Thèse présentée devant IFSIC
Thesis submitted to IFSIC

Frédéric Le Mouël - 1er décembre 2003
Environnement adaptatif d'exécution distribuée d'applications dans un
contexte mobile
http://www.irisa.fr/bibli/publi/theses/2003/lemouel/lemouel.html
ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2003/lemouel.pdf

Résumé
L'informatique mobile est un domaine en plein essor qui profite des
percées technologiques dans le domaine des ordinateurs portables et dans
le domaine des réseaux de communication sans-fil. Ces environnements
mobiles présentent des particularités : (i) dû à des limitations de
taille et de poids, un terminal portable offre peu de ressources et
celles-ci sont susceptibles de varier, (ii) les réseaux sans fil offrent
une bande passante plus faible, sujette à des variations importantes et
de fréquentes déconnexions dues aux interférences avec l'environnement,
et (iii) l'environnement d'un terminal portable change suite à ses
déplacements, avec l'accès, ou la disparition de l'accès, à un certain
nombre de stations (mobiles ou non) et de périphériques (imprimantes,
scanner, etc). L'objectif de cette thèse est de proposer une méthode qui
généralise l'utilisation des ressources extérieures à un terminal
portable au moyen de techniques de distribution prenant en compte ces
critères de la mobilité. Nous proposons donc un système adaptatif de
distribution des applications en environnements mobiles. Pour cela, nous
avons construit une architecture générique se décomposant en un cadre de
conception et une boîte à outils. Le cadre de conception comporte des
fonctionnalités couramment utilisées pour la gestion des environnements
mobile. La boîte à outils comporte des implantations permettant aux
concepteurs d'applications de spécialiser les fonctionnalités avec un
comportement défini. Dans ce cadre, nous avons plus précisément
développé deux fonctionnalités. La fonctionnalité d'adaptation et de
réaction dynamique définit, en particulier, un modèle d'entité
auto-adaptative, dans laquelle les concepteurs peuvent dynamiquement
spécialiser (i) les adaptations possibles de l'entité et (ii) la
stratégie d'adaptation, correspondant aux changements de comportement à
adopter en cas de variations dans les conditions d'exécution. La
fonctionnalité de gestion des ressources et de distribution des
applications caractérise les particularités de l'environnement mobile et
les besoins des applications au sein d'un modèle d'utilisation de type
offres / demandes. Cinq services mettent en oeuvre cette fonctionnalité
: (i) le service de gestion de l'environnement, (ii) le service de
gestion de l'environnement local, (iii) le service de détection et
notification, (iv) le service de distribution et (v) le service de
contrôle de la propagation des adaptations. Ceux-ci comportent des
politiques adaptatives, basées sur le modèle de l'entité, qui peuvent
être dynamiquement spécialisées par les concepteurs. Un prototype,
AeDEn, a été développé et plusieurs expériences ont confirmé que la
distribution en environnement mobile permet d'économiser les ressources
des terminaux portables et d'améliorer les performances des
applications.

Mots clefs: Environnement mobile, terminaux portables, réseaux sans-fil,
approche générique, cadre de conception, boîte à outils, système
adaptatif dynamique, stratégies d'adaptation, informatique répartie,
système de distribution dynamique, politiques adaptatives

Abstract
Mobile computing is a domain in great expansion. Wireless networks (GSM,
satellite, etc) and Portable Information Appliances PIAs (laptops, PDAs,
cellular phones, etc) are developing very rapidly. These environments
present particular features: (i) due to size and weight limitations, a
PIA is resources-limited, (ii) wireless networks have a low bandwidth
suffering of variations and disconnections and (iii) due to the
mobility, environment of a PIA always change such as when stations/
resources/peripherics appear or disappear. Goal of this thesis is to
propose generic method for the use of external resources by distribution
techniques. So, we propose an adaptive distribution system for
applications in a mobile context. We have built a generic architecture
with framework and toolkit. Framework is composed of functionalities
commonly used for mobile environment management. Toolkit is made up of
implementations used to specialize functionalities . In our framework,
we have particularly developed two functionalities. Dynamic adaptation
and reaction functionality specifies an auto-adaptive entity model where
designers can dynamically specialize (i) possible adaptations of the
entity and (ii) an adaptation strategy, describing the behavior to adopt
in case of variation of execution conditions. Resources management and
applications distribution functionality specifies mobile environment
features and applications needs by a resource/offers - entity/demands
model. Five services are developed to implement this functionality: (i)
the environment management service, (ii) the local environment
management service, (iii) the detection and notification service, (iv)
the distribution service and (v) the adaptations control service. These
ones are made up of adaptive policies, based on entity model, which can
be dynamically specialized by designers. A prototype, AeDEn, has been
developed and tested with many experiments which proved that
distribution in mobile environments saves resources of PIA and improve
performances of applications.

Keywords: Mobile environment, portable terminal, wireless network,
generic approach, framework, toolkit, dynamic adaptation system,
adaptation strategy, dynamic distribution system, adaptive policy