une méthode d'ingénierie des Systèmes d'Information ubiquitaires

245 Pages·2012·8.62 MB·French

by  Ansem Ben Cheikh

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Informatique
Arrêté ministériel : 7 août 2006

Présentée par
« Ansem Ben Cheikh »

Thèse dirigée par « Jean-Pierre GIRAUDIN » et
codirigée par « Agnès FRONT» et « Stéphane COULONDRE »

préparée au sein du Laboratoire Informatique de Grenoble
dans l'École Doctorale Mathématique, Sciences et
Technologies de l’Information, Informatique

E-CARe : une méthode
d’ingénierie des Systèmes
d’Information ubiquitaires

Thèse soutenue publiquement le « 4 Juin 2012 »,
devant le jury composé de :
Mme Corine CAUVET
Professeur des universités, Université Aix-Marseille, Rapporteur
Mr Philippe ANIORTE
Professeur des universités, Université de Pau et des Pays de l’Adour,
Rapporteur
Mme Danielle BOULANGER
Professeur émérite, Université de Lyon 3, Examinatrice et présidente de
jury
Mlle Jolita RALYTE
Maître d'Enseignement et de Recherche, Université de Genève,
Examinatrice
Jean-Pierre GIRAUDIN
Professeur des universités, Université Pierre Mendès France, Directeur
de thèse
Mme Agnès FRONT
MCF HDR, Université Pierre Mendès France, Codirectrice de thèse
Mr Stéphane COULONDRE
MCF, INSA de Lyon, Codirecteur de thèse
ii
iii
(cid:192) mon mari,
(cid:192) mes enfants,
(cid:192) mes parents,
(cid:192) mes frŁres,
(cid:192) ma s(cid:247)ur.
J’espŁre que vous vous rØjouissez de cette rØussite qui est le rØsultat de longues heures de travail
et de grands sacri(cid:28)ces. Merci pour votre amour et avant tout merci au grand Dieu. Hamdoulellah.
iv
Remerciements1
Ma thŁse de doctorat a constituØ un long parcours riche en rencontres et marquØ par
l’apport scienti(cid:28)que et moral de plusieurs personnes que je tiens (cid:224) remercier vivement.
Tout d’abord, je tiens (cid:224) remercier mes directeurs de thŁse : AgnŁs Front, Jean-Pierre
Giraudin et StØphane Coulondre.
AgnŁs Front, tu m’a encadrØe depuis mon M2R et tu as toujours ØtØ prØsente pour m’orien-
ter et me guider en permanence. Tu as partagØ ton savoir-faire et tes connaissances pour que
je rØussisse cette thŁse et tu as toujours ØtØ prØsente dans les moments les plus di(cid:30)ciles et
j’en suis trŁs reconnaissante.
Jean-Pierre Giraudin, je suis trŁs reconnaissante pour tes conseils et remarques constructifs
qui ont permis de bien mener ce travail. Ton expØrience et ta vision analytique ont beaucoup
in(cid:29)uencØ cette thŁse. Je suis heureuse d’avoir rencontrØ une personne aussi droite et honnŒte.
StØphane Coulondre, ta contribution dans ce travail a permis d’orienter ce travail et de
l’enrichir avec une vision nouvelle et originale. Je suis trŁs reconnaissante (cid:224) l’e(cid:27)ort et le temps
fournis de ta part pour Œtre prØsent malgrØ l’Øloignement gØographique.
Je tiens (cid:224) remercier Øgalement les membres du jury qui m’ont fait l’honneur de participer
(cid:224) ma soutenance de thŁse. Je remercie mes deux rapporteurs M. Philippe AniortØ et Mme
Corine Cauvet pour avoir acceptØ de lire et d’Øvaluer mon travail (cid:224) travers ce manuscrit. Je
remercie Mme Danielle Boulanger et Mlle Jolita RalytØ d’avoir acceptØ d’examiner ce travail.
Je remercie vivement tous les membres de l’Øquipe SIGMA avec qui j’ai ØchangØ. Chacun
a contribuØ (cid:224) sa fa(cid:231)on pour rendre ce travail aussi agrØable et constructif. Merci (cid:224) notre chef
Christine Verdier qui est trŁs dynamique et enthousiaste, et qui dirige cette Øquipe dans une
ambiance agrØable et conviviale.
Je remercie Dominique Rieu qui m’a encadrØe durant mon M2R, qui m’a transfØrØe un
amour de ce domaine de recherche et avec qui j’ai eu une expØrience trŁs riche et intØressante.
Je souhaite remercier Madame Nadine Mandran, ingØnieure (cid:224) Marvelig, de m’avoir aidØe et
guidØe pour la rØalisation des expØrimentations. Elle est une personne enthousiaste, rigoureuse
et ouverte qui a contribuØ (cid:224) la valorisation et la promotion de ce travail. Je tiens (cid:224) remercier
1. Cette thŁse a ØtØ (cid:28)nancØe dans le cadre du projet DØSIT par le cluster TTS de la rØgion Rh(cid:244)ne-Alpes.
v
Remerciements
Øgalement les sujets du focus group : Christine, Luz Maria, Marco, LucinØa, Amin, Mario,
RØmi, Alexandre, Alfonso, Kiev et SØbastien.
Merci (cid:224) Rajaa Saidi, Luz-Maria Priego, Marco Santorum et JorgØ-Luis Medina mes co-
Øquipiers de bureau avec qui j’ai eu des discussions longues et intØressantes et avec qui j’ai
partagØ des moments de joie et de stress.
Merci et bon courage aux futurs docteurs de SIGMA : Amin, AurØlien, Mario, Juan Pablo,
Loic et Nicolas.
A tous les permanents de l’Øquipe SIGMA (Dominique, Christine, Claudia, Sophie et Cyril)
merci pour vos remarques et conseils constructifs qui ont permis de promouvoir ce travail.
MerciauxmembresdulaboratoiredepsychologieLaboratoireInteruniversitairedePsychologie-
PersonnalitØ, Cognition, Changement Social - Grenoble (LIP / PC2S) pour leur participation
(cid:224) l’avancement du projet DØSIT.
Je remercie Øgalement les personnes qui m’ont accompagnØe dans la rØalisation des ani-
mations de la fŒte des sciences (cid:224) Lyon : Corinne Sainte-Colombe, Laina Ngom et Julie Drouet.
Un grand merci (cid:224) vous tous.
vi
Table des matiŁres
Table des (cid:28)gures 1
Liste des tableaux 5
Introduction 7
I Etat de l’art 15
1 SensibilitØ au contexte dans les SI 17
1.1 (cid:201)tude du vocabulaire de l’adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.1.1 Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.1.2 FlexibilitØ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.1.3 Personnalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.4 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.5 SensibilitØ au contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.6 SynthŁse : relations entre concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2 ModØlisation et mØtamodØlisation du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.2.1 ModØlisation du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.2.2 MØtamodØlisation du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.2.3 (cid:201)valuation des mØtamodŁles de contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.3 Besoins en sensibilitØ au contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.3.1 Adaptation des mØtiers par la prise en compte du contexte . . . . . . . . 39
1.3.2 Adaptation des interactions Homme-Machine . . . . . . . . . . . . . . . 44
1.3.3 Adaptation pour le contr(cid:244)le d’accŁs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
1.3.4 SensibilitØ au contexte pour la gestion des donnØes . . . . . . . . . . . . 48
1.3.5 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.4 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
vii
Table des matiŁres
2 L’ingØnierie des SI ubiquitaires 53
2.1 Approches orientØes ØvŁnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.1.1 Lien entre les systŁmes ubiquitaires et les approches basØes ØvŁnements . 54
2.1.2 Gestion des ØvŁnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.1.3 Architecture dirigØe par les ØvŁnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.1.4 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2 DØmarches uni(cid:28)Øes pour l’ingØnierie des SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.2.1 Rational Uni(cid:28)ed Process Rational Uni(cid:28)ed Process (RUP) . . . . . . . . . 64
2.2.2 2TUP : 2 Track Uni(cid:28)ed Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.2.3 Symphony : une mØthode d’ingØnierie des SystŁme d’Information (SI)
orientØe objets mØtier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.2.4 SynthŁse : prise en compte des besoins ubiquitaires dans les dØmarches
uni(cid:28)Øes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3 DØmarches de dØveloppement des applications ubiquitaires . . . . . . . . . . . . 68
2.3.1 MØthode pour l’ingØnierie des applications ubiquitaires
[Henricksen et Indulska, 2006] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.3.2 DØmarche IngØnierie DirigØe par les ModŁles (IDM) pour les applications
sensibles au contexte [Ayed et al., 2007] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.3.3 DØmarche de conception des applications (cid:224) base de services web
[Kapitsaki et al., 2009] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.3.4 DØmarche IDM utilisant les ontologies [Serral et al., 2010] . . . . . . . . 72
2.3.5 DØmarche dirigØe par les modŁles pour la crØation de services ubiquitaires
[Achilleos et al., 2010] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.3.6 DØmarche respectant le cycle de vie du contexte [Vieira et al., 2010] . . . 74
2.3.7 Environnement pour la conception et la gestion du contexte
[Cipriani et al., 2011] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.3.8 Comparaison entre di(cid:27)Ørentes dØmarches de dØveloppement de SI ubiqui-
taires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.4 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
II Contributions 81
3 E-CARe : concepts de base 83
3.1 Le framework E-CARe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.1.1 PrØsentation du framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.1.2 Module Gestion des donnØes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
viii
3.1.3 Module MØtier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.1.4 Module PrØsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.1.5 Module Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.1.6 Module Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.1.7 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2 Une approche orientØe ØvŁnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.2.1 Les usages des ØvŁnements dans les SI ubiquitaires . . . . . . . . . . . . 88
3.2.2 Les ØvŁnements dans le framework E-CARe . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.2.3 Nouveau paradigme de rŁgles : les rŁgles E-CARe . . . . . . . . . . . . . 90
3.2.4 Architecture orientØe ØvŁnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.2.5 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.3 MØtamodØlisation du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.3.1 MØtamodŁle structurel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.3.2 MØtamodŁle ØvŁnementiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.3.3 Usage des mØtamodŁles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.3.4 Exemple d’instanciation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.3.5 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4 Approche intentionnelle de E-CARe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.4.1 AdØquation des approches basØes objectifs pour l’analyse des besoins ubi-
quitaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.4.2 Nouvelle approche intentionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.4.3 MØtamodŁle intentionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.4.4 Exemple de vue intentionnelle dans un systŁme de santØ . . . . . . . . . 103
3.4.5 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.5 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4 E-CARe : dØmarche de spØci(cid:28)cation des besoins ubiquitaires 105
4.1 PrØsentation de la dØmarche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.1.1 SØparation des besoins ubiquitaires, fonctionnels et techniques . . . . . . 106
4.1.2 Un r(cid:244)le majeur : l’analyste-concepteur de contexte . . . . . . . . . . . . 108
4.1.3 Cycle de la dØmarche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.2 (cid:201)tude de cas : cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.3 (cid:201)tude prØalable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
4.3.1 Recueil des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.3.2 SpØci(cid:28)cation du pØrimŁtre organisationnel . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.3.3 SpØci(cid:28)cation du diagramme de domaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.3.4 SpØci(cid:28)cation du pØrimŁtre mØtier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
ix
Table des matiŁres
4.3.5 Identi(cid:28)cation des besoins ubiquitaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.3.6 Identi(cid:28)cation des contraintes techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.4 SpØci(cid:28)cation intentionnelle des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.4.1 DØ(cid:28)nition de la hiØrarchie des objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.4.2 DØcomposition des Processus MØtier (PM) selon les objectifs . . . . . . . 119
4.4.3 DØ(cid:28)nition des rŁgles mØtier, CARe et techniques . . . . . . . . . . . . . 121
4.4.4 Classi(cid:28)cation des rŁgles CARe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.5 SpØci(cid:28)cation structurelle du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.5.1 Ra(cid:30)nement des rŁgles par conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.5.2 DØ(cid:28)nition des prescriptions contextuelles. . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.5.3 ModØlisation du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.5.4 DØ(cid:28)nition des modes de gestion du contexte . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.6 SpØci(cid:28)cation ØvŁnementielle du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.6.1 DØ(cid:28)nition des rŁgles E-CARe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.6.2 SpØci(cid:28)cation du modŁle d’acquisition du contexte . . . . . . . . . . . . . 129
4.6.3 SpØci(cid:28)cation de la cartographie d’ØvŁnements . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.7 SynthŁse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5 E-CARe : dØmarche complŁte d’ingØnierie des SI ubiquitaires 137
5.1 PrØsentation gØnØrale de la dØmarche E-CARe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.1.1 DØmarche Symphony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.1.2 Cycle de la dØmarche (cid:16)E-CARe(cid:17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.1.3 Usage de l’IDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.2 Branche fonctionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.2.1 SpØci(cid:28)cation conceptuelle des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.2.2 SpØci(cid:28)cation organisationnelle et interactionnelle des besoins . . . . . . . 141
5.2.3 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.3 Branche technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.3.1 Architecture applicative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.3.2 Architecture technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.4 Conception fonctionnelle prØliminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.4.1 VØri(cid:28)cation de la cohØrence entre ØvŁnements et PM . . . . . . . . . . . 147
5.4.2 Enrichissement des modŁles dynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.4.3 Enrichissement des modŁles d’Objet MØtier (OM) . . . . . . . . . . . . . 151
5.5 Conception technique prØliminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.5.1 VØri(cid:28)cation de la cohØrence entre les modŁles d’ØvŁnements et l’architec-
ture matØrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
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