Abstract The development of mobile and ubiquitous computing has recently been rapid. One of the most promising research and development fields has been location-aware services. These services are challenging as they require a lot of resources for generating maps from spatial data and for visualizing temporary data gathered from the environment. Applying location-awareness and ubiquitous computing in the industry is currently under intensive research and development activities especially because of signs of promising new business opportunities. This thesis studies the development and evaluation of a location-aware system platform called Locawe designed for indoor and outdoor conditions. This decentralized middleware-based platform has been developed at CENTRIA Research and Development, Ylivieska. The main objectives of this research have been primarily to study and develop new ubiquitous features for the Locawe platform with various software and hardware combinations. In addition, during these studies gathered experiences have been used in order to design new versions of the Locawe architecture. These ubiquitous features, covering the use of GPS, RFID and WSAN technologies, have been tested in five field experiments, one laboratory experiment and several industrial pilots. In these evaluations, the author has considered what software and hardware alternatives are feasible and appropriate for improving the newly developed features in the Locawe platform. These features have been evaluated from usability, visualization and communication techniques perspective. As a result the author presents in this thesis main characteristics in location-aware system development from system layers, ubiquitous computing, mobility, and restrictions perspective. The author also suggests that the architeture presented in this thesis enables location-aware system development in indoor and outdoor conditions. With respect of state-of-the-art platforms, the Locawe platform is, at the moment, in some sense unique, although only as a research prototype. This platform combines two approaches, namely research on location platforms, and research on geosensor networks or smart environments. In addition, this platform gives one answer how RFID or WSAN technologies could be integrated under one framework together with mobile devices. Finally, the author also proposes that the research and development approach presented in this thesis can be applied successfully in research and development organizations specialized in applied research. / Tiivistelmä Mobiilin ja sulautetun tietotekniikan kehitys on ollut viime aikoina nopeaa. Yksi lupaavimmista tutkimus- ja kehityskohteista on ollut paikkatietoiset palvelut. Näiden palveluiden kehittäminen on varsin haasteellista, koska kehittämistyö vaatii runsaasti resursseja sekä karttojen generoimisessa paikkatietoaineistoista että ympäristöstä kerättävän väliaikaisen tiedon visualisoinnissa. Paikkatietoisten sovellusten ja sulautetun tietotekniikan soveltaminen teollisuudessa on aktiivisen tutkimus- ja kehittämistoiminnan keskiössä, koska näköpiirissä on selvästi uusia lupaavia liiketoimintamahdollisuuksia. Tässä väitöskirjassa keskitytään Locawe-nimisen paikkatietoisen ohjelmistoalustan kehittämisen ja arvioinnin raportointiin. Locawe-alusta on suunniteltu sekä sisä- että ulko-olosuhteisiin. Tämä hajautettu väliohjelmistopohjainen alusta on kehitetty CENTRIA Tutkimus ja kehityksen Ylivieskan yksikössä. Väitöskirjan tavoitteena on ollut ensisijaisesti tutkia ja kehittää uusia, sulautettua tietotekniikkaa hyödyntäviä ominaisuuksia Locawe-alustaan hyödyntäen erilaisia ohjelmisto- ja laitteistokombinaatioita. Väitöskirjaan liittyvän tutkimustyön aikana käyttäjiltä on useaan otteeseen kerätty käyttökokemuksia. Kokemuksia on hyödynnetty Locawe-arkkitehtuurin seuraavien versioiden suunnittelussa. Uusia, sulautettua tietotekniikkaa hyödyntäviä ominaisuuksia on testattu kaikkiaan viidessä kenttätestissä, yhdessä laboratoriotestissä sekä useissa teollisissa piloteissa. Ominaisuuksien toteuttamisessa käytettiin GPS-, RFID- ja WSAN-teknologioita. Testeissä kirjoittaja arvioi, minkälaiset ohjelmisto- ja laitteistovaihtoehdot ovat toteuttamiskelpoisimpia ja soveliaimpia uusien ominaisuuksien kehittämiseksi Locawe-alustaan. Ominaisuuksia on arvioitu käytettävyyden, visualisoinnin ja viestintätekniikoiden näkökulmista. Tutkimustyön tuloksena kirjoittaja esittelee väitöskirjassa paikkatietoisten järjestelmien kehittämiseen liittyviä ominaispiirteitä järjestelmätasojen, sulautetun tietotekniikan, mobiliteetin ja rajoitteiden näkökulmista. Lisäksi kirjoittaja esittää väitöskirjassa arkkitehtuurin, joka mahdollistaa paikkatietoisen järjestelmän kehittämisen soveltuen niin sisä- kuin ulko-olosuhteisiin. Huomioiden paikkatietoisten alustojen tason maailmanlaajuisesti väitöskirjassa kuvattu Locawe-alusta on tutkimusprototyyppinäkin tällä hetkellä tietyssä määrin ainutlaatuinen. Alustan tutkimisessa on nimittäin keskitytty sekä paikkatietoisten alustojen että geosensoriverkkojen ja älykkäiden ympäristöjen tutkimiseen. Lisäksi Locawe-alusta tarjoaa yhden ratkaisun RFID ja WSAN teknologioiden integrointiin yhdeksi kehykseksi yhdessä mobiililaitteiden kanssa. Lopuksi kirjoittaja esittää, että väitöskirjassa esitetty tutkimus- ja kehittämistoiminnan lähestymistapaa voidaan soveltaa vastaavissa tutkimusorganisaatioissa kuin CENTRIA.

Abstract This thesis explores whether usability cost-benefit analysis is helpful when applied to commercial and open source software (OSS) development contexts. First, the thesis examines the differences and commonalities among the existing usability cost-benefit analysis models. The results indicate that there are considerable variations in the usability cost-benefit analysis literature in how the different categories of usability costs and benefits are identified and documented. Second, the thesis examines how well the existing usability cost-benefit considerations fit into practice in closed source software development. The results indicate that there are considerable risks of failure when using usability cost-benefit considerations in the commercial development context, when the inherent costs of usability activities become apparent, concrete, and measurable. Conversely, the potential benefits of better usability remain vague, uncertain, and unconvincing to the management. In order to build better usability cost-benefit models and minimize the potential that the models have unforeseen inherent risks, as outlined in this thesis, researchers should focus strongly on bringing forward the possible benefits of usability instead of focusing on the costs of designing and implementing user interfaces that would be realized in any case, regardless of the usability activities. Third, the thesis identifies the parallels and differences between open source software development and closed source software development in order to identify how usability costs and benefits fit into OSS development. The usability costs and benefits specific to OSS development are reflected in the experiences of bringing usability into the OSS development context. The results indicate that it is possible to fit usability cost-benefit considerations into the OSS development context, even though there are no apparent financial or resource factors to be considered. Furthermore, to fit usability cost-benefit considerations into the OSS development context, the philosophy, principles, hierarchical structure, community structure, and characteristics of OSS development must be considered. Usability cost-benefit considerations that fit into the OSS development context might help convince core developers that usability activities are important and should be integrated into the project roadmap. / Tiivistelmä Väitöskirjassa tutkitaan käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysin soveltamista kaupalliseen ja avoimen lähdekoodin ohjelmistojen (OSS) ohjelmistokehitykseen. Tutkimuksessa tarkastellaan ensin käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysimallien eroja ja yhteisiä piirteitä. Tulokset osoittavat käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysimalleissa olevan huomattavia eroja siinä, miten eri käytettävyyden kustannuksia ja hyötyjä on tunnistettu. Toiseksi tutkimuksessa tarkastellaan miten hyvin nykyiset käytettävyyden kustannus-hyöty -analyysimallit sopivat käytännössä kaupallisten ohjelmistojen kehittämisessä. Tulokset osoittavat, että on olemassa huomattavia epäonnistumisen riskejä käytettäessä käytettävyyden kustannus-hyötynäkökohtia käytettävyystoimien oikeuttamiseen. Käytettävyyden kustannukset voivat tulla yrityksen johdon näkökulmasta konkreettisiksi ja mitattaviksi, kun taas mahdolliset paremman käytettävyyden hyödyt voivat jäädä epämääräisiksi, epävarmoiksi ja epäuskottaviksi. Parempien käytettävyyden kustannus-hyöty –mallien kehittämiseksi ja odottamattomien riskien minimoimiseksi mallien suunnittelussa tulisi keskittyä erityisesti paremman käytettävyyden tuomiin mahdollisiin etuihin, koska osa kustannuksista toteutuisi joka tapauksessa käytettävyystoimista riippumatta. Kolmanneksi tutkimuksessa tarkastellaan eroja ja yhtäläisyyksiä avoimen lähdekoodin ohjelmistojen kehittämisessä ja kaupallisessa suljetun lähdekoodin ohjelmistojen kehittämisessä, sekä miten käytettävyyden kustannukset ja hyödyt soveltuvat OSS kehityksessä käytettävyystoimien oikeuttamiseen. Käytettävyyden kustannuksia ja hyötyjä OSS -kehityksessä heijastetaan suhteessa kokemuksiin käytettävyystoimista OSS -projekteissa. Tulokset osoittavat, että on mahdollista soveltaa käytettävyyden kustannus-hyöty -näkökulmia OSS kehityksessä, vaikka OSS kehityksessä ei olekaan ilmeisiä huomioitavia taloudellisia tai resurssitekijöitä. Käytettävyyden kustannus-hyöty -näkökulmien soveltaminen OSS kehityksessä edellyttää OSS kehityksen filosofian, periaatteiden, hierarkkisen rakenteen, yhteisön rakenteen sekä OSS kehityksen ominaispiirteiden ottamista huomioon. OSS -kehitykseen paremmin soveltuvien käytettävyyden kustannus-hyöty –näkökulmien avulla voidaan vakuuttaa OSS -projektin pääkehittäjiä ja yhteisöä käytettävyystoimien tärkeydestä ja nämä toimet voidaan saada osaksi projektin ohjelmistokehitystä.