Programming Support for a Delay-Tolerant Web of Things

par Maël Auzias

Thèse de doctorat en Stic

Sous la direction de Yves Mahéo et de Frédéric Raimbault.

Le président du jury était Frédéric Guinand.

Le jury était composé de Michaël Mrissa, Pascale Launay.

Les rapporteurs étaient Nicolas Montavont.

  • Titre traduit

    Support de programmation pour un Web des objets tolérant les délais


  • Résumé

    L'internet des Objets (IoT) est habituellement présenté comme l'ensemble d'objets interconnectés à travers un réseau qui est, en pratique, Internet. Or, il existe beaucoup de cas où la connectivité est intermittente à cause des interfaces radio courte-portées et des contraintes d'économie d'énergie. L'architecture de réseautage tolérant les délais (DTN) ainsi que le Bundle Protocole (BP) sont considérés comme des solutions viables pour résoudre ce genre de challenges grâce au mécanisme store-carry-and-forward. Cette thèse vise à fournir des supports de programmation adaptés autant à l'IoT qu'au contexte DTN. Dans ce but, les challenges relevant du DTN et de l'IoT (DT-IoT) sont étudiés et quelques principes de design logiciels sont proposés. Ces principes ont pour but d'optimiser la réactivité et l'efficacité des applications ayant pour cible un contexte DT- IoT. La première contribution est la définition d'un support de programmation orienté ressources, nommé BoaP. Ce support fournit un protocole de requête/réponse grâce à une transposition de CoAP (Contrained Application Protocol). Cette transposition est composée d'ajustements fondamentaux et d'améliorations pour utiliser BP en tant que couche de transport. BoaP a été implémenté et testée dans un petit réseau physique. Une méthode pour évaluer des intergiciels dans des réseaux DTNs est présentée. Un outil implémentant cette méthode a été développé. Il repose sur une plateforme de virtualisation qui simule les contacts réseaux tout en émulant les nœuds du réseau. Cet outil a été utilisé pour exécuter des expériences pour évaluer la validité de BoaP. Enfin, un autre support de programmation est examiné. Celui-ci adopte une approche orientée service et respecte les contraintes REST (Representational State Transfer). Il se repose sur BoaP a été créé avec l'IoT en tête et est adapté à l’environnement DTN. La découverte exploite une interface de publications/souscriptions. Les descripteurs de services contiennent des champs spécifiques pour informer de la disponibilité de leur fournisseurs.


  • Résumé

    The Internet of Things (IoT) is usually presented as a set of THINGS interconnected through a network that is, in practice, Internet. However, there exist many contexts in which the connectivity is intermittent due to short-range wireless communication means or energy constraints. The Delay Tolerant Networking (DTN) architecture and the Bundle Protocol (BP) are known to overcome this communication challenge as they provide communication means by relying on a store-carry-and- forward mechanism. This thesis aims to provide programming supports adapted to both IoT and DTN contexts. For this, both DTN and IoT (DT-IoT) challenges are studied and several design principles are proposed. These principles aim to optimize reactivity and efficiency of applications targeting the DT-IoT context. The first contribution is the definition of a resource-oriented programming support, named BoaP, to enable a DT-IoT. It provides a protocol based on request/response thanks to a transposition of CoAP (Contrained Application Protocol). This transposition consists of fundamental adjustments and enhancements to use BP as the underlying transport protocol. BoaP has been implemented and tested in a small physical network. A method to evaluate middleware systems in DTNs is presented. A tool implementing this method has been developed. It relies on a virtualization platform that simulates network contacts and emulates network devices. This tool was used to run experimentations that assessed the validity of BoaP. Finally, another programming support is investigated. It follows a service-oriented approach and respects REST (Representational State Transfer) constraints. It is built on top of BoaP with IoT in mind and is adapted to DTN environments. Its discovery/advertisement exploits a publish/subscribe interface. Service descriptors contain specific fields to inform on the availability of the service providers. %Finally, requests are extended with some options to enforce conditions on geographic or time context.


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