Post Doc Placement Multicritères d'Applications IoT en Environnement de Fog Computing F/H

Description de l'offre

about the role

Votre rôle est d'effectuer un travail de post doc sur le sujet « Placement Multicritères d'Applications IoT en Environnement de Fog Computing ».

Contexte global du sujet de thèse et état de l'art

Dans notre société, la connectivité ubiquitaire devient une nécessité. De ce fait, le nombre d'objets connectés (IoT) continue de s'accroître de manière vertigineuse et Cisco estime que 50 milliard d'objets seront connectés d'ici 2020. Cette évolution est principalement imputable à l'explosion du nombre des appareils utilisateurs (i.e. Smartphones, tablettes, montres intelligentes etc.) et celui des capteurs/actionneurs (détecteur de mouvement, etc.). En conséquence, des appareils capables d'offrir des ressources de calculs, de stockage, et/ou de connectivité sont disponibles sur l'entièreté de l'infrastructure allant des objets connectés au coeur de réseau.

Cette évolution du monde matériel numérique s'accompagne également d'une évolution des usages et donc des besoins [4]. Des applications IoT peuvent ainsi avoir des exigences fortes en termes de proximité avec l'utilisateur final pour des problématiques de respect de la privée, de temps de réponse ou encore de qualité de service. D'autre part, il est inenvisageable que le coeur de réseau puisse supporter la totalité de l'internet des objets. Le Fog Computing apporte justement une réponse à ces deux points en permettant d'utiliser les ressources disponibles dans toute l'infrastructure matérielle numérique actuelle et avenir en formant un continuum de ressources et de services à la fois global mais également géo-distribué [3,5], depuis des mega data centers jusqu'à la proximité immédiate des objets, voire sur les objets eux-mêmes.

Si le Fog Computing constitue une opportunité pour adresser la gestion de l'internet des objets, il n'en demeure pas moins un challenge en lui-même notamment en ce qui concerne son administration. Le déploiement d'une application IoT [6] nécessite de décider où les différents services qui la compose doivent être placés, ce qui impose de prendre en compte un ensemble potentiellement important de paramètres : capacités des équipements, latence et débits réseau [1,2], disponibilité présumée de l'infrastructure, localisation géographique [8], coûts liés à l'utilisation de ressources [7] pouvant appartenir à des tiers [9], malveillances potentielles… Cependant, si les solutions actuelles de placement gèrent - en partie - ces critères et de façon indépendante, il est vital de pouvoir les corréler pour obtenir une décision multicritère véritablement adaptée et pertinente de placement.

La section 3 « le plus de l'offre » détaille la mission scientifique et les principales activités associées au post doc.

about you

Vous avez un doctorat en informatique.

Pour l'implémentation des algorithmes conçus et leur validation par des simulations, des compétences en programmation sont absolument nécessaires.

Compétences (scientifiques et techniques) et qualités personnelles souhaitées pour le poste :

Vous avez des connaissances approfondies en matière d'algorithmes distribués, des algorithmes répartis de l'IoT et de recherche de consensus.

Créatif et consciencieux, vous aimez travailler et partager avec les autres aussi bien pour apprendre que pour donner.

Vous avez l'esprit d'équipe, faites preuve d'initiative et aimez relever des challenges.

Vous aimez concevoir, coder, documenter, tester et déployer des applications innovantes.

Vous avez envie de faire jouer de concert et augmenter vos connaissances des algorithmes répartis, des architectures distribuées, de l'internet des objets (IoT) et de la programmation.

Vous faites preuve de curiosité et d'autonomie.

Vous avez la capacité à vous intégrer dans une équipe pluridisciplinaire, et travailler en co-construction avec d'autres équipes.

Le travail devant mener à des publications dans un contexte international, une bonne maitrise de l'anglais est nécessaire (écrit et oral).

additional information

Objectif scientifique - verrous à lever :

L'objectif principal du post doc est de proposer une solution pour le placement multicritères d'applications IoT en environnement de Fog Computing.

Pour cela il faudra :

1.Créer un modèle et des mécanismes originaux permettant de corréler, orchestrer et arbitrer différentes solutions de placement

2.Etablir un système de profilage multicritère original pour le placement s'appuyant sur une modèle générique de pondération de besoins pouvant être augmenté en fonction de l'émergence de nouvelles solutions de placement

3.Eventuellement, augmenter les solutions existantes avec une notion de tarification à l'usage

Pour ces contributions, les principaux verrous à lever sont :

1.La création de mécanismes pour la recherche de consensus entre différentes solutions de placement : puisque chaque solution cherche à favoriser un ensemble limité de paramètres, celles-ci peuvent mener à des situations concurrentielles entre solutions en fonction de leurs propres objectifs. Il faut être capable d'arbitrer les placements possibles possiblement en fonction de profils plus complexes pondérant les différents critères de placement.

2.La définition d'un modèle de profilage permettant de pondérer des besoins afin que les mécanismes de recherche de consensus puissent arbitrer les placements proposés par les différentes solutions de placement.

3.La définition d'un modèle d'infrastructure et d'application à la fois agnostique des solutions de placement mais en même temps suffisant pour ces mêmes solutions quant aux informations renseignées.

4.Appliquer des éléments de recherche (solutions de placement) provenant de laboratoires extérieurs à un contexte d'opérateur comme Orange.

Approche méthodologique-planning

Le planning est fourni à titre indicatif. Le travail sera réalisé en processus agile avec des itérations dont les « germes » sont indiqués ci-après.

Etat de l'art : Mois 1 - 3

Analyse de l'état de l'art sur les solutions de placement d'applications IoT en environnement de Fog Computing - et tout particulièrement les solutions proposées dans le cadre de thèses réalisées au sein d'Orange et du laboratoire IOLab avec Inria.

Analyse de l'état de l'art sur la recherche de consensus entre différentes solutions d'optimisation.

Définition de cas d'usage : Mois 2-3:

Définition de cas d'usage réalistes tenant compte du contexte IoT et du Fog Computing en lien avec les autres travaux et le projet DISTINGO.

Architecture & abstractions : Mois 3-4

Définition d'une architecture fonctionnelle et des entrées/sorties.

Implantation v1 : Mois 4-7

Réalisation et démonstration d'un prototype et premières mesures expérimentales

Il s'agit de corréler au moins deux solutions de placement et de montrer un gain significatif sur la qualité du placement par rapport à des décisions de placement provenant isolément de chacune des solutions.

Publication scientifique 1 : mois 6-7

Contenu-cible potentiel : corrélation de plusieurs solutions de placement. L'objectif pourrait être de montrer comment l'union d'au moins deux solutions permet d'obtenir un meilleur placement que pour chaque solution prise séparément sur certains cas d'usages

Implantation (suite) : Mois 7-11

Augmentation du périmètre fonctionnel de la v1 en offrant :

1/ la corrélation de plus de solutions de placement, toujours en montrant les apports du procédés

2/ la création de profil permettant de paramétrer la corrélation cross-solutions de placement

Publication scientifique 2 : mois 8-9

Contenu cible potentiel :

1/ proposition d'un modèle et d'un formalisme permettant de paramétrer la corrélation montrée en publication 1)

2/ apports qualitatifs et quantitatifs de la corrélation des solutions de placements sur un jeu de cas d'usages définis.

department

Orange Labs Services a pour mission le développement des futurs services de l'opérateur, que ce soit pour les services commerciaux, d'anticipation, ou la recherche.

Dans cette organisation, la direction BIZZ est dédiée aux services pour le marché entreprise, et dans le département MIS (M2M, Internet of Thing, Smart Cities), l'équipe COPS est spécialisée sur les services pour les marchés verticaux (santé, énergie, ..) et les chaines de communication M2M.

Au sein de l'équipe COPS composée de 18 personnes vous intégrerez les activités de du projet de recherche "Fog Computing" qui visent notamment à favoriser les usages de l'Internet des Objets (IoT) au travers de l'utilisation des ressources disponibles en bordure extrême de réseau (extrême edge).

Qu'est ce qui fait la valeur ajoutée de cette offre ?

Vous serez pleinement intégré.e au sein d'une équipe de recherche Orange Labs sur le Fog Computing active au sein de l'écosystème d'innovation: le post doc sera notamment intégré dans un projet collaboratif en cours de montage sur la thématique des "distributeurs intelligents" (projet FUI DISTINGO si accepté/financé), ainsi que dans le laboratoire commun Orange/Inria .

Le travail mené vise à créer un démonstrateur qui pourra faire l'objet de publications, de brevets et/ou de démonstrations publiques sur le Salon de la Recherche d'Orange se tenant à Paris chaque année.

Références:

[1] Ye Xia, Xavier Etchevers, Loïc Letondeur, Thierry Coupaye, and Frédéric Desprez. Combining Hardware Nodes and Software Components Ordering-based Heuristics for Optimizing the Placement of Distributed IoT Applications in the Fog. In The 33rd ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing. ACM, 2018, (in press).

[2] Antonio Brogi and Stefano Forti. Qos-aware deployment of iot applications through the fog. IEEE Internet of Things Journal, 2017.

[3] R. Mahmud and R. Buyya, “Fog Computing: A Taxonomy, Survey and Future Directions,” arXiv preprint arXiv:1611.05539, 2016.

[4] S. Kitanov, E. Monteiro and T. Janevski, "5G and the Fog-Survey of related technologies and research directions," 2016 18th Mediterranean Electrotechnical Conference (MELECON), Lemesos, 2016, pp. 1-6.

[5] B. Varghese, N. Wang, S. Barbhuiya, P. Kilpatrick and D. S. Nikolopoulos, "Challenges and Opportunities in Edge Computing," 2016 IEEE International Conference on Smart Cloud (SmartCloud), New York, NY, 2016, pp. 20-26.

[6] Letondeur Loïc, Ottogalli François-Gaël, and Coupaye Tierry. A demo of application lifecycle management for IoT collaborative neighborhood in the fog -Practical experiments and lessons learned around docker. In Fog World Congress. IEEE, 2017.

[7] L. Gu, D. Zeng, S. Guo, A. Barnawi and Y. Xiang, "Cost Efficient Resource Management in Fog Computing Supported Medical Cyber-Physical System," in IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, vol. 5, no. 1, pp. 108-119, Jan.-March 2017

[8] Mohammed Islam Naas, Laurent Lemarchand, Jalil Boukhobza and Philippe Raipin. A Graph Partitioning-based Heuristic for Runtime IoT Data Placement Strategies in a Fog infrastructure. In The 33rd ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing. ACM, 2018, (in press).

[9] Maria B. Safianowska,Yi-Chieh Chang, Te-Jen Wang, Chih-Wei Huang and ChingYao Huang. An Auction Based Smart Service Robot Implemented on a Fog Computing Node. In Fog World Congress. IEEE, 2017.

[10] F. A. d. Oliveira, T. Ledoux and R. Sharrock, "A Framework for the Coordination of Multiple Autonomic Managers in Cloud Environments," 2013 IEEE 7th International Conference on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems, Philadelphia, PA, 2013, pp. 179-188.

[11] Gwenaël Delaval, Soguy Mak-Karé Gueye, Eric Rutten, and Noël De Palma. 2014. Modular coordination of multiple autonomic managers. In Proceedings of the 17th international ACM Sigsoft symposium on Component-based software engineering (CBSE '14). ACM, New York, NY, USA, 3-12.

contract

Post Doc