Une archietecture orientée services pour la fourniture de documents multimédia composés adaptables.

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Kazi Aoul, Zakia Aoul (2008) Une archietecture orientée services pour la fourniture de documents multimédia composés adaptables. Doctorat Informatique et Réseaux, Informatique et Réseux, ENST p.180.

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Résumé

L’échange de documents multimédia composés de plusieurs médias élémentaires tels que des vidéos, des images ou du texte, est l’une des applications les plus populaires d’Internet. Idéalement, tout usager d’Internet devrait pouvoir accéder à ces contenus et les recevoir dans un format adapté au contexte dans lequel il travaille.

Un contexte utilisateur peut être défini par les caractéristiques personnelles de l’utilisateur (ex : sa langue parlée, son handicap et ses centres d’intérêt), ses préférences de présentation des contenus multimédia (ex : son lecteur multimédia préféré ou la taille d’image souhaitée), les capacités de son terminal (ex : la taille de l’écran du terminal ou les lecteurs multimédia présents) et les caractéristiques de son réseau d’accès (ex : la bande passante). Compte tenu de la combinatoire des éléments de contexte, il n’est pas envisageable de fournir autant de versions des documents multimédia que de contextes possibles : l’adaptation des contenus est donc nécessaire.

L’accroissement des utilisateurs des terminaux à capacités réduites tels que les assistants personnels (par ex. PDA) exclut une adaptation côté client (ou utilisateur final). L’adaptation, côté source du document multimédia, nécessite l’implémentation de modules supplémentaires qui n’est pas toujours possible et qui peut créer une charge supplémentaire indésirable. L’adaptation par un ou plusieurs intermédiaires répond le mieux aux besoins de passage à l’échelle et d’extensibilité. Une machine intermédiaire est un nœud inséré entre le client et le serveur et dédié, par exemple, à la découverte ou à l’adaptation de services (ex : réduction de la taille d’une image ou traduction et insertion de sous-titres au sein d’une vidéo). L’intermédiation ainsi réalisée apporte une valeur ajoutée en évitant de charger l’utilisateur final et la source du document de tâches spécifiques consommatrices de ressources sans rapport direct avec le service final offert.

Cette approche est celle qui est prise dans la plupart des solutions existantes. Celles-ci utilisent des intermédiaires dédiés. Il en résulte une configuration d’adaptation figée ne garantissant pas la gestion de nouvelles techniques d’adaptation (ex : les adaptations relatives à l’handicap) et ne passant pas à l’échelle. Certaines solutions, basées sur ce même modèle, intègrent l’adaptation distribuée en répartissant la charge entre les intermédiaires qui réalisent l’adaptation. Elles ne traitent cependant pas la gestion dynamique des adaptateurs qui consiste à aller chercher des adaptateurs dans le réseau, les composer et les recomposer dynamiquement en cas de disparition. Elles ne traitent pas non plus l’adaptation des documents multimédia composés qui demande un effort supplémentaire d’analyse du document et de synchronisation des médias élémentaires le composant.



La première contribution de cette thèse est la conception d’une architecture appelée PAAM (pour Architecture for the Provision of AdAptable Multimedia composed documents) qui a pour but d’adapter des documents multimédia composés au contexte des usagers. L’une des originalités de cette architecture est de mettre en place une adaptation distribuée sur différents nœuds du réseau en évitant de confier l’adaptation à un serveur ou à un intermédiaire dédié. La plate-forme d’adaptation de PAAM intègre aussi bien des fournisseurs de services d’adaptation que des particuliers qui se porteraient volontaires pour exécuter des fonctions d’adaptation en donnant un peu de leurs ressources matérielles et logicielles. Les principaux éléments fonctionnels de PAAM sont : le gestionnaire du contexte utilisateur, le gestionnaire des documents multimédia composés, le planificateur et le gestionnaire d’adaptation. Le gestionnaire du contexte utilisateur et le gestionnaire des documents multimédia composés récupèrent, analysent et agrégent respectivement les informations contextuelles de l’utilisateur et les informations descriptives des documents multimédia. Le planificateur implémente un algorithme de prise de décision reposant sur des politiques d’adaptation. Ce planificateur produit un graphe d’adaptation, c’est-à-dire un ensemble d’adaptateurs organisés en parallèle ou en séquence. Ce graphe est utilisé en entrée du gestionnaire d’adaptation qui recherche ces adaptateurs là où ils se trouvent, les instancie, les compose, si nécessaire, et les recompose si un ou plusieurs adaptateurs disparaissent.

Nous avons choisi d’utiliser les services Web pour implémenter PAAM afin qu’elle soit distribué, extensible, modulable, tolérante aux fautes et passant à l’échelle, répondant ainsi aux limitations des autres architectures d’adaptation. Cette solution technologique permet à PAAM de décrire des ressources d’adaptation, de les publier, de les rechercher et les instancier. Dans le cadre de la composition et de l’orchestration des services Web, nous présentons BPEL (Business Process Execution Language) et son éventuelle intégration au sein d’un gestionnaire d’adaptation pour gérer l’exécution d’un graphe d’adaptation.

La seconde contribution de cette thèse est la gestion des adaptateurs (description, recherche et instanciation). Nous proposons, pour cela, une nomenclature incluant un grand nombre d’adaptateurs. Nous proposons aussi une description d’adaptateurs qui étend WSDL, et qui facilite la recherche, l’instanciation et la composition de ces ressources d’adaptation. Nous exposons par la suite le protocole de négociation et d’acceptation établi entre un gestionnaire d’adaptation et un adaptateur permettant de déterminer si cet adaptateur peut réaliser l’adaptation ou non.

PAAM gérant l’adaptation distribuée sur différents nœuds du réseau, susceptibles de se déconnecter à chaque instant, nous proposons des solutions pour gérer les déconnexions dans PAAM afin de lui procurer un aspect dynamique.



Afin de démontrer la faisabilité de notre architecture, nous implémentons une chaîne d’adaptation complète incluant les principales fonctionnalités de PAAM : le gestionnaire du contexte utilisateur, le gestionnaire des documents multimédia composés, le planificateur et le gestionnaire d’adaptation.

Nous présentons, par la suite, une étude des coûts induits par notre implémentation de PAAM et des tests de performances qui montrent que l’utilisation des services Web n’introduit pas de surcoûts significatifs par rapport au gain obtenu en distribuant l’adaptation sur différents nœuds.

Pour conclure, parce qu’elle permet de gérer une grande variété d’adaptateurs de manière distribuée, l’architecture PAAM répond bien aux limitations des architectures d’adaptation basées sur une configuration client/serveur. L’intérêt de cette approche est la possibilité d’étendre et d’enrichir le système d’adaptation et de le déployer à large échelle tout en garantissant sa robustesse.

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[Kazi2008] Zakia Kazi Aoul : Une architecture orientée services pour la fourniture de documents multimédia composés adaptables, thèse de doctorat soutenue le 18 Janvier 2008 à InstitutTelecom ParisTech, Département INFRES.

Table des Matières

TABLE DES MATIÈRES 1

TABLE DES FIGURES 5

TABLE DES TABLEAUX 7

RÉSUMÉ 9

ABSTRACT 12

CHAPITRE 1 : INTRODUCTION 15

1 MOTIVATIONS ET OBJECTIFS 15

2 PLAN DU RAPPORT 18

CHAPITRE 2 : ADAPTATION DE CONTENUS MULTIMÉDIA : ÉTAT DE L’ART 21

1 INTRODUCTION 21

2 ADAPTATION : POURQUOI ET QUOI ? 21

2.1 Définition de l’adaptation 21

2.2 Pourquoi adapter ? 21

2.3 Qu’allons nous adapter ? 22

3 CARACTÉRISTIQUES DES ARCHITECTURES DE FOURNITURE ET D’ADAPTATION DE CONTENUS MULTIMÉDIA 23

3.1 Gestion du contexte 24

3.2 Gestion des contenus multimédia 25

3.3 Gestion de la prise de décision 26

3.4 Gestion de l’adaptation de contenus multimédia 27

3.5 Adaptation des contenus multimédia 27

3.5.1 Modèle architectural client / serveur et adaptation 27

3.5.1.1 Système d’adaptation au niveau du client 28

3.5.1.2 Système d’adaptation au niveau du serveur 29

3.5.2 Modèle architectural client / intermédiaire (s) / serveur et adaptation 29

3.5.3 Modèle architectural Pair-à-Pair et adaptation 31

3.5.4 Discussion : adaptation orientée client, serveur, intermédiaire(s) ou P2P ? 31

3.6 Techniques de consommations et d’adaptations de contenus multimédia 32

3.6.1 Consommation d’un contenu multimédia 33

3.6.2 Catégorisation des techniques d’adaptation 33

4 ÉTAT DE L’ART SUR LES ARCHITECTURES DE FOURNITURE DE CONTENU MULTIMÉDIA 35

4.1 ADMITS 35

4.1.1 Gestion du contexte dans ADMITS 37

4.1.2 Gestion de la prise de décision dans ADMITS 37

4.1.3 Gestion de l’adaptation du service dans ADMITS 37

4.2 APPAT 39

4.2.1 Gestion du contexte dans APPAT 40

4.2.2 Gestion de la prise de décision dans APPAT 41

4.2.3 Gestion de l’adaptation dans APPAT 41

4.3 ISIS 42

4.3.1 Gestion du contexte dans ISIS 43

4.3.2 Gestion de la prise de décision dans ISIS 43

4.3.3 Gestion de l’adaptation du service dans ISIS 44

4.4 UMA ou l’accès universel au multimédia 45

4.4.1 Gestion du contexte et des contenus dans UMA 46

4.4.2 Gestion de la prise de décision dans UMA 46

4.4.3 Gestion de l’adaptation du service dans UMA 47

4.5 WAM et son architecture NAC 48

4.5.1 Gestion du contexte dans NAC 49

4.5.2 Gestion de la prise de décision et d’adaptation du service dans NAC 49

4.6 DCAF 50

4.6.1 Gestion du contexte dans DCAF 51

4.6.2 Gestion des contenus dans DCAF 51

4.6.3 Gestion de la prise de décision dans DCAF 51

4.6.4 Gestion de l’adaptation dans DCAF 52

4.7 Architecture SATO du projet Ambient 52

4.8 MAPS 54

4.9 M21 54

5 DISCUSSION ET ILLUSTRATIONS DU SCÉNARIO 54

5.1 Rappel du scénario « Suzy and her PDA » 54

5.2 Illustration du scénario 55

5.3 Discussion 55

5.3.1 Modèle architectural 56

5.3.2 Passage à l’échelle et l’extensibilité 56

5.3.3 Distribution et la description des ressources d’adaptation 56

5.3.4 Description des caractéristiques contextuelles spécifiques 56

6 OUTILS DE DESCRIPTION DE CONTEXTE 56

6.1 CC/PP 57

6.2 MPEG-21 58

7 OUTILS DE DESCRIPTION DE CONTENUS MULTIMÉDIA 62

7.1 MPEG-7 62

7.2 Dublin Core 64

7.3 SMIL 66

8 CONCLUSION : CONSTATATIONS ET OBJECTIFS 67

CHAPITRE 3 : PAAM : UNE ARCHITECTURE POUR LA FOURNITURE DE CONTENUS MULTIMÉDIA ADAPTABLES 69

1 INTRODUCTION 69

1.1 PAAM et la dimension économique 70

1.2 PAAM et la dimension technologique 70

2 ANALYSE DU SCÉNARIO « SUZY AND HER PDA » 71

2.1 Besoins fonctionnels pour réaliser le scénario 72

3 ARCHITECTURE FONCTIONNELLE DE PAAM 73

3.1 Déroulement d’une requête typique dans PAAM 75

3.2 Gestionnaire de contexte 77

3.2.1 Descripteur du contexte utilisateur 78

3.3 Gestionnaire du document multimédia composé 79

3.3.1 Descripteur du document composé : 80

3.4 Planificateur 81

3.4.1 Algorithme générique du processus de prise de décision et d’adaptation 82

3.5 Gestionnaire d’adaptation 83

3.5.1 Descripteur de l’adaptateur : 85

3.6 Couche de services 86

3.7 Plate-forme d’exécution 86

4 PASSAGE À L’ÉCHELLE DE PAAM 86

4.1 Entité de supervision 88

4.2 Interfaces d’accès à PAAM 88

4.2.1 Ajout d’un système d’adaptation PAAM 89

4.2.2 Ajout d’un adaptateur 89

4.2.3 Ajout d’un utilisateur 89

4.3 Discussion sur le passage à l’échelle 89

5 CONCLUSION 90

CHAPITRE 4 : PAAM ET L’UTILISATION DES SERVICES WEB 91

1 INTRODUCTION 91

2 OUTILS DES SERVICES WEB POUR ANNONCER, DÉCOUVRIR ET EXÉCUTER 92

2.1 Services Web et SOA 92

2.2 Définition des services Web 93

2.3 SOAP 94

2.4 WSDL 94

2.5 UDDI 96

3 COMPOSITION ET ORCHESTRATION DES SERVICES WEB AVEC BPEL/WS-BPEL 97

3.1 Utilisation de BPEL dans PAAM 98

3.2 Exemple générique d’un processus BPEL 99

3.3 Concepts de base de BPEL 100

3.3.1 Liens partenaires 100

3.3.2 Variables 101

3.3.3 Processus BPEL 101

3.3.4 Exemple 101

3.4 Serveurs BPEL 107

4 EXTENSIBILITÉ, MODULARITÉ ET PASSAGE À L’ÉCHELLE (SCALABILITÉ) AVEC LES SERVICES WEB 107

5 CONCLUSION 108

CHAPITRE 5 : GESTION DES ADAPTATEURS DISTRIBUÉS ET DE LA DYNAMICITÉ 109

1 INTRODUCTION 109

2 CATÉGORISATION ET IDENTIFICATION DES ADAPTATEURS 109

2.1 Catégories d’adaptateurs 110

2.2 Identification uniforme des noms des adaptateurs 110

2.3 Description sémantique d’un service Web d’adaptation 112

2.4 La liste temporaire des descriptions des adaptateurs 114

3 CHOIX D’UN ADAPTATEUR 115

3.1 Définition 115

3.2 Protocole de négociation et d’acceptation de PAAM 116

3.3 Politique d’acceptation d’un adaptateur 119

3.4 Exemples de politiques d’acceptation 120

3.4.1 Exemple 1 120

3.4.2 Exemple 2 : WESEMAC 120

4 DYNAMICITÉ ET GESTION DES DÉCONNEXIONS 121

4.1 Changements dans le contexte de l’utilisateur 121

4.2 Changements dans le contexte des adaptateurs 122

4.3 Tolérance aux disparitions des adaptateurs 122

4.3.1 Détection des disparitions des adaptateurs 124

4.3.2 Premier cas de la gestion des disparitions des adaptateurs 124

4.3.3 Deuxième cas de la gestion des disparitions des adaptateurs 125

4.3.4 Remarque 125

4.4 Reconstruction du graphe d’adaptation 125

5 CONCLUSION 126

CHAPITRE 6 : IMPLÉMENTATION D’UNE CHAÎNE D’ADAPTATION COMPLÈTE 128

1 INTRODUCTION 128

2 APERÇU DE LA CHAÎNE D’ADAPTATION COMPLÈTE DE PAAM 129

3 CHOIX TECHNOLOGIQUES 130

3.1 Projets J2EE, serveurs d’applications et pile de services Web 131

3.1.1 Apache 131

3.1.2 GlassFish 131

3.2 Choix d’implémentation 132

4 ÉLÉMENTS DE LA CHAÎNE D’ADAPTATION 133

4.1 Description du contexte utilisateur 133

4.1.1 Préférences de l’utilisateur 135

4.1.2 Capacités du terminal 135

4.2 Description du document multimédia composé 136

4.3 Implémentation de la prise de décision 137

4.3.1 Définition du graphe d’adaptation 137

4.3.2 Politiques d’adaptation 138

4.3.2.1 Politiques d’adaptation relatives au handicap 138

4.3.2.2 Politiques d’adaptations relatives aux médias 138

4.3.2.1 Remarque 139

4.3.3 Algorithme de prise de décision 139

4.4 Discussion sur l’algorithme de prise de décision 139

5 CONCLUSION 143

CHAPITRE 7 : ÉTUDE DES COÛTS ET TESTS 145

1 INTRODUCTION 145

2 PAAM VS ARCHITECTURE D’ADAPTATION CENTRALISÉE DE CONTENUS MULTIMÉDIA 145

2.1 Analyse et comparaison 146

2.2 Conclusion 147

3 ÉTUDES DES COÛTS DES FONCTIONNALITÉS ADDITIONNELLES DE PAAM 147

3.1 Conditions d’expérimentations et hypothèses 147

3.2 La constitution de la liste temporaire des adaptateurs disponibles 148

3.3 Implémentation du protocole de négociation et d’acceptation 150

3.4 Gestion des déconnexions des adaptateurs 150

3.5 Gestion des documents multimédia composés 151

3.6 Apport de la parallélisation des adaptations 152

4 CONCLUSION 156

CHAPITRE 8 : CONCLUSION ET PERSPECTIVES 157

1 RAPPEL DES OBJECTIFS 157

1.1 Adapter…oui mais où ? 157

1.2 L’adaptation distribuée 157

2 CONTRIBUTIONS ET BILAN SCIENTIFIQUE 158

3 PERSPECTIVES ET TRAVAUX FUTURS 159

3.1 Travaux futurs relatifs au planificateur 159

3.2 Travaux futurs relatifs au gestionnaire d’adaptation 159

3.3 Travaux futurs relatifs à un adaptateur 159

3.4 Autres travaux envisagés 160

LISTE DES PUBLICATIONS 161

BIBLIOGRAPHIE 162

ANNEXE 1 : WESEMAC : WEB SERVICES MULTIMÉDIA 168

1 OBJECTIF DU PROJET WESEMAC 168

2 FRAMEWORK D’EXÉCUTION 168

2.1 Environnement de développement et d’exécution 168

2.2 Logiciels 168

2.2.1 Tomcat 5.0.28 168

2.2.2 AXIS 2 (axis 2 0.92) 168

2.3 Librairies de conversion d’entités média 169

2.3.1 JMF API (version 2.2.1) 169

2.3.1.1 Architecture RTP 170

2.3.2 JAI API (version 1.1.2_01) 170

2.3.3 Architecture fonctionnelle de Wesemac 170

ANNEXE 2 : CONTRAINTES LIÉES AUX ADAPTATEURS 172

1 RAPPEL DU CONTEXTE D’UTILISATION DES ADAPTATEURS 172

2 CONTRAINTES ET SPÉCIFICATIONS DES ADAPTATEURS PAAM 172

2.1 Entrées / sorties des adaptateurs 172

2.2 Asynchronisme et gestion de suivi de session des adaptateurs 173

2.3 Algorithme de négociation et d’acceptation 175

2.3.1 Algorithme 1 175

2.3.2 Algorithme 2 176

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