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Systèmes Embarqués et Mobiles pour l Intelligence Ambiante

date_cessation : 31-08-2017

Description


Membres présents au 03-10-2016

Professeurs


Eric Gressier-Soudan (Professeur des Universités)

Anne Wei (Professeur des Universités, responsable de l'équipe depuis le 1er Janvier 2012)

Claude Kaiser (professeur Emérite)

Pierre Paradinas (professeur du CNAM)
Nicolas Trèves (professeur PAST)

Maîtres de conférences

Tatiana Aubonnet
Samia Bouzefrane

Stéphane Rovedakis
Françoise Sailhan
Jean-Ferdinand Susini

Sami Taktak

ATER, post-doctorants et doctorants

Isabelle Astic

Fatiha Houacine 

Lilia Lassouaoui

Farid Adaili

Lyes Bouali

Salim El_Khediri

Frédéric Lemoine

Denis Maurel

Youcef Ould Yahia

Thinh Le Vinh

  

Présentation générale

Le groupe de recherche SEMpIA a été créé en novembre 2007. Il focalise son activité sur les systèmes distribués et les réseaux.

Axes de recherche 

Les réseaux et les systèmes distribués participent à l'architecture de ce qu'on baptise aujourd'hui "la vie numérique". La présence de l'informatique n'est pas nouvelle dans notre quotidien, mais c'est devenu un élément incontournable. L'informatique en réseau amène de de nouvelles formes d'économies (l'uberisation), de nouvelles applications (véhicule autonome), de nouvelles relations sociales et sociétales (les réseaux sociaux), de nouvelles relations à l'information (data mining et data visualisation). Les quelques applications mentionnées ci-dessus ne suffisent pas à donner une vue d'ensemble de la révolution que nous traversons. Les nouveaux défis posés pourront être de plusieurs ordres :

  • Le très grand nombre, ou le passage à l'échelle, tant du point de vue des utilisateurs, que des réseaux qui vont partout et plus puissants , ou que des machines qui coopèrent pour offrir les nouveaux services,

  • Etre connecté tout le temps, en tout lieu, et quel que soit l'équipement sont les bases même de la mobilité aujourd'hui et de notre société.

Par conséquent, le dynamique et la mobilité de l'environnement du système posent des nombreuses questions : quelle est l'architecture dynamique de services ? Quelle est la(les) cohérences sur les données ? Quelle est la Qualité de Service ? Donc, c'est dans ce contexte que SEMpIA mène deux principaux axes de recherche (Systèmes distribués et réseaux) complétés par un axe transversal (vérification). Ces thématiques de recherche correspondent à celles du GDR 725 du CNRS (RSD) : Réseaux et Systèmes Distribués. A ceci près que SEMpIA doit aussi tenir compte du contexte du CNAM avec la Comue HESAM qui impacte les devoirs du CEDRIC et de ses chercheurs.

Axe1.  Systèmes distribués

Dans les systèmes distribués, le Cloud computing offre à l'utilisateur des nouveaux services de type IaaS, PaaS et SaaS et sert aussi à étendre les ressources limitées de plates-formes comme celles des PCs ou téléphones mobiles. Il s’appuie sur des serveurs hébergés au sein de datacenters pour répondre à la demande croissante des utilisateurs et des systèmes d’informations pour effectuer des traitements utilisant une quantité de données toujours en augmentation. Cela est rendu possible grâce à l’émergence de plates-formes virtuelles capables d’agréger une grande quantité de ressources matérielles et logicielles. Cependant, l’échelle de fonctionnement de ces nouveaux systèmes est confrontée au besoin toujours plus pressant de QoS (temps de traitement, cohérence des données, sécurité, etc.) nécessitant de repenser un certain nombre de protocoles distribués. Des travaux récents s’intéressent à apporter de la cohérence dans les systèmes de stockage distribué large échelle. Plus précisément, d’adapter la cohérence atteignable dans le système suivant le contexte de fonctionnement.

 

D’autre part, à cause de la taille de ces systèmes distribués, la probabilité de pannes et de fautes est assez importante. Il est donc primordial de proposer des solutions auto-adaptatives et résilientes aux pannes/fautes pour permettre d’atteindre de meilleures performances.

 

Plusieurs travaux ont été réalisés :

 

  • La re-configuration de systèmes basées sur le modèle de composants : D'une part, c'est une méthode proactive des composants de service afin de fournir des services à la carte. Il s'agit d'appeler le modèle de composants auto-contrôlé (self-controlled) en respectant la QoS pour chaque demande ; d'autre part, un modèle dynamique capable de maintenir le respect des contraintes temporelles et des exigences sécuritaires du système; et une optimisation du code pour les systèmes temps réel.

  • La cohérence sur les données est la clé pour fournir un service sûr. Le problème lié avec multi-écriture/lecture peut être assurée par échanges entre les nœuds du réseau. Le protocole LibRe permet de garantir la cohérence sur les données en utilisant les registres distribués au sein du système de stockage

  • Dans le contexte du Cloud mobile, d'une part, l’exploration de nouvelles architectures de services (comme OSGi : Open Services Gateway initiative) qui soient adaptées au Cloud mobile est un challenge en soit, avec l’objectif de fournir à l’utilisateur mobile des services performants en termes de temps d'exécution, de mémoire et d'énergie. L’architecture de services proposée est comparée aux modèles d’architectures basés sur les machines virtuelles et les conteneurs. D'autre part, selon la sensibilité des données manipulées, une application qui s’exécute en partie sur une plateforme mobile et en partie externalisée sur le Cloud, peut nécessiter des mécanismes de sécurité pour protéger ces données. Ainsi, des approches basées sur la fédération de cercles de confiance, sur l’utilisation de plates-formes de confiance et d’algorithmes du type Attribute Based Encryption sont proposées pour garantir cette sécurité.

Axe 2. Réseaux mobiles et sans fil

Les divers types de terminaux (mobile, capteurs, …) sont de plus en plus confrontés à la dynamique de la topologie et des applications. Ce phénomène est la conséquence de plusieurs facteurs : (1) nouveaux modes d'accès au médium, (2) les pannes de nœuds/liens du réseau, (3) la sûreté du fonctionnement. Afin d’acheminer les informations dans ce contexte, il est nécessaire de concevoir de nouvelles approches/protocoles capables de moduler la mise à jour des informations de routage et d'accès pour être réactif tout en assurant une certaine stabilité. De plus, il faudra garantir une qualité de service multicritères (alliant durée de vie, tolérance aux pannes/auto-adaptation, délais et bande passante) en optimisant localement ou globalement le fonctionnement des réseaux.

Plusieurs travaux ont été réalisés :

  • Dans un contexte mobile et dynamique, l'efficacité de l'allocation de ressource dépend de multiple-critères (qualité de lien, débit, délai, par exemple). Nous nous sommes appuyé sur diverses méthodes pour répondre à ces problèmes dans les réseaux, telles que la théorie des jeux et la théorie des graphes afin d'assurer la QoS. Plusieurs nouvelles heuristiques distribuées ou centralisées ont été étudiées dans les réseaux 4G ou les réseaux de capteurs.

  • Les réseaux de capteurs sont assez contraints (limite d'énergie, mémoire, par exemple) dont il faut tenir compte. Donc, une des thématiques de recherche est la QoS sur le routage, de façon multi-critères, par exemple la maximisation de la durée de vie du réseau, la minimisation du délai de bout-en-bout ou la réduction de la perte de paquets. Nous avons proposé des solutions localement optimales en effectuant une pondération de plusieurs critères, et l’apprentissage. De plus, le problème de déploiement associé au routage a également été étudié. Dans ce contexte, nous chercherons également à modéliser et optimiser ce problème en ajoutant l'objectif d'augmentation de la durée de vie du réseau.

  • En considérant le routage uniquement dans un réseau sujet aux fautes, beaucoup de travaux ont été menés pour construire et maintenir des structures de communication avec de bonnes propriétés, comme de multiple chemins pour le routage ou la réduction de la consommation énergétique via la minimisation du nombre de nœuds prenant part au routage. Nous nous sommes intéressés à une variante de ce problème basé sur un partitionnement du réseau en cliques de taille minimal et connexes. Nous avons proposé un nouvel algorithme distribué avec garantie de performance et tolérant aux fautes. Nous avons également cherché à maintenir une structure de coût minimum sur les liens et sans cycle malgré des coût s dynamiques. 

  • En considérant le routage uniquement dans un réseau sujet aux fautes, les études permettent d'avoir une structure de communication avec de bonnes propriétés, comme de multiple chemins pour le routage ou la réduction de la consommation énergétique via la minimisation du nombre de nœuds prenant part au routage. Nous nous sommes intéressés à une variante de ce problème basé sur un partitionnement du réseau en cliques de taille minimal et connexes. Nous avons proposé un nouvel algorithme distribué avec garantie de performance et tolérant aux fautes.

  • Les avancements de recherche de l'équipe nous amène à deux types d'application : 1) application mobiles se basant sur MV (machine virtuel et contrôleur) doivent garantir la QoS, en particulier, le délai. Nous avons conçu une guide de visite qui satisfait la demande du musée ; 2) géo-localisation qui améliore la précision de localisation par la méthode de pré-sélection parmi toutes les combinaisons 

Axe 3. Thématique transverse  - La vérification de système et de réseau 

La vérification de système et de réseau est essentielle afin d’assurer le bon fonctionnement de système et de réseau. Cependant, l’implication de la vérification dans un système ou un réseau n’est pas évidente. Dans ce contexte, deux approches sont explorées : d’une part la conception d’un réseau sans fils «temps réel» conçu dans l'optique d'en vérifier les propriétés temporelles. D’autre part, l’étude de la vérification de systèmes temps-réel synchrones écrient en Lustre. Une première approche vise à utiliser le Model-Checker SPIN afin d'en effectuer la vérification après traduction automatique du code Lustre en Promela