As tecnologias de hardware necessÃrias para a realizaÃÃo da ComputaÃÃo UbÃqua (e.g., smartphones, tablets, sensores e eletrodomÃsticos inteligentes) evoluÃram e, atualmente, componentes de software que possibilitam novas formas de interaÃÃo, capazes de reconhecer a face e a voz dos usuÃrios, rastrear a sua localizaÃÃo e prover formas de incorporar realidade aumentada, necessÃrios em ambientes ubÃquos, estÃo sendo largamente desenvolvidos. AlÃm disso, a Engenharia de Software evoluiu e passou a incorporar novas tÃcnicas de desenvolvimento buscando aumentar a qualidade e diminuir o tempo de produÃÃo desses artefatos de software. Contudo, na ComputaÃÃo UbÃqua as dificuldades surgem no projeto das arquiteturas, na modelagem da colaboraÃÃo entre os componentes de software heterogÃneos, na engenharia do sistema, e na comercializaÃÃo, implantaÃÃo e validaÃÃo do sistema como um todo. Assim, o desenvolvimento de sistemas ubÃquos ainda apresenta inÃmeros desafios devido à grande diversidade e complexidade dos seus requisitos. Particularmente, em ambientes ubÃquos, onde a volatilidade e a heterogeneidade de dispositivos, serviÃos e aplicaÃÃes sÃo caracterÃsticas comuns, formas de interaÃÃes desacopladas e interoperÃveis entre as entidades de software distribuÃdas no sistema tornam-se essenciais. Essa volatilidade e heterogeneidade influencia a forma como os serviÃos sÃo disponibilizados no sistema, como sÃo descobertos e invocados e como suas atividades sÃo coordenadas para se atingir o objetivo final das aplicaÃÃes. Nesse contexto, este trabalho de dissertaÃÃo propÃe uma nova infraestrutura de software, na forma de um sistema de suporte, denominada SysSU (System Support for Ubiquity). Esse sistema de suporte à apresentado por meio de uma arquitetura de referÃncia e de uma especificaÃÃo formal. A arquitetura à baseada nos modelos Linda e publish/subscribe com o propÃsito de se atingir o desacoplamento desejado. Jà a especificaÃÃo formal determina a semÃntica das primitivas utilizadas para as interaÃÃes entre os componentes de software e a sintaxe das mensagens trocadas entre eles com o objetivo de padronizar as implementaÃÃes. Para validar o trabalho proposto, uma implementaÃÃo de referÃncia, baseada na arquitetura e na especificaÃÃo formal, foi construÃda. Essa implementaÃÃo foi utilizada no desenvolvimento de um estudo de caso consistindo de duas aplicaÃÃes distintas, GREat Tour e UbiPrinter, que apresentam caracterÃsticas de volatilidade e heterogeneidade. / The hardware technologies necessary for the realization of Ubiquitous Computing (eg, smartphones, tablets, sensors and smart appliances) have evolved and, today, software components that enable new forms of interaction, able to recognize the face and voice of users, track its location and provide ways to incorporate augmented reality, needed in ubiquitous environments, are being widely developed. In addition, the Software Engineering has evolved to incorporate new development techniques seeking to increase quality and reduce production time of these software artifacts. However, in Ubiquitous Computing difficulties arise in the design of architectures, modeling collaboration among heterogeneous software components, system engineering, and marketing, implementation and validation of the system as a whole. Thus, the development of ubiquitous systems still presents many challenges due to the great diversity and complexity of your requirements. Especially, in ubiquitous environments, where the volatility and heterogeneity of devices, services and applications are common features, and unbound forms of interactions between entities in interoperable distributed software system becomes essential. This volatility and heterogeneity influence the way services are provided in the system, as they are discovered and invoked and how their activities are coordinated to achieve the ultimate goal of the applications. Therefore, this dissertation proposes a new software infrastructure in the form of a support system, called SysSU (System Support for Ubiquity). This support system is shown by a reference architecture and a formal specification. The architecture is based on models Linda and publish / subscribe for the purpose of achieving the desired decoupling. Since the formal specification determines the semantics of the primitives used for the interactions between software components and syntax of the messages exchanged between them in order to standardize implementations. To validate the proposed work, a reference implementation, based on formal specification and architecture, was built. This implementation was used to develop a case study consisting of two separate applications, and UbiPrinter GREat Tour, which exhibit characteristics of volatility and heterogeneity.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / nÃo hà / A evoluÃÃo das tecnologias mÃveis favorece o surgimento de sistemas capazes de antever as necessidades do usuÃrio e se adaptar Ãs variaÃÃes de seu contexto de forma imperceptÃvel. Tais sistemas, denominados sistemas ubÃquos, enfrentam o desafio da adaptaÃÃo dinÃmica em um cenÃrio altamente distribuÃdo, heterogÃneo e volÃtil, uma vez que pode se tornar difÃcil coletar e processar informaÃÃes contextuais oriundas de fontes desconhecidas e distribuÃdas. O problema em questÃo à o gerenciamento de dados contextuais em cenÃrios sujeitos a mobilidade e conexÃes intermitentes entre dispositivos mÃveis e servidores. A fim de facilitar o desenvolvimento de sistemas ubÃquos, este trabalho estende um sistema de suporte existente, chamado SysSU (LIMA et al., 2011), que foi baseado em espaÃos de tuplas centralizado. Com o objetivo de gerenciar informaÃÃes de contexto distribuÃdas, à adotada uma abordagem de espaÃo de tuplas descentralizada, oferecendo aos componentes dos sistemas ubÃquos a capacidade de interaÃÃo e cooperaÃÃo em situaÃÃes de total descentralizaÃÃo. Sendo assim, esta dissertaÃÃo propÃe o SysSU-DTS (System Support for Ubiquity - Distribute Tuple Space), um sistema de suporte que fornece a funcionalidade de coordenaÃÃo de sistemas ubÃquos em ambientes abertos, onde nenhuma suposiÃÃo sobre os recursos disponÃveis deve ser feita. O SysSU-DTS à focado em sistemas ubÃquos baseado em dispositivos mÃveis, como smartphones, tablets e ultrabooks, que podem se comunicar atravÃs de redes mÃveis Ad hoc (MANET - Mobile Ad hoc Network). O SysSU-DTS representa informaÃÃes contextuais por meio de tuplas e permite o acesso transparente a informaÃÃes de contexto disponÃveis, estejam elas localizadas dentro do dispositivo mÃvel, em um servidor ou em outro dispositivo mÃvel prÃximo. A partir do acesso a informaÃÃes de contexto oriundas de diferentes provedores, as aplicaÃÃes ubÃquas e sensÃveis ao contexto que adotem o suporte do SysSU-DTS podem ter uma visÃo do contexto global das entidades envolvidas no sistema. AlÃm disso, o SysSU-DTS implementa um mecanismo de escopo que permite a formaÃÃo de subconjuntos de informaÃÃes contextuais disponÃveis, evitando gerenciamento de informaÃÃes desnecessÃrias. SÃo apresentados resultados experimentais obtidos em uma avaliaÃÃo de desempenho realizada em um testbed composto por smartphones e tablets. Esta avaliaÃÃo demonstra a viabilidade prÃtica da abordagem proposta e como o SysSU-DTS promove a distribuiÃÃo de informaÃÃes de contexto adaptando-se dinamicamente a provedores de contexto locais, infra-estruturados e distribuÃdos em redes Ad hoc. / The evolution of mobile technologies allows the emerging of ubiquitous systems, able to anticipate userâs needs and to seamlessly adapt to context changes. These systems present the problem of dynamic adaptation in a highly distributed, heterogeneous and volatile environment, since it may be difficult to collect and process context information from distributed unknown sources. The problem faced is the management of contextual data in scenarios with mobility and intermittent connections between mobile devices and servers. In order to facilitate the development of such systems, this work extends an existing support system based on centralized tuple spaces, called SysSU (LIMA et al., 2011), aiming at the management of distributed information. Hence, a decentralized tuple space approach is adopted, offering to ubiquitous systems components the capability of interaction and cooperation in scenarios of total decentralization. Thus, this work introduces SysSU-DTS (System Support for Ubiquity - Distribute Tuple Space), a system support that provides functionality for coordinating ubiquitous systems in open environments, where no assumptions about available resources should be made. It focuses on ubiquitous systems based on mobile devices such as smartphones, tablets and ultrabooks, which can communicate through a Mobile Ad hoc Network (MANET). SysSU-DTS represents context information by tuples and allows a transparent access to spread context, as follows: (i)local access, which accesses an internal device tuple space; (ii) infrastructured access, tuple spaces located on a server accessed using an infrastructured network; or (iii) Ad hoc access, interacting directly with tuple spaces located in nearby devices via the formation of an Ad hoc network. From the access to different context providers, ubiquitous and context-aware applications, using SysSU-DTSs support, can have an insight of global context related to the system entities. In addition, SysSU-DTS implements a scope mechanism that allows the formation of available contextual information subsets. This mechanism restricts access to contextual tuples only to members of the same scope, avoiding unnecessary information management. This dissertation reports some experimental results obtained in a performance evaluation using a testbed of smartphones and tablets. The evaluation shows the practical feasibility of our approach and point out how SysSU-DTS can grant context data distribution with dynamically adapting to local, infrastructured and distributed over Ad hoc networks context providers.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A computaÃÃo ubÃqua à um paradigma computacional de grande abrangÃncia, com aplicabilidades tanto para o cotidiano de um cidadÃo comum quanto para o tratamento de informaÃÃes complexas em ambientes hospitalares. Este paradigma propÃe uma nova forma de interaÃÃo homem-computador baseada na proatividade dos computadores para facilitar a vida dos usuÃrios. Entretanto, tal forma de interaÃÃo demanda um alto grau de colaboraÃÃo e comunicaÃÃo entre os elementos computacionais que compÃem os ambientes mÃveis e ubÃquos. Um dos principais desafios està relacionado a maneira de como conceber sistemas de software capazes de lidar com a alta variaÃÃo de recursos e serviÃos, alÃm de garantir a interoperabilidade entre os diversos elementos computacionais que compÃem estes ambientes. Este trabalho propÃe, entÃo, um middleware adaptativo para ambientes mÃveis e ubÃquos com o objetivo de solucionar problemas de heterogeneidade e dinamicidade. Para diminuir o acoplamento entre o middleware proposto e as aplicaÃÃes que o utilizam, esta dissertaÃÃo tambÃm propÃe um processo de composiÃÃo de software. O middleware utiliza mecanismos de adaptaÃÃo dinÃmica e suporte ao desenvolvimento de software sensÃvel ao contexto, e o processo de composiÃÃo faz uso de tÃcnicas de ProgramaÃÃo Orientada a Aspectos (POA). Um estudo de caso à desenvolvido para avaliar a funcionalidade do middleware adaptativo e demonstrar a utilizaÃÃo do processo de composiÃÃo. AlÃm disso, uma anÃlise de desempenho à apresentada para medir o impacto provocado pelo uso do middleware proposto em um ambiente de rede sem fio. / Ubiquitous computing is an extensive computational paradigm, which can provide solutions to regular citizens or can be useful to handle complex medical environment data, for example. This paradigm proposes a new human-computer interaction approach based on the proactivity of computers that makes usersâ life easier. However, this approach demands a high level of collaboration and communication among the computational elements that compose the mobile and ubiquitous environments. One of the main challenges is related to the way of conceiving software systems capable of dealing with the high variation of resources and services, along with guaranteeing the interoperability among the diversity of computational elements that compose these environments. Therefore, this work proposes an adaptive middleware for mÃbile and ubiquitous environments that intends to solve heterogeneity and dynamicity problems. This dissertation also proposes a software composition process to reduce coupling between the proposed middleware and applications. The middleware uses dynamic adaptation and support for context-aware software development mechanisms, and the composition process uses Aspect-Oriented Programming (AOP) techniques. A case study is developed to evaluate the adaptive middlewareâs functionalities and demonstrate the composing process. Furthermore, a performance analysis is presented to measure the proposed middlewareâs impact in a wireless network.