物联网统一软件工程的模型驱动方法

物联网中统一软件工程的模型驱动方法伊马德·贝鲁因引用此版本：伊马德·贝鲁因一种模型驱动的方法，用于统一物联网中的软件工程。建模与仿真。国立高等矿业电信学校;魁北克大学，2021年。英语NNT：2021IMTA0233。电话：03273235HAL Id：tel-03273235https://theses.hal.science/tel-032732352021年6月29日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireT HASHASEDEDOCTORAT DEL’ÉCOLE NATIONALE大西洋矿业电信公司BRETAGNE PAYS-DE-LA-LOIRE - IMT ATLANTIQUE公司简介 D八角NO601信息与通信专业的数学与科学与技术Par伊马德物联网中统一软件工程的模型驱动方法Thèse présentée et soutenue à Saguenay，le jeudi 4 février2021 ThèseNo：2021IMTA0233Unité de recherche：IMT Bretagne-Pays de la Loire，Ecole Mines-TélécomEscheratoire des Sciences du Numérique de Nantes报告员准备：Yann-Gaël GUÉHÉNEUCDavide DI RUSCIO会议主持人（人类发展报告）评审团组成：主席：扬-盖尔·盖埃诺Professeur – Université Concordia, Montréal审查员：Abdenour BouzouaneProfesseur让-克洛德·罗耶Escherseur迈赫迪·阿达魁北克大学里穆斯基分校路易吉·洛格里波Professeur达维德·迪·鲁西奥Maquitre de confécement（HDR）Directeur de thèse：让-克洛德·罗耶EscherseurCo-encadrant de thèse： Massimo TISIMaintree assistantCo-encadrant de thèse： 让-马里·莫图Maitre de confécementA抽象3物联网（IoT）旨在连接任何东西，任何地方，任何时间（AAA）。这种假设带来了大量的软件工程挑战。这些挑战严重阻碍了《公约》的广泛通过。物联网（IoT）的主要特征是通用性，即，使各种事物能够无缝连接，而不管它们的技术如何。模型驱动工程（MDE）是一种倡导使用模型来解决软件工程问题的范式MDE可以帮助从软件工程的角度满足物联网的通用性从这个意义上说，物联网一方面可以是需求提供商，另一方面MDE现有的MDE方法专注于对事物的行为进行但是，很少有人注意到网络相关的建模。本文提出了一种基于MDE的智能物联网构建方法。与现有工作相比，它旨在涵盖和利用物联网应用程序的网络相关方面我们使用的原则包括通过分离网络的规范来避免物联网的内在异构性，即，事物、通信方案和约束，从它们的具体实现，即，低级伪像（例如，源代码）。从技术上讲，该方法依赖于基于模型的领域特定语言（DSL）和代码生成器。前者实现了网络的规范，后者提供了一个从该规范生成低级工件的过程采用这种方法可以使物联网应用的软件工程更具确定性，并与实践状态相比节省了大量的代码行关键词：物联网，软件工程，模型驱动工程，模型转换，策略执行，代码生成雷苏姆5L’Internet这一假设在逻辑遗传学的基础上得到了证实。这一障碍对孩子的收养构成了严重障碍。L’Ingénierie L'IDMpourraitaideràrépondreaubesoindegénéricitédel'IdOdupointdevuedugénielogiciel. 存在的IDM方法基本上集中于对目标进行调整注意力集中在一个有弹性的结构上La présente thèse présente une methodologie pour l'IdO basée sur l'IDM. Fonda-mentalement，elle fournit une solution pour créer des réseaux intelligence d'objets.我们使用的原理包括：在网络的具体化方面，对IdO的内在复杂性进行轮廓化，描述对象、通信和约束的方案，具体实现，描述基础基础的逻辑工件（参见源技术、方法学依据的是一种语言基础上的语言模式，用于实现网络的规范化，以及一种用于实现这种规范化的基础尼沃人工制品编码的程序。Mots clés ： Internet des objets ， Génie logiciel ， Ingénierie dirigée par lesmodèles，Transformation des modèles，Politiques de contrôle，Génération de code感谢米娜，感谢她难以置信的耐心和决心。这份手稿是她的毕业证书。敬穆斯塔法，感谢他出色的工作条件。这项工作完全是献给他们的。生命有一种奇怪的残酷但很可爱知识分子我想对我的主管们的特殊支持和奉献表示感谢我感谢让-克洛德·罗耶（Jean-ClaudeRoyer），他指导了我关于IMT古代方面的论文，并对这项研究提供了深刻的见解，Abdenour Bouzouane，他领导了我关于UQAC方面的论文，并提供了宝贵的指导。我同样要感谢Massimo Tisi，他共同指导了这项工作，他友好的建议极大地启发了我对模型转换的理解，Mehdi Adda，他共同指导了这项工作，他富有洞察力和欢乐的讨论极大地促进了我对控制和政策执行的知识，Jean-Marie Mottu共同指导了我的工作，并不断确保我的论文顺利进行。我谨感谢监测委员会成员日高宗一郎和诺埃尔·普卢佐提出的有见地的我要感谢NaoMod团队的同事和评审团成员Yann-Gaël Guéhéneuc、Davide Di Ruscio和LuigiLogrippo，感谢他们宝贵的反馈和建议。我要特别感谢南特数学科学学院（LS2N）、IMT学院、魁北克大学（UQAC）、魁北克大学（UQAR）、魁北克大学（UQO）和加拿大国家研究委员会（CNRC）为我们提供了成功的适当环境和财政支持。非常感谢Delphine Turlier（IMT）和AnieTremblay（UQAC）为履行行政职责提供的协助我最诚挚地感谢我的父母、姐妹和兄弟，感谢他们在这段旅程中给予我的无条件支持。11没能 附件摘要3简历5奉献7鸣谢.11表17图19缩略语一览表21Synthèseen Français25一.导言. 331艺术背景371.1从计算机网络到物联371.1.1传统互联网371.1.2走向物联网381.1.3物联网软件工程391.2模型驱动工程421.2.1建模421.2.2模型转换431.2.3MDE和IoT471.3摘要542物联网建模592.1物联网概念的具体化2.1.1事情612.1.2渠道。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .652.1.3用户和角色. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .672.1.4网络。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .682.1.5转发。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .692.2每一个. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .712.2.1元模型。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .712.2.2网络模型。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .732.2.3模型的。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .742.3特定领域语言。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .742.3.1集成开发环境。. . . . . . . . . . . . . . . .752.3.2可读性和可维护性。. . . . . . . . . . . . . . . . . . .752.4总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .763控制物联793.1基于模型的控制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .793.1.1政策. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .793.1.2规则。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .813.1.3控制类型。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .823.2通信控制规则。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .833.2.1结构。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .843.2.2潜在应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .843.2.3端口通信控制。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .853.2.4通信控制。. . . . . . . . . . . . . . . . . . .853.2.5用户通信控制。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .873.2.6基于角色的通信控制。 . . . . . . . . . . . . . .873.2.7组合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .883.3智能规则。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .893.3.1结构。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .903.3.2潜在应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .903.3行为因素。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .913.3.4时间因素。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .913.4冲突检测和解决。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .923.4.1早期发现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .933.4.2冲突检测算法。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .933.4.3执行时的963.5总结4网络人工制品的生成994.1代码生成器994.1.1核心架构1004.1.2模型加载1004.1.3可扩展性1014.2模型转换1024.2.1模型到模型转换1034.2.2模型到文本转换1064.3执法策略1074.3.1通信控制规则1074.3.2智能规则1124.4摘要1145评估1155.1A.方法1155.2评价1175.2.1定量评价1175.2.2质量评价1195.3案例研究：智能家居1205.3.1描述1215.3.2执行1225.4潜在应用1235.4.1智慧城市1235.4.2工业4.05.5讨论1245.5.1研究报告1245.5.2对有效性的威胁6结论观点1336.1论文的贡献1346.1.1贡献1：软件工程方法论6.1.2贡献2：基于模型的网络抽象1356.1.3贡献3：基于模型的控制抽象1356.1.4贡献4：代码生成器1356.2前景1356.2.1模型驱动的逆向工程1366.2.2更好的人工制品生成1366.2.3模拟137参考书目139附录155网络语言的Xtext语法155B 策略语言的Xtext语法159C 网络和转发转换的ATL规则162D 通信控制转换173E 智能规则转换186L IST关于TABLES171.1物联网主要现有MDE方法563.1规则实体的组合。........................................................................................................824.1代码生成器插件接口1015.1所需代码行与CY-DSL、C、Java的Arduino118L IST F IGURES191.1MDA43的四层体系结构1.2两种模式转换441.3应用于物联网482.1信息理论模型概念到物联网概念的映射602.2ThingML元模型的简化版本622.3温度传感器63的基于状态图的行为2.4基于图形的物联662.5网络语言元模型722.6建议可能路径的752.7编辑器中不一致的早期检测762.8网络建模：方法773.1策略语言元模型803.2相反规则编辑器中的冲突检测错误943.3编辑器中粗粒度规则和细粒度规则之间的冲突检测错误943.4控制网络：方法论974.1代码生成器99的核心组件4.2使用T-PROCESS103生成网络工件4.3用于添加通信接口和转发的1044.4为Mosquitto和RabbitMQ107生成访问控制规则4.5执法检查站4.6在“接收时”检查站执行4.7在“发送时”检查站执行4.8基于用户的规则的实施1104.9基于角色的规则的实施1104.10 最大努力战略的实施1114.11 用于应用触发器的GTR：executeFunction规则1124.12 应用触发器的GTR：goToState规则113