La plupart des réseaux de capteurs sans fill d'aujourd'hui fonctionne sur le protocole CSMA/CA. Fournir la qualité de service (QdS) dans un tel réseau est un problème difficile compte tenu de la dynamique du réseau et des contraintes en termes de ressources (énergie et mémoire). Dans cette thèse, sans changer le socle commun du CSMA/CA, nous avons proposé des mécanismes auto-adaptatifs qui permettent de gérer la QdS "best-effort" pour des applications nécessitant de la différenciation de services. Trois mécanismes sont proposés : CoSenS pour "Collecting then Sending burst Scheme", P-CoSenS qui a joute la gestion de priorités à CoSenS, et S-CoSenS qui a joute la dimension énergie à CoSenS. La dynamique du réseau est prise en compte grâce à l'auto-adaptation de périodes de collecte et de transmission en rafale. Il est à souligner que le mécanisme CoSenS permet non seulement d'améliorer les performances de CSMA/CA mais aussi de surmonter la difficulté d'ordonnancer les trafics entrant dans un nœud (routeur) car chaque paquet entrant est immédiatement retransmis vers la sortie. En effet, grâce à la pério de de collecte, les paquets entrants sont mis en file d'attente, rendant ainsi possible d'ordonnancer différemment les paquets selon leur priorité (P-CoSenS). Enfin, le compromis énergie/performance est pris en compte dans S-CoSenS. Selon l'état de l'environnement surveillé, le réseau peut se trouver dans une période où circule un trafic non urgent et souvent faible pendant laquelle il est judicieux de minimiser la consommation d'énergie et une pério de de trafic important pendant laquelle le réseau doit transporter des données urgentes pour suivre une situation alarmante de plus près. Comme CoSenS, S-CoSenS permet de s'auto-adapter dynamiquement en fonction de ces situations. L'ensemble de nos propositions est validé par simulations et CoSenS est implémenté sur une plateforme de réseau de capteurs.

Les nouvelles technologies en matière d'accès à l'information, de communication sans-fil et de localisation d'informations ouvrent la voie à des innovations majeures dans l'utilisation des systèmes informatiques. Ces avancées permettent d'imaginer de nouveaux usages informatiques dont la mise en œuvre motive le développement de méthodes de conception appropriées. Plus particulièrement, l'informatique mobile combine désormais des enjeux conceptuels tels que l'accès à des services par un utilisateur en mobilité, la généralisation d'outils de localisation, la compréhension de systèmes complexes par un public non-expert ou l'importante variabilité des situations d'exécution. Cette thèse propose un cadre de conception qui adresse certains des enjeux pour la mobilité des systèmes d'information. Dans cette perspective, les attentes des utilisateurs et les contraintes technologiques inhérentes à la mobilité des constituants du système définissent un espace contextuel dont les dimensions sont prises en compte dès les premières étapes de la conception. Le modèle proposé établit comme point d'entrée une description de l'espace géographique du système pour différencier un ensemble de contextes d'exécution. L'énoncé de ces contextes permet de corréler les attentes des utilisateurs avec les capacités techniques de la plate-forme et d'offrir le niveau fonctionnel le plus acceptable dans une situation donnée. Dans un second temps, les différentes fonctionnalités et les données mises en œuvre dans chaque contexte d'exécution peuvent être ordonnées ou filtrées afin d'optimiser la présentation des informations aux utilisateurs. Ces recommandations sont produites par l'analyse conjointe des préférences d'utilisateurs selon leurs interactions et leurs comportements spatiaux. Deux cadres expérimentaux viennent illustrer les propositions du modèle. La conception d'un système mobile de suivi de compétition nautique prend en compte différents contextes d'exécution et adapte un niveau de service à des situations dégradées. Un système de documentation et de visite de campus illustre les algorithmes de recommandation et affine la présentation d'informations localement à chaque contexte d'exécution.

With the ubiquity of digitalization, digital convergence of applications, devices, networks and artifacts presents both challenges and opportunities for individuals, organizations and society. Physical artifacts that were not digital in the recent past are now increasingly becoming intertwined with digital components, providing them with digital capabilities. As a consequence, vast amounts of information that used to be invisible can now be captured, digitized and used in new places and novel ways. Organizations thus seek to innovate IT-enabled services based upon the flows of information across both internal and external organizational boundaries. Because IT-enabled services support organizational actors in communicating and collaborating both inside and outside the organizations’ boundaries, they can also assimilate and diffuse knowledge across these boundaries. The thesis is a collection of five papers and a cover paper reporting an exploration of the role of digitalized equipment in boundary-spanning practices as a contribution to the design and implementation of IT-enabled services. Three embedded case studies of Swedish industrial organizations provide an opportunity to address the research question. The findings are based on studies of remote diagnostics services for industrial equipment enabled by remote diagnostics systems, an application family within ubiquitous computing. The thesis illustrates that remote diagnostics systems have a profound impact on how organizational boundaries that were drawn as ‘cross-overs’ are becoming less limited by constraints of time, space and the type of data shared. These systems permit workers at remote sites to gain access to information about external dispersed equipment and production processes. They also create new boundaries between entities that were not previously connected and across existing boundaries with new information and knowledge. This thesis gives insight into how such information sharing across boundaries may leverage multicontextual practices. This thesis contributes to the existing literature with the development of a conceptual apparatus for understanding how embedded technology transforms boundary-spanning practices from a pure social activity to a boundary-spanning assemblage. Boundary spanning is an increasingly complex sociomaterial practice that fundamentally rests on technology as well as human competencies. The technology is deeply intertwined in the boundary-spanning activity as the sensors installed in the monitored equipment serve as the remote technicians’ eyes and ears. Together, the technology and the technicians form a boundary-spanning assemblage. While information systems research has called for attention to the ‘IT artifact’, this thesis underscores the importance of the characteristics of the specific technology and the profound effects it has had on its surroundings. In contrast to predominant ubiquitous computing research that mainly explores mobile applications, this thesis also shows how the increased embeddedness of IT makes technology an invisible but ever-present part of everyday work practices. Digitalized equipment with embedded technology thus raises not only novel opportunities but also novel challenges for both users and researchers. We can design IT solutions today where people close to the technology have no access to or awareness of it. People can be monitored without visual cues revealing the monitoring. Furthermore, developing or using an IT-enabled service is not merely about developing/using a technology or a system; it also involves issues about the technology’s value creation, its ownership, competencies and customer relationships. IT and services should thus not be considered as separate and subsequent processes: they are deeply intertwined and mutual. This thesis thus suggests that digitalized equipment with embedded technology deserves critical scrutiny.

La mise en réseau des dispositifs de gestion de l'information, qu'ils soient de petite taille (capteur - dispositif) ou de grande taille (cluster -super calcu- lateur) accompagnent et accélèrent l'émergence d'une informatique ubiquitaire. Ce mouvement de fond entraîne une explosion, tant de la quantité que de la diversité de l'information disponible. Le sens même de ces informations est souvent ignoré par les traitements opérés dans les couches basses des systèmes qui gèrent ces informations. Dans un contexte où les sources d'information deviennent surabondantes, l'exé- cution de l'opération la plus élémentaire, portant sur la plus élémentaire des in- formations, passe par la maîtrise du sens associé aux données manipulées. Une des évolutions majeures à venir est donc, l'intégration, au cœur des systèmes, du sens associé à l'information et aux processus de traitement. Les domaines plus particulièrement développés sont la recherche de sens dans les textes et la gestion de données dans les systèmes ubiquitaires à grande échelle. Ces recherches ont été conduites au sein de la communauté IMAG et se poursuivent aujourd'hui dans l'équipe SIGMA - laboratoire LIG et de l'Université Joseph Fourier.

Les travaux présentés s'inscrivent dans le cadre des systèmes mobiles et distribués, et s'intéressent tout particulièrement aux perspectives offertes par les réseaux locaux sans fil. A l'opposé de la complexité de déploiement d'une infrastructure cellulaire étendue, les interactions sans fil courte portée peuvent être utilisées de manière très simple, sans infrastructure. Ainsi, elles permettent à des calculateurs proches d'échanger automatiquement des informations. Nous proposons des supports système prenant en compte la volatilité des communications sans fil, et permettant de développer des applications tirant spontanément parti de la proximité physique des noeuds mobiles. Ces travaux sont ensuite étendus dans le cadre d'autres familles de réseaux sans fil. Ainsi, nous nous intéressons aux réseaux à couverture discontinue. La technologie support est la même que celle de notre première étude. Simplement, les communications entre les noeuds mobiles ne sont plus directes, mais passent par une borne fixe. Cette borne définit une bulle radio de taille limitée. C'est l'interconnexion de ces bulles, sans souci de continuité de la couverture radio, qui permet d'envisager un réseau étendu et simple à déployer. Dans ce cadre, les mécanismes système étudiés permettent de masquer l'intermittence de la connectivité, et autorisent le support d'applications exploitant les flux montants et descendants dans le réseau. Enfin, dans une dernière partie, nous abordons le problème du couplage système de deux architectures sans fil hétérogènes. Un tel couplage présente des objectifs comparables à ceux des réseaux à couverture discontinue : offrir des nouveaux services sur une couverture large, à des densités importantes d'utilisateurs mobiles. Ces travaux débouchent sur la définition de mécanismes permettant de coupler au sein d'un même service des propriétés fonctionnelles des deux infrastructures sans fil.

People relate with one another in space and through imagined and technologically mediated networks. This thesis is concerned with the relationship between these two types of social connections – spatial and network. Spatial connections structure collectives of people in the same place at the same time. Network connections structure relations between people without regard to place or time. Spatial connections are complex, but rigid by nature, while network connections are simple, but flexible. Essential articulations emerge between these two connection types. These articulations create and evolve contemporary socio-spatial systems such as the city, its many places, and groups of people therein. However, the basic human experience of these systems remains largely polarized between spatial and network social practices to the disadvantage of human agency. This thesis proposes a teleodynamic, socio-spatial interaction model for the articulation of these social practices in human agency architecture. The model is a mobile experience design that functions through people with ‘smart’ mobile devices. It connects them with one another in public place and to global information and communication networks simultaneously. Sociological study informs the model’s design – constraints and conditions for the connection extents and integrity of social interaction. The model supports self-organizing circular relationships between human interaction dynamics and their trace structures based on a methodology for emergence in complex systems. It effects the emergence of the aforementioned socio-spatial, human agency architecture, with great flexibility. The model and architecture together serve to better articulate contemporary spatial and network social practices to the benefit of human agency in urban space.

People relate with one another in space and through imagined and technologically mediated networks. This thesis is concerned with the relationship between these two types of social connections – spatial and network. Spatial connections structure collectives of people in the same place at the same time. Network connections structure relations between people without regard to place or time. Spatial connections are complex, but rigid by nature, while network connections are simple, but flexible. Essential articulations emerge between these two connection types. These articulations create and evolve contemporary socio-spatial systems such as the city, its many places, and groups of people therein. However, the basic human experience of these systems remains largely polarized between spatial and network social practices to the disadvantage of human agency. This thesis proposes a teleodynamic, socio-spatial interaction model for the articulation of these social practices in human agency architecture. The model is a mobile experience design that functions through people with ‘smart’ mobile devices. It connects them with one another in public place and to global information and communication networks simultaneously. Sociological study informs the model’s design – constraints and conditions for the connection extents and integrity of social interaction. The model supports self-organizing circular relationships between human interaction dynamics and their trace structures based on a methodology for emergence in complex systems. It effects the emergence of the aforementioned socio-spatial, human agency architecture, with great flexibility. The model and architecture together serve to better articulate contemporary spatial and network social practices to the benefit of human agency in urban space.

In this thesis computer-mediated human interaction and human computer interaction in responsive spaces are discussed. Can such spaces be de-signed to create an affective response from the players? What are the de-sign heuristics for a space that allows for the establishment of affective dy-namics? I research the user experience of players of existing spaces built by the Topological Media Lab. In addition to that I review other relevant ex-perimental interfaces, e.g. works by Myron Krueger and my own earlier piece Riviera in order to analyze their affective dynamics. Also, I review the different applications and programming paradigms involved in authoring such spaces (e.g. Real-time systems like Max/MSP/Jitter and EyeCon) and how to apply them in compliance with the design heuristics.

This thesis investigates the role of error-correcting codes in Distributed and Pervasive Computing. The main results are at the intersection of Security and Fault Tolerance for these environments. There are two primary areas that are explored in this thesis. 1. We have investigated protocols for large scale fault tolerant secure distributed storage. The two main concerns here are security and redundancy. In one arm of this research we developed SAFE, a distributed storage system based on a new protocol that offers a two-in-one solution to fault-tolerance and confidentiality. This protocol is based on cryptographic properties of error correction codes. In another arm, we developed esf, another prototype distributed persistent storage; esf facilitates seamless hardware extension of storage units, high resilience to loads and provides high availability. The main ingredient in its design is a modern class of erasure codes known as the {em Fountain Codes}. One problem in such large storage is the heavy overhead of the associated fingerprints needed for checking data integrity. esf deploys a clever integrity check mechanism by use of a data structure known as the {em Merkle Tree} to address this issue. 2. We also investigated the design of a new remote authentication protocol. Applications over long range wireless would benefit quite a bit from this design. We designed and implemented LAWN, a lightweight remote authentication protocol for wireless networks that deploys a randomized approximation scheme based on Error correcting codes. We have evaluated in detail the performance of LAWN; while it adds very low overhead of computation, the savings in bandwidth and power are quite dramatic.

A certificate based approach is proposed for access control operations of context aware systems for multi domain environments. New model deals with the removal of inter-domain communication requirement in access request evaluation process. The study is applied on a prototype implementation with configuration for two dierent cases to show the applicability of the proposed certificate based, context aware access control model for multi domain environments. The outputs for the cases show that proposed access control model can satisfy the requirements of a context aware access control model while removing inter domain communication needs which may cause some latency in access request evaluation phase.