Developing and Testing Pervasive Computing Applications: A Tool-Based Methodology

Despite much progress, developing a pervasive computing application remains a challenge because of a lack of conceptual frameworks and supporting tools. This challenge involves coping with heterogeneous devices, overcoming the intricacies of distributed systems technologies, working out an architecture for the application, and encoding it into a program. Moreover, testing pervasive computing applications is problematic because it requires acquiring, testing and interfacing a variety of software and hardware entities. This process can rapidly become costly and time-consuming when the target environment involves many entities. This thesis proposes a tool-based methodology for developing and testing pervasive computing applications. Our methodology first provides the DiaSpec design language that allows to define a taxonomy of area-specific building-blocks, abstracting over their heterogeneity. This language also includes a layer to define the architecture of an application. Our tool suite includes a compiler that takes DiaSpec design artifacts as input and generates a programming framework that supports the implementation and testing stages. To address the testing phase, we propose an approach and a tool integrated in our tool-based methodology, namely DiaSim. Our approach uses the testing support generated by DiaSpec to transparently test applications in a simulated physical environment. The simulation of an application is rendered graphically in a 2D visualization tool. We combined DiaSim with a domain-specific language for describing physical environment phenomena as differential equations, allowing a physically-accurate testing. DiaSim has been used to simulate various pervasive computing systems in different application areas. Our simulation approach has also been applied to an avionics system, which demonstrates the generality of our parameterized simulation approach.Malgré des progrès récents, développer une application d'informatique ubiquitaire reste un défi à cause d'un manque de canevas conceptuels et d'outils aidant au développement. Ce défi implique de prendre en charge des objets communicants hétérogènes, de surmonter la complexité des technologies de systèmes distribués, de définir l'architecture d'une application, et d'encoder cela dans un programme. De plus, tester des applications d'informatique ubiquitaire est problématique car cela implique d'acquérir, de tester et d'interfacer une variété d'entités logicielles et matérielles. Ce procédé peut rapidement devenir coûteux en argent et en temps lorsque l'environnement ciblé implique de nombreuses entités. Cette thèse propose une méthodologie outillée pour dévelop- per et tester des applications d'informatique ubiquitaire. Notre méthodologie fournit tout d'abord le langage de conception DiaSpec. Ce langage permet de définir une taxonomie d'entités spécifiques à un domaine applicatif, s'abstrayant ainsi de leur hétérogénéité. Ce langage inclut également une couche permettant de définir l'architecture d'une application. Notre suite outillée fournit un compilateur qui, à partir de descriptions DiaSpec, génère un canevas de programmation guidant les phases d'implémentation et de test. Afin d'aider à la phase de test, nous proposons une approche de simulation et un outil intégré dans notre méthodologie outillée : l'outil DiaSim. Notre approche utilise le support de test généré par DiaSpec pour tester les applications de manière transparente dans un environnement physique simulé. La simulation d'une application est rendue graphiquement dans un outil de visualisation 2D. Nous avons combiné DiaSim avec un langage dédié permet- tant de décrire les phénomènes physiques en tant qu'équations différentielles, permettant des simulations réalistes. DiaSim a été utilisé pour simuler des applications dans des domaines applicatifs variés. Notre approche de simulation a également été appliquée à un système avionique, démontrant la généralité de notre approche de simulation