Στην εν λόγω εργασία, έγινε μια προσπάθεια καταγραφής του τεχνολογικού τοπίου της τηλεπικοινωνιακής αγοράς, με έμφαση την διαλειτουργικότητα μεταξύ των Δικτύων Κινητής Τηλεφωνίας και των Ασύρματων Δικτύων Δεδομένων και των σχετικών αλλαγών που έχει επιφέρει αυτή η διαλειτουργικότητα, τόσο στις παρεχόμενες υπηρεσίες, όσο και στα εφαρμοζόμενα επιχειρηματικά μοντέλα από πλευράς εταιρειών της συγκεκριμένης αγοράς. Στα πλαίσια αυτής της προσπάθειας, χρειάστηκε να πραγματοποιηθεί μια λεπτομερής καταγραφή των τεχνολογικών εξελίξεων, σε επίπεδο τεχνικών προδιαγραφών και προτύπων, στις παραπάνω δύο κατηγορίες δικτύων, ώστε να καταλήξουμε σε εκείνα τα πρότυπα που πλέον μπορούν να οδηγήσουν στην υλοποίηση δικτύων τα οποία θα χαρακτηρίζονται από τα παρακάτω: • θα είναι ενοποιημένα ώστε οι διαφορετικές τεχνολογικές πλατφόρμες των εταιρειών να λειτουργούν απρόσκοπτα, • θα χαρακτηρίζονται από χαμηλό κόστος, • ο τελικός χρήστης θα μπορεί να είναι συνεχώς συνδεδεμένος με κάποιο δίκτυο ασύρματης πρόσβασης και να απολαμβάνει τις υπηρεσίες που επιθυμεί, οποτεδήποτε και οπουδήποτε. Η δομή της διπλωματικής εργασίας ακολουθεί τον προαναφερθέντα τρόπο σκέψης. Στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη παρουσίαση του στόχου σε επίπεδο τεχνολογιών αλλά και υπηρεσιών, δηλαδή των αναμενόμενων αποτελεσμάτων αυτών των δικτύων νέας γενιάς, στα οποία έχουμε συνηθίσει να αναφερόμαστε ως δίκτυα 4G (4th Generation) ή δίκτυα B3G (Beyond 3G) ή τέλος ως All – IP ασύρματα δίκτυα. Στο 2ο Κεφάλαιο, γίνεται μια λεπτομερής παρουσίαση των Δικτύων Κινητής Τηλεφωνίας από τις πρώτες τους εκδοχές (1G) έως τις πλέον σύγχρονες (3.5G) που έχουν εμφανιστεί μέχρι σήμερα. Αναλύονται τόσο οι γενιές των δικτύων όσο και τα χρησιμοποιούμενα πρότυπα, σε επίπεδο αρχιτεκτονικής όσο και σε επίπεδο πρωτοκόλλων. Στη συνέχεια του κεφαλαίου υπάρχει η τεχνική περιγραφή των επικρατέστερων δικτύων κινητής τηλεφωνίας, σήμερα, δηλαδή των GSM, GPRS και UMTS, ενώ στο τέλος του κεφαλαίου υπάρχει μια σύντομη περιγραφή της διαδικασίας intersystem handover μεταξύ των GSM και UMTS. Στο 3ο Κεφάλαιο, περνάμε πλέον στα Ασύρματα Δίκτυα Δεδομένων. Γίνεται μια εκτενής περιγραφή των προτύπων που έχουν καθοριστεί και συγκεκριμένα στα πρότυπα IEEE 802.15 Wireless Personal Area Networks (WPANs) με κυριότερους εκφραστές τα δίκτυα βασιζόμενα σε Bluetooth και IrDA, το πρότυπο IEEE 802.11 Wireless Local Area Networks (WLANs) με σημαντικότερος εκπροσώπους τα WiFi και HyperLan/2, το πρότυπο IEEE 802.16 Wireless Metropolitan Area Networks (WMANs) ή αλλιώς γνωστότερο ως WiMAX και τέλος το πρότυπο IEEE 802.20 Wireless Wide Area Networks (WWANs) ή διαφορετικά Mobile Broadband Wireless Access (MWBA) το οποίο είναι υπό διερεύνηση ακόμα και φιλοδοξεί να αποτελέσει το ασύρματο ανάλογο της τεχνολογίας xDSL, καθώς θα προσφέρει ασύρματες ευρυζωνικές υπηρεσίες. Στο 4ο Κεφάλαιο παρουσιάζονται μεθοδολογίες υλοποίησης του integration μεταξύ δικτύων των δύο κατηγοριών και συγκεκριμένα παραδείγματα διαλειτουργικότητας, όπως μεταξύ GPRS ή UMTS και WLANs ή μεταξύ UMTS και WiMAX. Γίνεται εκτενής συζήτηση γύρω από τα προβλήματα που θα πρέπει να αντιμετωπιστούν, όπως η εξασφάλιση ανεκτού επιπέδου QoS, οι μηχανισμοί για handover μεταξύ των δικτύων, η διαχείριση της κινητικότητας των χρηστών και των τερματικών και δίνονται παραδείγματα δημιουργίας ενοποιημένων δικτύων, τόσο με τη τεχνική της χαλαρής όσο και με την τεχνική της ισχυρής ζεύξης. Στο τελευταίο τμήμα του Κεφαλαίου, γίνεται μια εκτενής αναφορά στις αρχιτεκτονικές διασύνδεσης ετερογενών δικτύων με IP δίκτυα κορμού, τα γνωστά All – IP networks. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους μηχανισμούς πραγματοποίησης των handovers βάσει πολιτικών (policy based) και η χρήση τεχνικών για micromobility και macromobility σε σχέση με την κινητικότητα των τερματικών. Το 5ο Κεφάλαιο αφορά τις εφαρμογές και υλοποιήσεις ασυρμάτων δικτύων δεδομένων στον Ελληνικό χώρο, στα πλαίσια του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Κοινωνία της Πληροφορίας» και πιο συγκεκριμένα τα «Εξοπλισμός και δικτύωση σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης», «Ασύρματα Ευρυζωνικά Δίκτυα ΟΤΑ»και «Μητροπολιτικά Ευρυζωνικά Δίκτυα Οπτικών Ινών ΟΤΑ» και ουσιαστικά αποτελούν παραδείγματα και υλοποιήσεις διασύνδεσης WiFi, WiMAX και IP backbone δικτύων όπως το ΣΥΖΕΥΞΙΣ με δυνατότητες για παροχή VoIP. / In this thesis, an effort of presenting the technological landscape of the telecommunication market takes place, with focus on the interoperability between the Mobile Telephony Networks and the Wireless Data Networks and the relative changes that have evolved through this interoperability, both regarding the provided services and the applied business models by the enterprises of the specific market. Within the frames of this effort, a detailed recording of technological developments is realised, in terms of technical specifications and standards, in the two aforementioned categories of networks, so as to conclude to those standards that are utilized by the next generation networks (4G) which will be: • Networks that will be unified so as the different technological platforms will function smoothly. • Networks that will be characterized by low cost of deployment. • The end user will be continuously connected with a wireless access network, enjoying the preferred services anywhere and anytime. The master thesis structure follows the aforementioned methodology. The 1st Chapter includes a short presentation of expected results, both in terms of technologies and services for next generation networks, which we usually refer to as 4G networks (4th Generation) or B3G networks (Beyond 3G) or finally as All - IP wireless networks (AIPN). In the 2nd Chapter, a detailed presentation of Mobile Telephony Networks takes place, from their first versions (1G) until the most modern (3.5G) that have been presented up to today. The analysis includes both the various generations of networks and the used standards, in terms of modulation and multiplexing techniques. The rest of the chapter focuses on the technical description of the prevailing networks, GSM, GPRS and UMTS, while the chapter ends with a short description of intersystem handover processes between GSM and UMTS. Τhe 3rd Chapter, includes an extensive description of the Wireless Data Networks standards such as: IEEE 802.15 Wireless Personal Area Networks (WPANs) with main representatives networks based on Bluetooth and IrDA, standard IEEE 802.11 Wireless Local Area Networks (WLANs) mainly represented by WiFi and HyperLan/2, IEEE 802.16 Wireless Metropolitan Area Networks (WMANs) standard, widely known as WiMax and finally the IEEE 802.20 Wireless Wide Area Networks (WWANs) standard, namely Mobile Broadband Wireless Access (MWBA) that is still under development and aspires to constitutes the wireless version of the xDSL technology, since it aims to provide wireless broadband services. In the 4th Chapter methodologies for integrating the two types of networks, are presented along with examples of interoperability between GPRS / UMTS and WLANs or between UMTS and WiMAX. Extensive discussion around the problems that should be faced, as the guarantee of bearable QoS level, the mechanisms for handover between the networks and the management of mobility of users and terminals, is held. Moreover, examples of integrated networks with both loose and tight coupling methodologies are presented. The last section of the chapter concerns a detailed description of architectures for interconnecting heterogeneous wireless networks over IP – based backhaul networks, namely All – IP networks, with special focus on policy based handover mechanisms and techniques for managing micromobility and macromobility issues. The 5th Chapter concerns the changes taking place in the telecommunications market deriving from the technological progress in the subject of heterogeneous wireless networks interconnection. New service packets are created, as a result of new business plans that are drawn up by the big telecommunications organizations. Finally, we present the developments in the Greek market and subsidised projects from Information Society AE, via which wireless networks have been materialised, with aim to promote Broadband Services.

Στην παρούσα διατριβή αντιμετωπίζονται προβλήματα που αφορούν στην διαλειτουργικότητα, στο επίπεδο της ‘επικοινωνίας δεδομένων’, κατά την επικοινωνία διαφορετικών ιατρικών πληροφοριακών συστημάτων – ΙΠΣ, τα οποία ανήκουν σε οργανισμούς παροχής ιατρικής φροντίδας, με τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός Μοντέλου Αναφοράς Ανάπτυξης – ΜΑΑ. Το ΜΑΑ προτείνει ένα πλαίσιο εργασίας για την ανάπτυξη Συστημάτων Διαχείρισης Μηνυμάτων – ΣΔΜ, ικανών να υποστηρίζουν την επικοινωνία διαφορετικών ΙΠΣ στο χώρο του Νοσοκομείου και περιγράφει: (α) την κοινή συντακτική δομή της πληροφορίας που ανταλλάσσεται, (β) τις κοινές κατατομές επικοινωνίας των οντοτήτων των ΙΠΣ, (γ) τη γενική αρχιτεκτονική του ενδιάμεσου συστήματος και (δ) ένα σύνολο διεργασιών και υπηρεσιών που υλοποιούν τη διαδικασία της μηνυματοδοσίας, αλλά και την επίβλεψη, τον έλεγχο και τη συντήρηση αυτής. Επιπλέον, η παρούσα διατριβή εστιάζεται και στην υλοποίηση ενός ΣΔΜ, το οποίο εξυπηρετεί την επικοινωνία τριών βασικών ΙΠΣ του νοσοκομείου και είναι πλήρωως συμμορφωμένο με τις προτεινόμενες προδιαγραφές. Η αξιολόγηση του ΜΑΑ πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή τριών διαφορετικών μεθόδων: την πρακτική εφαρμογή του ΜΑΑ, την αξιολόγηση των ‘κριτηρίων χρήσης’ του και την προσέγγιση των ‘διαστάσεων ποιότητας’. / The present dissertation addresses interoperability issues, ion the ‘data communication level’, that concern the communication between heterogeneous Medical Information Systems (MISs) of healthcare organizations, through the design and implementation of a Reference Implementation Model (RImM). The RImM introduces a framework for the implementation of Message Handling Systems (MHSs) that supports the interoperable communication of different MISs inbound and outbound healthcare organizations and concerns: (a) the common syntactic structure of the transferred information, (b) the communication profiles of the MISs’ functional entities, (c) the general architecture of the intermediate system and (d) the set of interactions and service elements that implement the messaging service and the surveillance, control and maintenance of it. Furthermore, the dissertation focuses on the implementation of such a MHS that supports the communication of three basic MISs. The efficiency estimation of the proposed RImM were assessed applying three different methods: (a) the practical application of RImM and pilot operation of the implemented MHS, (b) the evaluation of ‘criteria of use’ and (c) the evaluation of ‘quality dimensions’ that concern reference modeling.

Compared to traditional business services, IT-enabled services provide more value to customers and providers by enabling traditional business services with Information and Communication Technologies (ICT) and delivering them via e-channels (i.e., Internet, Mobile networks). Although IT-enabled service systems help in co-creating value through collaboration with customers during service design and delivery, they raise challenges when we attempt to understand, design and produce innovative and intelligent IT-enabled services from a multi-disciplinary perspective by including businesses, technology and people for value addition and increasing benefits. Due to their social-technical nature and characteristics (i.e., Intangibility, Inseparability, Perishability, Simultaneity), IT-enabled services also lack common methods to systemize services driven by customer requirements and their satisfactions and co-produce them through ad-hoc collaboration. In this thesis, we propose a middle-out methodology to model, design and systemize advanced IT-enabled service driven by customer requirements and collaboration among all actors to jointly co-create service systems. From a multi-disciplinary perspective, the methodology relies on a multi-view models including a service system reference model, a requirement model and a collaboration model to ensure system flexibility and adaptability to requirement changes and take into account joint efforts and collaboration of all service actors. The reference model aims at a multi-disciplinary description of services (ontological, systematical and characteristic-based descriptions), and formalizing business knowledge related to different domains. As for the requirement model, customer needs are specified in common expressiveness language understandable by all service actors and made possible its top-down propagation throughout service lifecycle and among actors. The collaboration model advocates a data-driven approach, which increases busi-ness, technical and semantic interoperability and exhibits stability in comparison to business processes centric approaches. Finally, the collaboration hinges on de-livery channels expressed as data flows and encapsulating business artifacts as per which business rules are generated to invoke underlying software components.

Multiple enterprises are usually involved in supply chain network, while almost each enterprise has its own information systems and databases (enterprise legacy systems). There are large quantities of information and data intersecting or even repeating with each other, which calls for system integration. Meanwhile in the cooperative process of supply chain, the whole product line or product family is involved in the enterprise systems, including PDM, ERP, SCM, and CRM et al, which also need interaction and integration. Although many data integration methods and corresponding tools have been applied to the business cooperation in the environment of supply chain, however the interoperability of enterprise information systems is becoming more and more complex, because of the restriction from lots of factors, such as the complexity of enterprise application systems and the diversity of heterogeneous data sources, especially the new application demands of enterprises. In this dissertation, the interoperability method of networked enterprise information systems in the environment of supply chain is studied, from the point of theoretical modeling and application.

Den svenska Försvarsmakten brukar fråga sig om den är tillräckligt interoperabel för att kunna delta i internationella insatser. En minst lika berättigad fråga borde vara om den är tillräckligt interoperabel, mellan sina försvarsgrenar, för att kunna genomföra självständiga operationer utifrån teorin om gemensam krigföring. Den bristande förmågan till gemensam krigföring i försvarsmakter generellt och för Sveriges Försvarsmakt specifikt utgör uppsatsens grundläggande problem. Genom att anpassa och skapa ett analysverktyg utifrån Codners och Sjöbloms interoperabilitetsteori har Försvarsmaktens dokument analyserats för att belysa eventuella svagheter kopplat till gemensam krigföring och nationell interoperabilitet mellan mark- och flygstridskrafterna. Undersökningen visar på svagheter kopplat till den anpassade interoperabilitetsteorin och Försvarsmaktens styrande dokument. Förmågan till nationell interoperabilitet mellan mark- och flygstridskrafterna är begränsade. Främst beror det på svagheter i Försvarsmaktens strategiska koncept som inte tillräckligt beskriver betydelsen av gemensam krigföring på alla nivåer och vikten av interoperabilitet mellan försvarsgrenarna. En annan slutsats är att Försvarsmaktens doktrinära agerande riskerar att urvattna Försvarsmakten och dess försvarsgrenar på viktiga teoretiska och kulturella skillnader som behövs för att synergier skall kunna uppstå vid gemensam krigföring. / The Swedish Armed Forces tend to ask themselves if it is sufficiently multinational interoperablefor participation in international operations. An equally valid question today should be whether theSwedish Armed Forces are sufficiently nationally / internally interoperable, between their branchesof service, to be able to conduct independent operations based on the joint warfare theory.The lack of ability to joint warfare in the armed forces in general and the Swedish Armed Forcesspecially constitutes the essay´s fundamental problem. By using Codners and Sjöbloms custominteroperability theory, the Swedish Armed Forces documents were analyzed to highlight anyweaknesses related to joint warfare and national interoperability between Ground and Air Forces.The survey shows weaknesses linked to the custom theory and Swedish Armed Forces governingdocuments. The ability of a national interoperability is limited between Ground and Air Forcestoday, mostly because of weaknesses in the Swedish Armed Forces strategic concept which doesnot describe the importance of joint warfare at all levels sufficiently. This leads to deficienciesreflected in doctrines, regulations, technology, techniques and exercises. Lack of common documents,techniques, methods and exercises in turn affects armed services understanding of theirdifferent backgrounds and unique perspectives. The result will therefore be low national interoperabilityamong the armed services.

The use of objective tests in Technology Enhanced Learning (TEL) is based on the application of computers to support automatic assessment. Current research in this domain is mainly focused on the design of new question-items, being IMS Question and Test Interoperability (QTI) the recognized de-facto standard. This thesis claims that the domain can be extended with the design of advanced test-scenarios that integrate new interactive contexts for the visualization of question-items and tests, and that consider different types of devices and technologies that enable diverse activity settings. In this context, the dissertation proposes to term the domain as Computing-Based Testing (CBT) instead of Computer- Based Testing because it captures better the new technological support possibilities for testing. Advanced CBT scenarios can increase teachers’ choices in the design of more appropriate tests for their subject areas, enabling the assessment of higher-order skills. With the aim of modelling an advanced CBT domain that extends the current possibilities of QTI and related work, this thesis provides a set of contributions around three objectives. The first objective deals with proposing a Conceptual Model for the CBT domain considering three main dimensions: the Question-item, the Test and the Activity. To tackle this objective, the thesis presents, on the one hand, a framework to assist in the categorization and design of advanced CBT scenarios and, on the other hand, two models that suggest elements for technologically representing the Test and Question-item dimensions. The models are platform-independent models (PIM) that extend QTI in order to support advanced CBT. Besides, the use of patterns is proposed to complement the modelling of the domain. The second objective seeks to show the relevance, value and applicability of the CBT Conceptual Model through exemplary challenging scenarios and case studies in authentic settings. To this end, the dissertation evaluates the design and implementation of a set of CBT systems and experiments. All the experiments use the proposed CBT Conceptual Model for designing an advanced CBT scenario. For each case the CBT-PIMs serve as the basis for developing a particular CBT-PSM and system. The evaluation results show that the implementations foster educational benefits, enable the assessment of higher-order skills and enhance the students’ motivation. Finally, the third objective is devoted to propose extension paths for QTI. The collection of models proposed in the thesis suggests different extension directions for QTI so as to enable the implementation of advanced questions, tests and activities. The proposed systems and scenarios also represent reference implementation and good practices of the proposed extension paths. / El uso de test de corrección automática, en el Aprendizaje Apoyado por Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, se basa en el uso de ordenadores. Las propuestas actuales se centran en el diseño de nuevas preguntas, siendo IMS Question and Test Interoperability (QTI) el estándar de-facto. La tesis propone que este dominio puede ser extendido con el diseño de escenarios de test avanzados que integren nuevos contextos de interacción para la visualización de preguntas y tests, y que consideren la aplicación de diversos dispositivos tecnológicos para permitir diversos tipos de actividades. En este contexto se propone usar el término inglés Computing-Based Testing (CBT) para referirse al dominio, en vez de usar el término Computer-Based Testing, enfatizando el papel de la tecnología para la evaluación basada en test. Los escenarios CBT avanzados pueden aumentar la posibilidad de que los profesores puedan diseñar test más adecuados para sus asignaturas, permitiendo la evaluación de habilidades de alto nivel. Con el reto principal de modelar el dominio del CBT extendiendo las posibilidades actuales de QTI y las aproximaciones actuales, esta tesis proporciona un conjunto de contribuciones relacionadas con tres objetivos. El primer objetivo de la tesis es proponer un Modelo Conceptual definiendo y relacionando tres dimensiones: Pregunta, Test y Actividad. Por una parte, se propone un marco como guía en la categorización y diseño de escenarios CBT. Además, se proponen dos modelos que indican los elementos para la representación tecnológica de preguntas y test. Estos modelos son independientes de plataforma (PIM) que extienden QTI formulando los elementos que permiten implementar escenarios CBT avanzados. Además, se propone el uso de patrones como complemento en el modelado del dominio. El segundo objetivo trata de mostrar la relevancia y aplicabilidad de las contribuciones a través de escenarios y casos de estudio representativos en contextos reales. Para ello, se evalúa el diseño e implementación de un conjunto de experimentos y sistemas. En todos los experimentos se utiliza el Modelo Conceptual para diseñar escenarios CBT avanzados. Para cada caso los CBT-PIMs sirven como base para desarrollar modelos específicos de plataforma (CBT-PSMs) y sistemas asociados. La evaluación muestra que las implementaciones resultantes tienen beneficios educativos positivos, permitiendo la evaluación de habilidades de alto nivel y mejorando la motivación de los estudiantes. Finalmente, el tercer objetivo se centra en proponer vías de extensión para QTI. La colección de modelos propuestos sugiere diferentes direcciones de extensión de QTI para la implementación de preguntas, tests y actividades avanzados. Los escenarios y sistemas llevados a cabo representan implementaciones de referencia y buenas prácticas para las vías de extensión propuestas.

In advent of the Semantic Web and recent standardization efforts, Ontology has quickly become a popular and core semantic technology. Ontology is seen as a solution provider to knowledge based systems. It facilitates tasks such as knowledge sharing, reuse and intelligent processing by computer agents. A key problem addressed by Ontology is the semantic interoperability problem. Interoperability in general is a common problem in different domain applications and semantic interoperability is the hardest and an ongoing research problem. It is required for systems to exchange knowledge and having the meaning of the knowledge accurately and automatically interpreted by the receiving systems. The innovation is to allow knowledge to be consumed and used accurately in a way that is not foreseen by the original creator. While Ontology promotes semantic interoperability across systems by unifying their knowledge bases through consensual understanding, common engineering and processing practices, it does not solve the semantic interoperability problem at the global level. As individuals are increasingly empowered with tools, ontologies will eventually be created more easily and rapidly at a near individual scale. Global semantic interoperability between heterogeneous ontologies created by small groups of individuals will then be required. Ontology mapping is a mechanism for providing semantic bridges between ontologies. While ontology mapping promotes semantic interoperability across ontologies, it is seen as the solution provider to the global semantic interoperability problem. However, there is no single ontology mapping solution that caters for all problem scenarios. Different applications would require different mapping techniques. In this thesis, we analyze the relations between ontology, semantic interoperability and ontology mapping, and promote an ontology-based semantic interoperability solution. We propose a novel ontology mapping approach namely, OntoMogic. It is based on first order logic and model theory. OntoMogic supports approximate mapping and produces structures (approximate entity correspondence) that represent alignment results between concepts. OntoMogic has been implemented as a coherent system and is applied in different application scenarios. We present case studies in the network configuration, security intrusion detection and IT governance & compliance management domain. The full process of ontology engineering to mapping has been demonstrated to promote ontology-based semantic interoperability.

“In an ill-structured domain you cannot, by definition, have a pre-compiled schema in your mind for every circumstance and context you may find ... you must be able to flexibly select and arrange knowledge sources to most efficaciously pursue the needs of a given situation.” [57] / In order to interact and collaborate effectively, agents, whether human or software, must be able to communicate through common understandings and compatible conceptualisations. Ontological differences that occur either from pre-existing assumptions or as side-effects of the process of specification are a fundamental obstacle that must be overcome before communication can occur. Similarly, the integration of information from heterogeneous sources is an unsolved problem. Efforts have been made to assist integration, through both methods and mechanisms, but automated integration remains an unachieved goal. Communication and information integration are problems of meaning and interaction, or semantic interoperability. This thesis contributes to the study of semantic interoperability by identifying, developing and evaluating three approaches to the integration of information. These approaches have in common that they are lightweight in nature, pragmatic in philosophy and general in application. / The first work presented is an effort to integrate a massive, formal ontology and knowledge-base with semi-structured, informal heterogeneous information sources via a heuristic-driven, adaptable information agent. The goal of the work was to demonstrate a process by which task-specific knowledge can be identified and incorporated into the massive knowledge-base in such a way that it can be generally re-used. The practical outcome of this effort was a framework that illustrates a feasible approach to providing the massive knowledge-base with an ontologically-sound mechanism for automatically generating task-specific information agents to dynamically retrieve information from semi-structured information sources without requiring machine-readable meta-data. / The second work presented is based on reviving a previously published and neglected algorithm for inferring semantic correspondences between fields of tables from heterogeneous information sources. An adapted form of the algorithm is presented and evaluated on relatively simple and consistent data collected from web services in order to verify the original results, and then on poorly-structured and messy data collected from web sites in order to explore the limits of the algorithm. The results are presented via standard measures and are accompanied by detailed discussions on the nature of the data encountered and an analysis of the strengths and weaknesses of the algorithm and the ways in which it complements other approaches that have been proposed. / Acknowledging the cost and difficulty of integrating semantically incompatible software systems and information sources, the third work presented is a proposal and a working prototype for a web site to facilitate the resolving of semantic incompatibilities between software systems prior to deployment, based on the commonly-accepted software engineering principle that the cost of correcting faults increases exponentially as projects progress from phase to phase, with post-deployment corrections being significantly more costly than those performed earlier in a project’s life. The barriers to collaboration in software development are identified and steps taken to overcome them. The system presented draws on the recent collaborative successes of social and collaborative on-line projects such as SourceForge, Del.icio.us, digg and Wikipedia and a variety of techniques for ontology reconciliation to provide an environment in which data definitions can be shared, browsed and compared, with recommendations automatically presented to encourage developers to adopt data definitions compatible with previously developed systems. / In addition to the experimental works presented, this thesis contributes reflections on the origins of semantic incompatibility with a particular focus on interaction between software systems, and between software systems and their users, as well as detailed analysis of the existing body of research into methods and techniques for overcoming these problems.

Η ραγδαία ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού τα τελευταία χρόνια έχει προκαλέσει την αύξηση του εκπαιδευτικού υλικού που είναι διαθέσιμο σε ηλεκτρονική μορφή, με αποτέλεσμα η αναζήτηση και η εύρεση των ψηφιακών εκπαιδευτικών υλικών να γίνεται όλο και πιο δύσκολη. Για αυτό το λόγο τα ψηφιακά εκπαιδευτικά αντικείμενα, ή αλλιώς Μαθησιακά Αντικείμενα (Learning Objects) πρέπει να περιγράφονται με τη χρήση εκπαιδευτικών μεταδεδομένων έτσι ώστε να διευκολύνονται οι λειτουργίες της εύρεσης, ανάκτησης, κατηγοριοποίησης και επαναχρησιμοποίησης των αντικειμένων. Τα τελευταία χρόνια έχουν δημιουργηθεί αρκετά αποθέματα για την αποθήκευση ψηφιακών εκπαιδευτικών αντικειμένων, όπως είναι το DSpace, το EPrints και το Fedora. Τα ψηφιακά αποθέματα κάνουν χρήση μεταδεδομένων για τα ψηφιακά αντικείμενα που αποθηκεύονται στο σύστημά τους. Συχνά όμως παρατηρείται ότι ενώ η κύρια χρήση των αποθεμάτων είναι για εκπαιδευτικούς σκοπούς, δεν δίνεται η δυνατότητα να εμπλουτίζονται τα εκπαιδευτικά αντικείμενα που αποθηκεύονται στα αποθέματα με μεταδεδομένα εκπαιδευτικού τύπου. Κατά συνέπεια, ο κύριος στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να μελετήσει τα διαθέσιμα πρότυπα εκπαιδευτικών μεταδεδομένων και να επεκτείνει τα υπάρχοντα σύνολα μεταδεδομένων των ψηφιακών αποθεμάτων ώστε να συμπεριλαμβάνουν και μεταδεδομένα εκπαιδευτικού σκοπού. Για να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτη έγινε εφαρμογή της σε ένα πραγματικό εκπαιδευτικό απόθεμα που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του ΕΠΕΑΕΚ ΙΙ για το Πανεπιστήμιο Πατρών. Βασικό χαρακτηριστικό των εκπαιδευτικών αποθεμάτων είναι και η διαλειτουργικότητα με άλλα συστήματα. Η διαλειτουργικότητα εξασφαλίζει τη συνεργασία του συστήματος με άλλα αποθέματα επιτρέποντας τη συγκομιδή και αξιοποίηση των ψηφιακών αντικειμένων και από άλλα αποθέματα. Για το λόγο αυτό μελετάται το πώς μπορεί να επιτευχθεί η διαλειτουργικότητα ενός συστήματος ώστε να αξιοποιούνται και τα εκπαιδευτικά μεταδεδομένα του αποθέματος, μέσω της υπηρεσίας ΟΑΙ-PMH, που υποστηρίζεται από τα περισσότερα αποθέματα, αλλά και μέσω της καινούριας υπηρεσίας OAI-ORE. Η υλοποίηση της διαλειτουργικότητας στα πλαίσια της συγκεκριμένης εργασίας επικεντρώνεται στο σύστημα DSpace. Ο Σημαντικός Ιστός (Semantic Web) αποτελεί την εξέλιξη του Παγκόσμιου Ιστού. Στον Σημαντικό Ιστό οι πληροφορίες περιγράφονται από δεδομένα αποκτώντας συγκεκριμένη σημασία και δίνοντας έτσι τη δυνατότητα στις μηχανές να επεξεργαστούν δεδομένα που μέχρι σήμερα ήταν κατανοητά μόνο από τους ανθρώπους. Έτσι, γίνεται μελέτη ώστε να επιτευχθεί η δυνατότητα σημασιακής διαλειτουργικότητας στα αποθέματα και συγκεκριμένα στο DSpace. Με τον τρόπο αυτό γίνεται δυνατή η συνδιαλλαγή και διαπραγμάτευση πληροφοριών μεταξύ συστημάτων, οι οποίες, ενώ μπορεί να είναι κατά βάση ετερογενείς, προερχόμενες από πολλαπλές πηγές και αδόμητες σημασιακά, μπορούν να συσχετίζονται και, βάσει συμπερασμών, να συνδυάζονται κατάλληλα με στόχο την ανακάλυψη νέας γνώσης. / The rapid growth of World Wide Web in the last years has led to an increase of the educational material that is available in digital way. As a result of this, searching and discovering of digital educational material is becoming more and more difficult. For this reason, digital education objects, or Learning Objects, have to be described using education metadata in order to facilitate searching, retrieval, classification and reuse of these objects. In the recent years, a lot of repositories have been built to store digital educational objects, like DSpace, EPrints and Fedora. Digital repositories make use of metadata to describe digital objects that are stored in their system. But we can note that although the main use of these repository systems is for educational purposes, we do not have the ability to enrich learning objects that are stored in these systems with educational metadata. Therefore, the main purpose of this thesis is to study the available educational metadata standards and to extend the available metadata sets of digital repositories in order to include and support metadata for education purposes. A main feature of most educational repositories is interoperability with other systems. Interoperability assures the cooperation of one repository with others by allowing the harvesting and using of digital objects stored in one place by other systems and services. For this reason, it is studied how educational metadata can be incorporated in a repository’s interoperability services, and mainly in the OAI-PMH service, which is supported by most repositories, but also in a new service named OAI-ORE. The implementation of these interoperability services is focused on the DSpace system. Finally, Semantic Web is the evolution of World Wide Web. In Semantic Web information is described by data, so this information gains meaning which gives the ability to machines to process this information which till now was meaningful only to humans. So, it is also studied how semantic interoperability can be achieved between repositories and specifically between repositories based on DSpace. This will give the ability to exchange information between systems. Although this information may come from different and heterogeneous sources, and although this information may be semantically unstructured, it can be associated and combined in order to discover new knowledge.

Dans les années 90, la commission européenne a sollicité la mise au point d’un système de contrôle commande et de signalisation ferroviaire commun à tous les réseaux des états membres : le système ERTMS « European Railway Traffic Management System ». Il s’agit d’un système réparti complexe dont le déploiement complet est long et coûteux. L’objectif global consiste à diminuer les coûts de validation et de certification liés à la mise en œuvre de ce nouveau système en Europe. La problématique scientifique réside dans la modélisation formelle de la spécification afin de permettre la génération automatique des scénarios de test. Les verrous scientifiques, traités dans cette thèse, sont liés d’une part à la transformation de modèle semi-formel en modèle formel en préservant les propriétés structurelles et fonctionnelles des constituants réactifs du système réparti, et d’autre part à la couverture des tests générés automatiquement. Les constituants sont sous la forme de boîte noire. L’objectif consiste à tester ces derniers à travers la spécification ERTMS. Nous avons développé une approche de modélisation basée sur le couplage de modèles semi-formels (UML) et de modèles formels (Réseaux de Petri). Ce couplage se fait à travers une technique de transformation de modèles. Nous avons développé ensuite une méthode de génération automatique de scénarios de test de conformité à partir des modèles en réseaux de Petri. Les scénarios de test ont été considérés comme une séquence de franchissement filtrée puis réduite du réseau de Petri interprété représentant la spécification. Ces scénarios ont été exécutés sur notre plateforme de simulation ERTMS / European Union set up a European rail traffic management system “ERTMS” to ensure, with high level of safety, train operation on different European networks. As the full deployment of this system is long and expensive, evolutions are necessary and raise other technological challenges. The goal is to determine how to use ERTMS specifications to produce test scenarios. This work presents methods, models and tools dedicated to the generation of test scenarios for the validation of ERTMS components based on functional requirements. The development of ERTMS system requires adequate methods for Modelling and evaluating its behavior. Evaluation and certification of the system can be done by generating test scenarios applying formal methods. The Unified Modelling Language (UML) is a widely accepted Modelling standard in industry. However, it is a semi-formal language and it does not allow verification of system behavior. In this case, formal models like Petri Net can be used. These methods are used in order to formalize ERTMS specification. Tests scenarios are generated on the basis of Petri net models. One scenario is considered like a firing sequence in the reachability graph of the Petri net. Then, test scenarios are applied on ERTMS platform simulator in order to check the components and to give test verdicts. Finally, the approach, developed in this document, has been applied to ERTMS components in order to demonstrate the validation and certification costs reduction and also to minimize the upgrade and retrofit constraints and validation cost