Systèmes mobiles émergents dans l’IoT : de l’interopérabilité au niveau middleware de communication à l’analyse de la qualité de service associée

Enabling emergent mobile systems in the IoT : from middleware-layer communication interoperability to associated QoS analysis

• Auteur / Autrice : Georgios Bouloukakis
• Direction : Nikolaos Georgantas, Valérie Issarny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 01/08/2017
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche de Paris (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Sens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dimitris Plexousakis, Gilles Privat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nalini Venkatasubramanian, Fábio M. Costa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automates temporisés

Interconnexion de réseaux (télécommunications)

Internet des objets

Mots clés libres

Internet des objets

Middleware

Interopérabilité

Composition de logiciel

Analyse statistique

Réseaux de files d'attente

Internet of things

Interoperability

Middleware

Résumé

Les applications de l'Internet des objets (IdO/IoT) se composent de divers objets en grande partie mobiles et avec des ressources limitées ou riches. Des tels dispositifs exigent des interactions légères et faiblement couplées en termes de temps, d'espace et de synchronisation. Les protocoles au niveau middleware de l'IoT prennent en charge un ou plusieurs types d'interaction assurant la communication entre objets. De plus, ils supportent différents niveaux de Qualité de service (QDS) pour cette communication par rapport aux ressources disponibles sur les dispositifs et les réseaux. Les dispositifs utilisant le même protocole middleware interagissent de manière homogène, car ils exploitent les mêmes caractéristiques fonctionnelles et de QDS. Cependant, la profusion de protocoles middleware pour l'IoT se traduit par des objets très hétérogènes. Cela nécessite des solutions d'interopérabilité avancées intégrées à des techniques de modélisation et d'évaluation de la QDS. La principale contribution de cette thèse est d'introduire une approche et de fournir une plate-forme pour la synthèse automatique des artefacts logiciels permettant l'interopérabilité. De tels artefacts permettent l'interconnexion entre des objets mobiles qui utilisent des protocoles hétérogènes au niveau middleware. Notre plate-forme prend en charge l'évaluation de l'effectivité de l'interconnexion en termes de la QDS de bout en bout. Plus précisément, nous dérivons des conditions formelles pour des interactions réussies, et nous permettons la modélisation et l'analyse des performances ainsi que le réglage du système de bout en bout, tout en considérant plusieurs paramètres système pour l'IoT mobile.

Internet of Things (IoT) applications consist of diverse Things including both resource-constrained/rich devices with a considerable portion being mobile. Such devices demand lightweight, loosely coupled interactions in terms of time, space, and synchronization. IoT middleware protocols support one or more interaction types (e.g., asynchronous messaging, streaming) ensuring Thing communication. Additionally, they introduce different Quality of Service (QoS) features for this communication with respect to available device and network resources. Things employing the same middleware protocol interact homogeneously, since they exploit the same functional and QoS features. However, the profusion of developed IoT middleware protocols introduces technology diversity which results in highly heterogeneous Things. Interconnecting heterogeneous Things requires mapping both their functional and QoS features. This calls for advanced interoperability solutions integrated with QoS modeling and evaluation techniques. The main contribution of this thesis is to introduce an approach and provide a supporting platform for the automated synthesis of interoperability software artifacts. Such artifacts enable the interconnection between mobile Things that employ heterogeneous middleware protocols. Our platform further supports evaluating the effectiveness of the interconnection in terms of end-to-end QoS. More specifically, we derive formal conditions for successful interactions, and we enable performance modeling and analysis as well as end-to-end system tuning, while considering several system parameters related to the mobile IoT.