Middleware pour l'Internet des Objets Intelligents

The Internet of Things (IoT) is characterized by a wide penetration in the regular user's life through an increasing number of Things embedding sensing, actuating, processing, and communication capacities. A considerable portion of those Things will be mobile Things, which come with several advantages yet lead to unprecedented challenges. The most critical challenges, that are directly inherited from, yet amplify, today's Internet issues, lie in handling the large scale of users and mobile Things, providing interoperability across the heterogeneous Things, and overcoming the unknown dynamic nature of the environment, due to the mobility of an ultra-large number of Things. This thesis addresses the aforementioned challenges by revisiting the commonly employed Service-Oriented Architecture (SOA) which allows the functionalities of sensors/actuators embedded in Things to be provided as services, while ensuring loose-coupling between those services and their hosts, thus abstracting their heterogeneous nature. In spite of its benefits, SOA has not been designed to address the ultra-large scale of the mobile IoT. Consequently, our main contribution lies in conceiving a Thing-based Service-Oriented Architecture, that revisits SOA interactions and functionalities, service discovery and composition in particular. We concretize the novel architecture within MobIoT, a middleware solution that is specifically designed to manage and control the ultra-large number of mobile Things in partaking in IoT-related tasks. To assess the validity of our proposed architecture, we provide a prototype implementation of MobIoT and evaluate its performance through extensive experiments that demonstrate the correctness, viability, and scalability of our solution.L'Internet of Things (IoT) est caractérisé par l'introduction, auprès des utilisateurs, d'un nombre grandissant d'objets (ou things) capables d'acquérir des données depuis leur environnement et d'agir sur celui-ci, et dotés de capacités de calcul et de communication sophistiquées. Une grande partie de ces objets ont pour avantage d'être mobiles, mais cette particularitéprovoque aussi l'émergence de problèmes nouveaux. Les plus critiques d'entre eux découlent directement de l'Internet actuel, sous une forme amplifiée, et portent sur la gestion du grand nombre d'utilisateurs et d'objets connectés, l'interopérabilité entre des objets aux technologies hétérogènes et les changements d'environnement dus à la mobilité d'un très grand nombre d'objets. Cette thèse se propose d'étudier et de résoudre les problèmes susmentionnés en adaptant l'Architecture Orientée Service (SOA) pour que les capteurs et les actionneurs intégrés aux objets puissent être présentés comme des services et, de fait, réduire le couplage entre ces services et leurs hôtes de façon à abstraire leur nature hétérogène. Toutefois, en dépit de ses avantages, SOA n'a pas été conçue pour gérer une aussi grande échelle que celle de l'IoT mobile. En conséquence, la contribution principale de cette thèse porte sur la conception d'une Thing-based Service-Oriented Architecture repensant les fonctionnalités de SOA, et tout particulièrement les mécanismes de découverte et de composition de services. Cette nouvelle architecture a été mise en oeuvre au sein de MobIoT, un middleware spécifiquement conçu pour gérer et contrôler le très grand nombre d'objets mobiles impliqués dans les opérations propres à l'IoT. Dans le but d'évaluer cette nouvelle architecture, nous avons implémenté un prototype et analysé ses performances au travers de nombreuses expériences qui démontrent que les solutions que nous proposons sont viables et pertinentes, notamment en ce qui concerne le passage à l'échelle