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Intergiciels pour la sensibilité au contexte enenvironnement ubiquitaire
Soutenance d’habilitation à diriger des recherches de l’université d’Évry
Chantal Taconet1
1Institut TélécomTélécom SudParis
CNRS UMR SAMOVARDépartement Informatique
Équipe ACMESProjet MARGE
Jeudi 10 février 2011
Plan de la présentation
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
HDR CT (TSP/UEVE) 2 / 39
Introduction
De l’informatique mobile vers l’internet des objets
2020
Librement inspiré de [Waldner 2007]
Ub
iqu
ité
Intelligence ambiante
& Internet des objets
Ubiquité
Sensibilité au contexte
1970 2000 20101985
Intelligence ambiante
Ubiquité
Sensibilité au contexte
Ubiquité
Mobilité
Sensibilité au contexte
Innovations logicielles pour applications ubiquitaires
HDR CT (TSP/UEVE) 3 / 39
Introduction Positionnement
Enjeux et verrous de l’informatique ubiquitaire
« The most profound technologies are those that disappear. They weavethemselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishablefrom it. » [Weiser, 1991].
Nouvelles interactions logiciel/environnement• Interprétation des données en provenance de
l’« Internet des Objets »(service de gestion de contexte)• Concevoir et exécuter des systèmes sensibles au contexte
[Schilit and Theimer, 1994], [Dey, 2000]
Modèles et intergiciels pour la création d’applications sensibles au contexte
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Introduction Positionnement
Préoccupation « sensibilité au contexte »
Systèmes répartis
IntergicielsObjets Composants Services
Sensibilité au contexte
Ingénierie dirigée par les modèles
Modèles de sensibilité aucontexte
Séparation despréoccupations
Métier
Distribution
Persistance
Sensibilité au contexteObserver, Analyser,Adapter
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Introduction Positionnement
Briques de construction de systèmes adaptables
domaine observableDSM
Gestionnaires de contexte
Ontologies
Moteur de planification d’adaptation
règles d’adaptationcontrats d’adaptations
DSM
observations/situationsDSM
Capteurs électroniquesCapteurs logiciels
Bases de connaissance/raisonnements
Système avec des capacités d’adaptation
Monde réel
Représentations
Briques adaptation
système/métierUML
IntergicielSystème d’exploitation
Réseau
Structure (Composition)Comportement
Interface homme/machine
Intergiciel observation/adaptation
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Introduction Cadre de lecture des contributions
Plan
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Introduction Cadre de lecture des contributions
Lignes conductrices de l’approche
1 Découpler l’observation/analyse et l’application métier
2 Définir par contrat des variations déterministes
3 Choisir des concepts manipulables par les développeursd’applications ubiquitaires
4 Permettre la reconfiguration de la sensibilité au contextependant l’exécution
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Introduction Cadre de lecture des contributions
Contributions
1 Démarche de conception des applications ubiquitaires• Préoccupation métier• Préoccupation d’observation/analyse• Préoccupation de sensibilité au contexte
2 Méta-modèles spécifiques pour la conception d’applicationsubiquitaires
• Observation• Déploiement• Variations à l’exécution
3 Intergiciels pour la sensiblité au contexte• Observation• Déploiement sensible au contexte• Variations à l’exécution
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Introduction Cadre de lecture des contributions
Grilles de lecture des contributions
Résumé des contributionsObservation Déploiement Variation exécution
Comportement OrchestrationMétamodèle × × × ×Intergiciel × × ×
CA3M CADeComp CAMidO CAComp
Architecture en couchesApplication métierDéploiement Exécution
Sensible au contexte Sensible au contexteObservation/Analyse
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Introduction Cadre de lecture des contributions
Historique des contributions
CADeCompSDI
CAMidO
CAComp
2000 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2009 201020082002
CASACS4ALL
AMPROS
OSMOSE
CARISMCESURE
CAPPUCINO
Séjour d’études LIP6
Projets
Encadrements Dhouha Ayed
Nabiha Belhanafi
Frédérick Seyler
Zakia Kazi AoulCao−Cuong Ngo
CA3MObservation
RNRT
IT ITRNRT ITEA
ITEA
FUI
de recherche
sensible au contexte
Réalisations
Variationsà l’exécution
Déploiement
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Démarche de conception des applications ubiquitaires
Plan
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Démarche de conception des applications ubiquitaires
Exigences pour la conception des applications ubiquitairessensibles au contexte
1 Expression du domaine observable (filtrage des événements quidoivent remonter vers l’application métier)
2 Expression des variations (liens entre le domaine observable et lesystème adaptable)
3 Reconfiguration de la sensibilité au contexte (alinéas 1 et 2) pendantl’exécution du système
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Démarche de conception des applications ubiquitaires
Méta-modèles spécifiques pour la sensibilité au contexteet utilisation dans le cycle de vie d’une application ubiquitaire
reconfigure
pro
duit
conforme à de
sensibilité au contextesensibilité au contexte
Conception
Déploiementreconfigure
(introspection)
(intercession)
(intercession)
(introspection)
Exécution
lit
lit Cy
cle
de
vie
de
l’a
pp
lic
ati
on
Méta−modèles
pour la
Modèles
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Démarche de conception des applications ubiquitaires
Étapes de conception d’une application ubiquitaire
Collecteurs
Modèles
*
de l’application et artefacts
Concepteur d’applications
implementé par
sélectionne
appliqué à
Modèles métiers
Modèles−de sensibilité au contexte
Concepteur des collecteurs
− implémente les collecteurs
d’observables
*
− diagrammes de classes, de collaboration
diagramme de composants ...
− définit le catalogue des observables
− définit les liens entre observables
Concepteur de sensibilité au contexte
− définit le domaine observable :
entités observables, observables associés
− définit la sensibilité au contexte
contrats (observation, notification, variation)
Co
ncep
tio
n d
e l’a
pp
licati
on
Sp
écif
icati
on
des o
bserv
ab
les
Concepteur des observables
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Observation
Plan
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Observation
Objectifs pour définir la plateforme d’observation
1 Observation/analyse : brique de base pour la construction desystèmes sensibles au contexte
2 Découplage de la préoccupation d’observation/analyse despréoccupations variations et métier
3 Construction de catalogues d’observables réutilisables
4 Entités observables réparties
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Observation
Modèles d’observation à deux niveauxModèle
Observable applicatifModèle
Type observableContextAwarenessView
ContextView
ecommerceApplication
<< Entity >>
<< EntityRelation >>
<< InterpretedObservable >>
<< ElementaryObservable >><< Entity >>
<< ElementaryObservable >>
observableType
observableType
Location
Distance
locations
Ubiquitous
2..2<< ObservableType >>
<< ObservableRelation >>
<< InterpretedObservableType >>
Distance
observable
derivedFrom
Locationobservable
User
Location
peer
PeerUser
Conforme auMéta-Modèle
Observable applicatifpour la définition du domaine d’observation
applicatif
Conforme auMéta-Modèle
Type observablepour la définition de
catalogues d’observables
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Observation
Intergiciel d’observation
Business Applications
observenotify
modelupdate
Observable Bridges
CAController
CA3Mbrowsing, updating
bridge creationcallback
Model Manager
CA3M Meta−Model
conforms to
Context Awareness Model
MUSE OCM
Inference Engine
Business Application
Ontology
Context Ontology
(forest of context nodes) COSMOS PCM
infer/read/updatecallback
infer/read
callback
updateobserve
notify
observe
observenotify
Context sources(e.g. sensors, user profiles, platform)
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Observation
Bilan-plateformes logicielles pour l’observation (2008-2010)
Projets de recherche : FUI CAPPUCINO, IT CASACEncadrement : 1 post-doc (Zakia Kazi Aoul), 1 ingénieur derecherche, 1 master rechercheMéta-modèles d’observation (ensemble de concepts de base) :premiers pas vers des éditeurs d’applications ubiquitaires[Taconet and Kazi-Aoul, 2010]CA3M : intergiciel pour observation, reconfiguration du domaineobservable à l’exécution [Taconet et al., 2009]Sélection de publications : revue (JDIM’10), conférence (DOA’09)
Travaux futursIdentification de situation : gestionnaires de contexte hybridesimpératif et déductif
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Déploiement sensible au contexte
Plan
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Déploiement sensible au contexte
Motivations déploiement pour l’ubiquitaire
Mobilité/Ubiquité • De plus en plus de terminaux d’accès aux
services applicatifsI Nécessité d’automatiser le déploiement
[Hall, 1999]• Environnements d’exécution variés [Dey, 2000]• Capacités réduites des terminaux mobiles
Déploiement réparti d’assemblage decomposants [Object-Managment-Group, 2002,Object-Managment-Group, 2006]Déploiement à la volée :
• Premier moment où le contexte est connu• Dernier moment avant l’exécution
I Impact limité sur la perception parl’utilisateur des temps de réaction de système
Ubiquité
Mobilité
Sensibilité au contexte
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Déploiement sensible au contexte
Déploiement sensible au contexte d’applicationsmulti-composants répartiesNiveaux de liberté et phases de déploiement
Domaine de déploiement
optionnel
sssAssemblage de composants sensibles au contexte
Bibliothèque
coeur Phases du déploiementDéterminer l’assemblageabstraitChoisir lesimplémentations decomposantsPlacer les composantsProduire un plan dedéploiement pour laplateforme cible
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Déploiement sensible au contexte
Bilan déploiement sensible au contexte (2001-2005)
Projets de recherche : RNRT CESURE, RNRT AMPROS, IT CARISMEncadrement : 1 doctorante (Dhouha Ayed), 3 masters rechercheSDI : Recherche de composants/enregistrement decomposants [Belhanafi et al., 2004], [Taconet et al., 2003]CADeComp : [Ayed et al., 2008]
• Méta-Modèle de déploiement sensible au contexte [Ayed et al., 2004]• Choix et validation d’un assemblage de composants [Ayed et al., 2006]• Placement des composants [Beloued et al., 2005]• Application à la plateforme de composants CORBA Component
Model [Ayed, 2005]Sélection de publications : revue (JNCA’08), conférences(COMPSAC’03, ICPS’06)
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Exécution sensible au contexte
Plan
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Exécution sensible au contexte
Sensibilité au contexte à l’exécutionApproche méta-modèle
Définition de méta-modèlesspécifiques :
objectif tisser des liensentre les modèlesd’observation etdes modèlesapplicatifs
comment un méta-modèlepar type devariation
Définition de contrats devariations :
∆Situation Variante applicationComponentContract NotificationContract
CAContract
VariationContract NotificationContract
AbstractAbstractObservation
Contract
Entity Observable
ContextAwareSystem
Interpreted
Observable
Elementary
Observable
0..*
0..* 0..*
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Exécution sensible au contexte
Quelques contrats de variation
CAMidOVariations sur le comportement de composants (méthodes entranteset sortantes)Application à la plateforme de composants CORBA ComponentModelÉvaluation de deux modes :
• Génération du code d’adaptation• Modèle à l’exécution
CACompVariations sur des orchestrations de services (composants, opérations,ensembles d’activités)
CA3MVariations sur des assemblages de composants
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Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Exécution sensible au contexte
Bilan - sensibilité au contexte à l’exécution(2004-2007,2010)
Projets de recherche : ITEA COSMOS, ITEA S4ALL, FUI CAPPUCINOEncadrement : 1 doctorante (Nabiha Belhanafi), 1 postdoc (FréderickSeyler), 1 master rechercheMéta-modèles variations (comportement [Belhanafi Behlouli et al., 2006],assemblage [Taconet and Kazi-Aoul, 2010], orchestration [Seyler et al., 2007])CAMidO : intergiciel pour l’adaptation du comportement de composantsCCM [Belhanafi Belhouli, 2006]CAComp :orchestrations de serviceSélection de publications : revue (JDIM’10), conférence (ICPS’06)
Travaux futursContrats de variations avec qualité de contexteReconfiguration autonome de la sensibilité au contexte
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Bilan et perspectives
Perspectives
1 Introduction
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Bilan et perspectives Synthèse des résultats obtenus
Synthèse des travaux présentés
Processus de conception des applications ubiquitairesOffrir des concepts à destination des développeurs d’applicationsubiquitairesSéparation : « type observable »/« domaineobservable/analyse »/« sensibilité au contexte »/« métier »
Méta-modèles pour la conception d’applications ubiquitairesValidation des modèles / Génération de code / Transformation demodèles / Modèles à l’exécution
Intergiciels pour les applications sensibles au contexteIntergiciel pour : l’observation / la sensibilité au contexte dudéploiement / la sensibilité au contexte à l’exécution
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Bilan et perspectives Perspectives de recherche
Perspectives de recherchesDans le cadre de collaborationsRéseaux de capteurs, gestionnaire de contexte,intelligence artificielle, bases de connaissances,automates, intergiciels et génie logiciel domaine observable
DSM
Gestionnaires de contexte
Ontologies
Moteur de planification d’adaptation
règles d’adaptationcontrats d’adaptations
DSM
observations/situationsDSM
Capteurs électroniquesCapteurs logiciels
Bases de connaissance/raisonnements
Système avec des capacités d’adaptation
Monde réel
Représentations
Briques adaptation
système/métierUML
IntergicielSystème d’exploitation
Réseau
Structure (Composition)Comportement
Interface homme/machine
Intergiciel observation/adaptation
Thèmes porteurs en informatique ubiquitaire1 Ingénierie Dirigée par les Modèles
• Production de logiciels à destination d’un large spectre de matériel• Modèles à l’exécution et réflexivité : systèmes adaptables fiables et
reconfigurables2 Observation répartie hétérogène
• Associer capteurs ambiants et capteurs de l’Internet des Objets• Analyse efficiente : gros volumes de données, grand nombre de clients
répartis3 Mise en œuvre d’adaptations réparties4 Autonomie de la sensibilité au contexte
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Bilan et perspectives 3 sujets de recherche
Plan
1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions
2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte
3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche
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Bilan et perspectives 3 sujets de recherche
Gestionnaire de contexte hybride pour le passage à l’échelle
Complémentarité des gestionnaires de contexte [Bouzeghoub et al., 2010]Impératifs : efficience face à des contextes dynamiquesDéductifs couplés à des bases de connaissances : puissance deraisonnement
Objectifs du couplageDistribution mobiles/serveur (le respect de la vie privée)Allier la puissance de raisonnement à l’efficience pour le passage àl’échelle des services grand public
VerrousRépartition des identifications de situation
• Modèles et intergicielsPassage à l’échelle
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Bilan et perspectives 3 sujets de recherche
Gestion répartie de l’adaptation pour des services ambiantsgrande échelle
ObjectifsCoordination répartie pour la mise en œuvre d’adaptations sur desservices répartis
VerrousComposer les contrats de variation lors des compositions de servicesIdentifier/analyser les dépendances entre adaptations des services etadaptations de la composition/orchestration pour réaliser desadaptations cohérentes (conception et exécution)Redéfinition de contrats de variation répartis en cours d’exécution
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Bilan et perspectives 3 sujets de recherche
Contrats d’adaptation et contraintes temporelles
ObjectifsIdentifications de situations et adaptations en « temps acceptables »
VerrousDécisions d’adaptation intégrant des contraintes temporellesQuelques pistes de réflexion
• Traçabilité des informations de fraîcheur des observations• Intégrer les contraintes temporelles dans les différents niveaux de
sensibilité au contexte (dans les contrats d’observation et de variationainsi que dans leur mise en œuvre)
• Vérification et reconfiguration à la conception• Vérification et reconfiguration à l’exécution
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Merci de votre attention
Bibliographie
Bibliographie I
[Ayed, 2005] Ayed, D. (2005).Dploiement sensible au contexte d’applications à base de composants.PhD thesis, Institut National des Télécommunications - Université d’Évry.
[Ayed et al., 2004] Ayed, D., Taconet, C., and Bernard, G. (June 2004).A data model for context-aware deployment of component-based applications onto distributed systems.In Proceedings ECOOP’04 Workshop on Component-oriented approaches to context-aware systems, Oslo, Norway.
[Ayed et al., 2006] Ayed, D., Taconet, C., Bernard, G., and Berbers, Y. (2006).An Adaptation Methodology for the Deployment of Mobile Component-based Applications.In Proceedings ICPS’06 : IEEE International Conference on Pervasive Services 2006, pages 193–202, Lyon, France.
[Ayed et al., 2008] Ayed, D., Taconet, C., Bernard, G., and Berbers, Y. (2008).CADeComp : Context-aware deployment of component-based applications.JNCA Journal of Network and Computer Applications, 31(3) :224–257.
[Belhanafi et al., 2004] Belhanafi, N., Taconet, C., and Bernard, G. (Mars 2004).Enregistrement automatique dans des annuaires via les conteneurs de composants.In Journées Composants 2004, Lille, France.
[Belhanafi Behlouli et al., 2006] Belhanafi Behlouli, N., Taconet, C., and Bernard, G. (2006).An architecture for supporting Development and Execution of Context-Aware Component applications.In Proceedings ICPS’06 : IEEE International Conference on Pervasive Services 2006, pages 57–66, Lyon, France.
[Belhanafi Belhouli, 2006] Belhanafi Belhouli, N. (2006).Ajout de mécanismes de réactivité au contexte dans les intergiciels pour composants dans le cadre d’utilisateurs nomades.PhD thesis, Institut National des Télécommunications - Université d’Évry.
[Beloued et al., 2005] Beloued, A., Taconet, C., Ayed, D., and Bernard, G. (2005).Placement automatique des composants lors du déploiement d’applications à base de composants.In Actes Journée Composants (JC’05), Le Croisic France.
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Bibliographie
Bibliographie II
[Bouzeghoub et al., 2010] Bouzeghoub, A., Taconet, C., Jarraya, A., Do, N., and Conan, D. (2010).Complementarity of Process-oriented and Ontology-based Context Managers to Identify Situations.In Proceedings ICDIM ’10 : 4th International Conference on Digital Information Management.
[Dey, 2000] Dey, A. (2000).Providing Architectural Support for Building Context-Aware Applications.PhD thesis, College of Computing, Georgia Institute of Technology.
[Hall, 1999] Hall, R. (1999).Agent-based Software Configuration and Deployment.PhD thesis, University of Colorado.
[Object-Managment-Group, 2006] Object-Managment-Group (2006).Deployment and Configuration of Component-based Distributed Applications, v4.0.OMG documents formal/06-04-02.
[Object-Managment-Group, 2002] Object-Managment-Group (June 2002).CORBA Components version 3.0.OMG Documents formal/02-06-65.
[Schilit and Theimer, 1994] Schilit, B. and Theimer, M. (1994).Disseminating Active Map Information to Mobile Hosts.IEEE Network, 8(5) :22–32.
[Seyler et al., 2007] Seyler, F., Taconet, C., and Bernard, G. (2007).Context Adaptation of Web Service Orchestrations.In Proceedings 16th IEEE International Workshops on Enabling Technologies : Infrastructure for Collaborative Enterprises.WETICE’07, Paris.
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Bibliographie
Bibliographie III
[Taconet and Kazi-Aoul, 2010] Taconet, C. and Kazi-Aoul, Z. (2010).Building Context-Awareness Models for Mobile Applications.Journal of Digital Information Management (JDIM), 8(2) :78–87.
[Taconet et al., 2009] Taconet, C., Kazi-Aoul, Z., Zaier, M., and Conan, D. (2009).CA3M : A Runtime Model and a Middleware for Dynamic Context Management.In Meersman, R., Dillon, T., and Herrero, P., editors, Proceedings of the 11th International Symposium on DistributedObjects, Middleware, and Applications (DOA’09), volume 5870 of Lecture Notes in Computer Science, pages 513–530,Vilamoura, Algarve, Portugal. Springer.
[Taconet et al., 2003] Taconet, C., Putrycz, E., and Bernard, G. (November 2003).Context Aware Deployment for Mobile Users.In International Conference on Computer Software and Applications Conference (COMPSAC 2003), pages 74–81, Dallas,Texas.
[Waldner, 2007] Waldner, J. (2007).Nano-informatique et intelligence ambiante, Inventer l’ordinateur du XXIe siècle.Hermès - Lavoisier.
[Weiser, 1991] Weiser, M. (1991).The Computer for the 21st Century.Scientific American, Special Issue on Communications, Computers, and Networks, 265(3) :66–75.
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