaranteeing the required control objectives regarding to the given system behavior model in terms of synchronous parallel automata. The existing BZR programming language and Sigali tools are employed to perform DCS and generate a controller in an automatic way. Necessary supporting software modules are proposed in the implementation such as the relation maintenance module keeping the correct association between individual entity instances and groups, and dispatching the action orders from the high level control to corresponding actuators. This module would evolve later to a more generic solution such as a graph data base including both the general knowledge base and specific environment instance relations. Conflict resolution between objectives of control coming from concurrent controllers is also indispensable due to the intended openness of the platform. A java based context simulator has been developed to simulate the home environment within several scenarios proposed for the validation, such as electrical load control and activity context adaptation.

L'assistance aux personnes ayant des troubles cognitifs, au laboratoire DOMUS, se fait selon deux approches. La première met en oeuvre des outils d'assistance personnelle portés par la personne, comme le panic button ou encore une application déployée sur un téléphone intelligent. La seconde consiste à équiper l'environnement de la personne afin de lui proposer une aide discrète qui ne modifie que très peu ses habitudes de vie. Ce présent projet de recherche s'inscrit dans la seconde approche d'assistance. Ce mémoire a pour but de proposer un prototype de sol intelligent permettant la localisation et même l'identification des personnes présentes dans un espace intelligent. Les sols intelligents jusqu'alors développés présentent tous la même particularité : ils nécessitent, pour les déployer et les exploiter, des connaissances avancées dans les domaines de l'informatique et de l'électronique ainsi que la mise en place d'un processus complexe pour leur déploiement et leur exploitation. L'architecture proposée pour ce prototype de sol intelligent vise à faciliter au maximum sa configuration et son utilisation afin de réduire au maximum les coûts qui y sont liés. Pour faciliter le développement des algorithmes d'auto-configuration et d'exploitation des noeuds constituant le sol intelligent, un simulateur a été réalisé. Il permet de confirmer le comportement de ces algorithmes dans un réseau de grande dimension sans avoir à mettre en place une réalisation matérielle qui représente une étape complexe et coûteuse. La mise en oeuvre, d'un point de vue matériel, au niveau matériel n'a été réalisée que sur un nombre limité de noeuds afin d'en démontrer la faisabilité.

Les entités physiques prises en compte par les applications dites M2M dans les télécoms sont aujourd’hui de plus en plus hétérogènes. Le défi adressé par ce travail est donc l’intégration, et la configuration automatiques de toutes ces différentes variétés d’entités physiques d’une façon homogène dans les systèmes M2M, en généralisant les approches de configuration automatique déjà connues et utilisées pour les objets communicants numériques. Cette thèse présente un cadre théorique général et des mécanismes de base pour l’identification de modèles de telles entités physiques dans les systèmes d’information embarqués répartis, en englobant dans une même approche les équipements et les sous-ensembles de l’espace, faisant se rejoindre les points de vue ”internet des objets” et ”environnement interactif” dans une nouvelle vision unifiée de l’intelligence ambiante. Ce travail, motivé initialement par les applications à la gestion d’énergie domestique, cherche à intégrer au réseau local de la maison des entités physiques qui ont un impact énergétique mais ne sont dotés d’aucune connexion réseau, ce qui correspond à une extension qualitative du périmètre de l’Internet des Objets. Cette intégration se fait de manière tout à fait similaire à ce qui est fait classiquement pour des équipements numériques état de l’art, c’est-à-dire par des mécanismes de découverte et configuration spontanés. Ces mécanismes comportent les étapes suivantes : détection de la présence d’une entité physique par analyse de la coïncidence d’évènements significatifs reçus de capteurs ; sélection d’un premier modèle générique représentatif de l’entité physique détectée depuis une ontologie de référence en analysant des données reçues les capteurs ; création d’un composant logiciel représentant l’entité physique détectée, à partir du modèle sélectionné, et associant les capteurs et actionneurs utiles ; supervision et contrôle de l’entité cible par l’intermédiaire de ce composant logiciel ; mise à jour incrémentale du modèle de l’entité identifiée par analyse des données issues des capteurs associés. Ce travail est parti d’applications dans l’environnement de la maison, pour lesquelles il a été validé et mis en œuvre. Mais notre approche a vocation à être généralisée et étendue à des environnements comme les bâtiments ou la ville, en offrant suivant le même principe une infrastructure partagée pour toutes les applications M2M dans ces environnements / The physical entities which are taken into account by Machine to Machine (M2M) telecom applications are more and more heterogeneous. The challenge addressed by our research is the automatic integration and configuration of all these types of physical entities in M2M systems, with a homogeneous solution that generalizes self-configuration approaches used for networked digital devices. This thesis presents a general theoretical framework and basic mechanisms for the identification and configuration of such physical entity models in distributed embedded information systems. Our approach deals jointly with equipment and space entities encompassing the ”Internet of Things” (IoT) and ”interactive environment” viewpoints in a renewed interpretation of ambient intelligence. This work has been motivated initially by home energy management applications, trying to integrate into the Home Area Network all home entities that play a role in energy management, but do not have a networked interface of their own. This corresponds to a qualitative extension of the perimeter of the Home Area Network. This integration is achieved in a way similar to what is done for state of the art digital devices, through a spontaneous discovery and configuration mechanism, with the following stages: detection of the presence of a physical entity by analyzing the coincidence of significant events detected by sensors; selection of the first generic model corresponding to the detected physical entity from a reference ontology, on the basis of received sensors data; creation of a software component representing the detected physical entity, based on the selected model, associated with relevant sensors and actuators; provision of application interface for monitoring and control of the target entity through this intermediate software component; iterative update of the identified entity model on the basis of data from associated sensors. The proposed approach has been validated and implemented in home environments, but it is intended to be generalized and expanded to environments such as buildings or cities, offering a similarly shared infrastructure for all M2M applications in these environments

L'auto-organisation de réseaux radio multi-sauts a pour objectif de structurer/organiser un réseau à l'aide d'une structure logique. Pourquoi le structurer ? Pour introduire de la stabilité en ne tenant pas compte de voisins instables ou fortement mobiles, pour fédérer l'ensemble des noeuds, pour introduire une hiérarchie dans le réseau afin de faciliter le passage à l'échelle, pour introduire plus de capacité dans le réseau, etc. L'auto-organisation telle que nous la considérons vise à construire une topologie logique basée sur la topologie physique de telle sorte que les protocoles réseaux (routage, inondation, etc.) et applicatifs (agrégation et dissémination de données) soient plus efficace et plus robuste. La littérature propose essentiellement 4 façons de structurer un réseau en ayant recours aux tables de hachage distribuées (DHT), aux stratégies de clustering, à la construction d'overlays ou en construisant un réseau maillé logique. Bien entendu, il s'agit ici de proposer des protocoles localisés, voire distribuées. Dans nos travaux, nous avons proposé plusieurs algorithmes localisés de construction et de maintenance de backbone virtuel construit sous forme d'arbre ou de treillis. Après avoir étudié les propriétés intrinsèques de ces protocoles en termes de cardinalité, de convergence (auto-stabilisation), de complexité, etc. nous nous sommes intéressé à l'apport de ces structures logiques dans les problématiques réseaux. Ainsi, et que ce soit dans le domaine des réseaux ad hoc, des réseaux hybrides et des réseaux de capteurs, nous avons re-visité les principaux défis posés en développant des protocoles basés sur les auto-organisations proposées plutôt que de considérer le réseau à plat comme c'est souvent le cas. Des protocoles de routage unicast, de localisation, d'auto-configuration mais également de diffusion de données ont été proposés. L'ensemble des publications obtenues mettent en évidence la pertinence de cette démarche. A côté de ces travaux orientés réseaux nous avons montré, dans des travaux plus théoriques, l'apport en terme de stabilité que permettait l'auto-organisation notamment dans le cas de topologies fortement dynamique. Ce résultat est basé sur l'application de l'entropie statistique utilisée classiquement en thermodynamique. Ces travaux ont été menés depuis le point de vue théorique jusqu'à l'expérimentation.

Les systèmes modernes subissent des pressions pour s'adapter à leur environnement en constante évolution afin de rester utiles. Traditionnellement, cette adaptation a été gérée lors des temps morts du système. il y a une demande croissante d'automatiser ce processus et de le réaliser pendant le fonctionnement du système. Les systèmes auto-adaptatifs ont été introduits en tant que réalisation de systèmes s'adaptant en permanence. Les systèmes auto-adaptatifs peuvent modifier au moment de l'exécution leur comportement et / ou leur structure en fonction de leur perception de l'environnement, du système lui-même et de leurs exigences. L'objectif de ce travail est de réaliser l'auto-configuration, une propriété essentielle et essentielle des systèmes auto-adaptatifs. L'auto-configuration est la capacité de reconfiguration automatique et dynamique en réponse aux changements. Cela peut inclure l’installation, l’intégration, le retrait et la composition / décomposition d’éléments du système.Cette thèse présente le framework Dr-BIP, une extension du framework BIP pour la modélisation de systèmes à configuration automatique qui repose sur une approche basée sur un modèle et basée sur des composants et des connecteurs pour prescrire des systèmes. La combinaison de ces deux approches exploite les avantages de chacune d’elles, faisant de leur combinaison une méthodologie idéale pour la réalisation de systèmes complexes à configuration automatique.Un modèle de système Dr-BIP est un modèle d'exécution qui capture le système en cours d'exécution à trois niveaux d'abstraction différents, à savoir les variantes de comportement, de configuration et de configuration. La configuration du système est capturée par le composant et les connecteurs. Dans un système de composants et de connecteurs, la configuration automatique peut avoir trois niveaux de granularité différents, notamment la possibilité d'ajouter ou de supprimer des connecteurs, d'ajouter ou de supprimer des composants et d'ajouter ou de supprimer des sous-systèmes. Dr-BIP prend en charge l'ajout et le retrait explicites de composants et de sous-systèmes, mais l'ajout et le retrait implicites de connecteurs. Le principal avantage de compter sur une addition et une suppression implicites de connecteurs est la possibilité de garantir, par la construction, des topologies de configuration spécifiques.Pour capturer les trois niveaux d'abstraction, nous introduisons des motifs en tant que structures principales pour prescrire un système Dr-BIP à configuration automatique. Un motif définit un ensemble de composants qui évoluent en fonction de règles d'interaction et de reconfiguration. Un système est composé de plusieurs motifs pouvant éventuellement partager des composants et évoluer ensemble. Les règles d'interaction dictent la manière dont les composants composant le système peuvent interagir, tandis que les règles de reconfiguration dictent l'évolution de la configuration du système. Enfin, nous montrons que le cadre proposé est à la fois minimal et expressif en modélisant quatre systèmes différents à configuration automatique. Enfin, nous proposons un langage de modélisation pour codifier les concepts du cadre et fournir une implémentation d’interprète. / Modern systems are pressured to adapt in response to their constantly changing environment to remain useful. Traditionally, this adaptation has been handled at down times of the system. there is an increased demand to automate this process and achieve it whilst the system is running. Self-adaptive systems were introduced as a realization of continuously adapting systems. Self-adaptive systems are able to modify at runtime their behavior and/or structure in response to their perception of the environment, the system itself, and their requirements. The focus of this work is on realizing self-configuration, a key and essential property of self-adaptive systems. Self-configuration is the capability of reconfiguring automatically and dynamically in response to changes. This may include installing, integrating, removing and composing/decomposing system elements.This thesis introduces the Dr-BIP framework, an extension of the BIP framework for modeling self-configuring systems that relies on a model-based and component & connector approach to prescribe systems. The combination of both of these approaches exploits the benefits of each, making their combination an ideal methodology to realize complex self-configuring systems.A Dr-BIP system model is a runtime model which captures the running system at three different levels of abstraction namely behavior, configuration, and configuration variants. The system's configuration is captured by component and connectors. In a component and connector system, self-configuration can have three different levels of granularity which includes the ability to add or remove connectors, add or remove components, and add or remove subsystems. Dr-BIP supports explicit addition and removal of both components and subsystems, but implicit addition and removal of connectors. The main advantage of relying on an implicit addition and removal of connectors is the ability to guarantee by construction specific configuration topologies.To capture the three levels of abstraction, we introduce motifs as primary structures to prescribe a self-configuring Dr-BIP system. A motif defines a set of components that evolve according to interaction and reconfiguration rules. A system is composed of multiple motifs that possibly share components and evolve together. Interaction rules dictate how components composing the system can interact and reconfiguration rules dictate how the system configuration can evolve over time. Finally, we show that the proposed framework is both minimal and expressive by modeling four different self-configuring systems. Last but not least, we propose a modeling language to codify the framework concepts and provision an interpreter implementation.

Dans cette thèse, nous étudions la solution LOCARN : ''Low Opex & Capex Architecture for Resilient Networks''. LOCARN est une architecture de réseaux paquet alternative conçue dans une optique de simplicité de sa structure et ses mécanismes tout en permettant par sa conception la résilience et l'auto-adaptation des services de transport clients. Compte tenu de la complexification croissante des réseaux de transport opérateurs ces dernières décennies, nous prenons ces réseaux comme cas d'usage privilégié. Dans ce cadre, LOCARN permet une simplification considérable des composants et de leur gestion en comparaison des solutions actuelles des opérateurs – ce qui implique respectivement des réductions de CAPEX et d'OPEX. Dans le travail qui suit, nous présentons LOCARN techniquement et mettons en évidence ses intérêts pour les opérateurs par rapport aux autres technologies de transport. Puis, la question prioritaire étant la capacité de mise à l'échelle de LOCARN pour des réseaux de grandes dimensions, nous étudions cette question en détails ce qui nous permet d'établir que l'architecture est tout à fait capable de passer à l'échelle dans des réseaux de transport réalistes. En outre, pour améliorer les performances nous avons également spécifié et évalué deux améliorations de conception permettant à l'architecture de transporter d'un très grand nombre de services, les résultats obtenus sont très encourageants. / In this thesis, we study the LOCARN solution “Low Opex & Capex Architecture for Resilient Networks". LOCARN is an alternative packet network architecture that has been conceived with a special attention to the simplicity of its structure and mechanisms while allowing by design the resiliency and the self-adaptation of clients transportation services. Considering the growing complexification of operators transport networks during the last decades, we consider these latter as the privileged use case. In such a context, LOCARN would allow a drastical simplification of devices and their operation compared to common operator solutions – this involves respectively reductions of CAPEX and OPEX. In this work, we first present LOCARN technically and we bring out its interests for operators beside other transport technologies. Then, since the primary issue of LOCARN is it scalability for large networks, we study this point in details which allow us to establish that the architecture is altogether capable to scale in realistics transport networks. Moreover, to increase the performances we specified two design improvements allowing the architecture to transport a huge amount of clients, the obtained results are very encouraging.

Les protocoles plug-and-play couplés avec les architectures logicielles rendent nos maisons ubiquitaires. Les équipements domestiques qui supportent ces protocoles peuvent être détectés automatiquement, configurés et invoqués pour une tâche donnée. Actuellement, plusieurs protocoles coexistent dans la maison, mais les interactions entre les dispositifs ne peuvent pas être mises en action à moins que les appareils supportent le même protocole. En plus, les applications qui orchestrent ces dispositifs doivent connaître à l'avance les noms des services et dispositifs. Or, chaque protocole définit un profil standard par type d'appareil. Par conséquent, deux appareils ayant le même type et les mêmes fonctions mais qui supportent un protocole différent publient des interfaces qui sont souvent sémantiquement équivalentes mais syntaxiquement différentes. Ceci limite alors les applications à interagir avec un service similaire. Dans ce travail, nous présentons une méthode qui se base sur l'alignement d'ontologie et la génération automatique de mandataire pour parvenir à une adaptation dynamique de services.