Abstract Although avalanche switching has been known since the 1950s, a trustworthy one-dimensional physical interpretation of the practically interesting high-current mode ("secondary breakdown") in a Si avalanche transistor has appeared only within the last decade and thanks to numerical one-dimensional and two-dimensional physics-based device modelling. A good fit with experimental waveforms has been achieved only for high-current, long-duration pulses (~100 A/7 ns), however, and modelling fails in the case of shorter pulses in a range that is of greater practical importance. One significant finding in this thesis is that reliable modelling of a Si avalanche transistor is in general impossible without taking account of three-dimensional effects. The task is a challenging one, as it is being put forward for the first time and state-of-the-art simulators are unable to model three-dimensional avalanche dynamics with an external circuit included (i.e. in “MixedMode”). Thus a smart approach was adopted which allowed the main features of the three-dimensional transient to be explained using a two-dimensional simulator and compared with the experimental data. The focus was on a trade-off of between high switching efficiency in an avalanche transistor (high-speed switching with a lower residual voltage as occurs at extremely high current densities) and device reliability as determined by local overheating during a single pulse, similarly resulting from high current density. This denotes the practical importance of the work performed here, as the current density is directly affected by three-dimensional dynamic processes. The second task performed in this thesis concerns the reliability of the GaAs avalanche transistors developed recently in the Electronics Laboratory and demonstrated of unique (superfast) switching and high-power-density sub-THz emission for mm-wave imaging and radars. Critically important for this new device is the limitation originating from premature breakdown at the surface of the GaAs p-n junction with a high density of surface states. Two of the results of this work are also fairly challenging: (i) the mechanism of "soft" surface breakdown intrinsic to all GaAs transistor mesas was interpreted in terms of the surface trapping of avalanche-generated electrons as suggested here, and (ii) passivation of the surface with a chalcogenide glass was suggested, as this allows the premature surface breakdown to be suppressed completely, an effect that has proved to be caused by a large negative surface charge formed on the “U centres” intrinsic to a chalcogenide glass. / Tiivistelmä Vaikka avalanche läpilyönti pii-transistoreissa on tunnettu jo 1950-luvulta lähtien, luotettava 1-dimensionaalinen fysikaalinen tulkinta ilmiöstä käytännön sovellusten kannalta kiinnostavilla suurilla virtatasoilla (ns. “secondary breakdown”) on esitetty vasta viime vuosikymmenen aikana 1- ja 2-dimensionaalisiin numeerisiin simulointeihin ja fysikaaliseen mallinnukseen perustuen. Kokeellisten mittausten ja simulointien välille on saatu hyvä sovitus kuitenkin vain sellaisessa ohjaustilanteessa, jossa transistori toimii suurella virtatasolla ja tuottaa leveitä virtapulsseja (~100  A / 7 ns); mallinnus ei vastaa mittaustuloksia lyhyillä virtapulsseilla, jotka kuitenkin ovat tärkeitä käytännön sovellusten kannalta. Yksi tämän työn keskeisiä havaintoja on se, että piipohjaisen avalanche transistorin luotettava mallintaminen ei ole käytännössä yleisesti mahdollista ottamatta huomioon 3-dimensionaalisia (3D) efektejä. Tällainen mallinnus, jota tässä työssä on kehitetty ensimmäistä kertaa, on vaikeaa, koska kaupalliset simulointiohjelmistot eivät kykene käsittelemään avalanche ilmiön dynamiikka 3-dimensionaalisesti tilanteessa, jossa transistoriin on kytketty ulkoinen piiri (ns. mixed-mode -simulointitilanne). Tähän kehitettiin tekniikka, joka mahdollistaa 3-dimensionaalisen kytkentätransientin tärkeimpien piirteiden selittämisen ja mittaustuloksiin vertaamisen 2-dimensionaalisten simulointien perusteella. Erityisesti pyrittiin selvittämään avalanche transistorin korkean kytkentähyötysuhteen (kollektori-emitterin ns. residual-jännitteen käyttäytyminen virrantiheystason mukaan) ja komponentin luotettavuuden välistä riippuvuutta. Luotettavuuteen vaikuttaa olennaisesti komponentin sisäinen, lokalisoitunut lämpötilamaksimi, joka myös riippuu keskeisesti komponentin virrantiheystasosta kytkentäpulssin aikana. Toisaalta virrantiheyteen vaikuttavat juuri komponentin 3-dimensionaaliset dynaamiset prosessit, joten työn käytännöllinen merkitys on suuri. Työn toisen osa käsittelee elektroniikan laboratoriossa äskettäin kehitetyn GaAs-avalanche transistorin luotettavuutta. Tällaisella transistorilla on demonstroitu olevan erityislaatuinen supernopea kytkeytymisefekti, ja se emittoi korkealla tehotasolla sähkömagneettista säteilyä n. 0,1–1 THz taajuusalueella. GaAs-avalanche transistoria voidaan täten potentiaalisesti hyödyntää mm-alueen kuvantamisessa ja tutkissa. Tämän uuden transistorin luotettavuuteen vaikuttaa ratkaisevasti rajoitus, joka aiheutuu ennenaikaisen, GaAs-pn-liitoksen pinnassa vaikuttavasta suuresta pintatilatiheydestä johtuvan läpilyönnin mahdollisuudesta. Työn kaksi keskeistä tulosta ovat: (i) kaikilla GaAs-transistoreilla ilmenevä ns. ”pehmeä”-läpilyönti aiheutuu avalanche ilmiön synnyttämien elektronien loukkuuntumisesta pinta-tiloihin, ja (ii) pinnan passivointi kalkopyriittilasilla estää läpilyönnin kokonaan, koska kalkopyriittilasille luonteenomaiset ”U-tilat” aiheuttavat liitoksen pintaan korkean negatiivisen pintavarauksen.

Abstract The purpose of this study is to develop a process of rapid productisation in a B2B sales situation to manage an unexpected product increment. Earlier research has identified a change in how companies develop new products. Developing products by utilising radical innovation has declined, and the prevailing method is to develop new products in small increments based on an existing product or service platform. In this way, companies can create a new product by making minor enhancements or incremental improvements to create additional value. The theoretical foundation of this study builds on the literature of decision making, new product development, product portfolio management, and upstream supply chain management. The research method is the qualitative case study, which explores the rapid productisation practices of 26 companies. The empirical data consists of 74 interviews and was collected during the years 2011–2013. The study shows that the companies well understand the need for RP. The companies repeatedly faced situations where they had to develop new product solutions very rapidly. Because customer requirements in sales situations are unpredictable, companies strove to find solutions using temporary or special arrangements. By doing so, however, they did not deal with the core source of the problem, which arose again and again. In the study, several challenges and preconditions of RP were identified: the ability to make decisions, roles and responsibilities that have been defined in advance, and reconciliation of the RPP with other business processes. The study makes clear that the process of RP developed to meet the need for unexpected product increments in B2B sales situations, and its key elements are intra-firm cooperation and use of existing processes as a baseline, which enable the organisation to accelerate the operation. Based on the results of this research, RP is a complex, communication-intensive, context-dependent and – due to the nature of RPP – challenging task to integrate as a part of firm operations. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tarkoituksena on kehittää nopean tuotteistamisen prosessi B2B myyntitilanteessa esiin tulevien yllättävien tuotelisäyksien hallintaan. Aiempi tutkimus on tunnistanut muutoksia yritysten tavassa tuotteistaa uusia tuotteita. Tuotteistaminen radikaalien innovaatioiden avulla on vähentynyt. Tällä hetkellä on vallitsevampaa tuotteistaa uusia tuotteita hyödyntäen mahdollisimman paljon jo olemassa olevia tuote- tai palveluportfoliota. Tämä tarjoaa yrityksille mahdollisuuden tuotteistamiseen pienin tuotepäivityksin tai muutoksin. Tutkimus rakentuu teoreettisesti päätöksenteon, uuden tuotteen kehittämisen, tuotesalkun hallinnan ja tilausketjun hallinnan kirjallisuuteen. Tutkimusmenetelmänä on käytetty laadullista tapaustutkimista. Tutkimuksessa kartoitettiin 26 yrityksen nopean tuotteistamisen käytäntöjä. Tutkimusaineisto koostuu 74 haastattelusta ja se kerättiin vuosien 2011–2013 aikana. Tutkimuksessa selvisi, että nopea tuotteistaminen on tutkituissa yrityksissä hyvin tunnistettu ilmiö. Yrityksissä on myös ilmeinen tarve nopean tuotteistamisen kehittämiselle. Yritykset kohtaavat toistuvasti tilanteita, joissa on kyettävä uusiin tuoteratkaisuihin hyvinkin nopeasti. Koska myyntitilanteessa esiin tullut asiakasvaatimus on ennalta arvaamaton, yritykset pyrkivät löytämään ratkaisun tilapäisin tai erikoisjärjestelyjen avulla. Näin toimien itse ongelma ei poistu vaan se kohdataan joka kerta uudelleen. Tutkimuksessa tunnistettiin useita nopean tuotteistamisen haasteita ja ennakkoehtoja. Näitä ovat: organisaation päätöksentekokyvykkyys, ennalta määritellyt roolit ja vastuut sekä nopean tuotteistamisen prosessin yhteensopivuus muiden liiketoimintaprosessien kanssa. Tutkimuksessa esitetään, miten nopean tuotteistamisen prosessilla voidaan vastata myyntitilanteessa asiakkaan esittämiin uusiin vaatimuksiin sekä ratkaista tuote- tai palvelutarjonnassa oleva puute uudella tuotepäivityksellä. Yrityksellä on näin mahdollisuus tuottaa asiakkaalle lisäarvoa jo myyntineuvottelujen kuluessa. Tutkimus esittää organisaatioiden välisen yhteistyön ja olemassa olevien prosessien hyödyntämisen keskeisinä nopean tuotteistamisen elementteinä. Näiden avulla on mahdollista nopeuttaa päätöksentekoa ja tuotteistamista.

Abstract Software-Defined Networks (SDN) focus on addressing the challenges of increased complexity and unified communication, for which the conventional networks are not optimally suited due to their static architecture. This dissertation discusses the methods about how to enhance communication security and mobility management in small-cell networks with IEEE 802.11 backhaul. Although 802.11 has become a mission-critical component of enterprise networks, in many cases it is not managed with the same rigor as the wired networks. 802.11 networks are thus in need of undergoing the same unified management as the wired networks. This dissertation also addresses several new issues from the perspective of mobility management in 802.11 backhaul. Due to lack of built-in quality of service support, IEEE 802.11 experiences serious challenges in meeting the demands of modern services and applications. 802.11 networks require significantly longer duration in association compared to what the real-time applications can tolerate. To optimise host mobility in IEEE 802.11, an extension to the initial authentication is provided by utilising Host Identity Protocol (HIP) based identity attributes and Elliptic Curve Cryptography (ECC) based session key generation. Finally, this dissertation puts forward the concept of SDN based cell mobility and network function virtualization, its counterpart. This is validated by introducing a unified SDN and cognitive radio architecture for harmonized end-to-end resource allocation and management presented at the end. / Tiivistelmä Ohjelmisto-ohjatut verkot (SDN) keskittyvät ratkaisemaan haasteita liittyen kasvaneeseen verkkojen monimutkaisuuteen ja yhtenäiseen kommunikaatioon, mihin perinteiset verkot eivät staattisen rakenteensa vuoksi sovellu. Väitöskirja käsittelee menetelmiä, joilla kommunikaation turvallisuutta ja liikkuvuuden hallintaa voidaan parantaa IEEE 802.11 langattomissa piensoluverkoissa. Vaikkakin 802.11 on muodostunut avainkomponentiksi yritysverkoissa, monissa tapauksissa sitä ei hallinnoida yhtä täsmällisesti kuin langallista verkkoa. 802.11 verkoissa on näin ollen tarve samantyyppiselle yhtenäiselle hallinnalle, kuin langallisissa verkoissa on. Väitöskirja keskittyy myös moniin uusiin liikkuvuuden hallintaan liittyviin ongelmiin 802.11 verkoissa. Johtuen sisäänrakennetun yhteyden laatumäärittelyn (QoS) puuttumisesta, IEEE 802.11 verkoille on haasteellista vastata modernien palvelujen ja sovellusten vaatimuksiin. 802.11 verkot vaativat huomattavasti pidemmän ajan verkkoon liittymisessä, kuin reaaliaikasovellukset vaativat. Työssä on esitelty laajennus alustavalle varmennukselle IEEE 802.11-standardiin isäntälaitteen liikkuvuuden optimoimiseksi, joka hyödyntää Host Identity Protocol (HIP)-pohjaisia identiteettiominaisuuksia sekä elliptisten käyrien salausmenetelmiin (ECC) perustuvaa istunnon avaimen luontia. Lopuksi työssä esitellään ohjelmisto-ohjattuihin verkkoihin pohjautuva solujen liikkuvuuden konsepti, sekä siihen olennaisesti liittyvä verkon virtualisointi. Tämä validoidaan esittelemällä yhtenäinen SDN:ään ja kognitiiviseen radioon perustuva arkkitehtuuri harmonisoidulle päästä päähän resurssien varaamiselle ja hallinnoinnille, joka esitellään lopussa.

Abstract Management of product development activities has become increasingly important, as cycle times of product development have shortened. Smaller product development projects are often conducted rapidly at companies based on customer or sales requests to answer the need for faster cycle times. However, this is often done without fully realizing the impact of the new projects on the larger project portfolio or organizational effectiveness. The main objective of this dissertation is to increase knowledge on the use of agile development methods in small, rapid product development projects, and on the implementation of a rapid product development model. The dissertation is formulated as a qualitative, inductive study based on the research results of four original publications and a summary combining the results. The results of the dissertation show that it is beneficial to separate a rapid product development process for certain types of customer- or sales-initiated projects. A new rapid development model with principles and guidelines is introduced to help organizations facilitate this separation. The implementation of the model can be supported with agile development practices, of which self-managing teams are studied in more detail. There is significant overlap between case companies’ perceived success factors for rapid development and self-management. The results imply that a functional rapid development model can be utilized as a strategic asset at companies. The results also provide empirical evidence that agile development practices can be utilized in product development. In addition to providing empirical evidence in scientific discussion about combining product development and agile software development practices, the results can be used to create better definitions of product development processes in general. / Tiivistelmä Tuotekehityksen johtamisesta ja hallinnasta on tullut entistä haastavampaa ja tärkeämpää, kun tuotekehitysprojektien läpimenoajat ovat lyhentyneet. Yritykset tekevät kasvamassa määrin lyhyitä tuotekehitysprojekteja asiakaspyyntöjen tai myynnin aloitteesta vastatakseen markkinoiden vaatimuksiin nopeasta kehityksestä. Tällaisten nopeiden tuotekehitysprojektien käynnistäminen ja toteutus tehdään usein ymmärtämättä yksittäisen projektin vaikutusta koko projektiportfolioon tai organisaation tehokkuuteen. Tämän väitöskirjan päätavoitteena on tutkia ohjelmistokehityksestä tunnettujen ketterien kehitysmenetelmien käyttöä nopeissa tuotekehitysprojekteissa ja uudenlaisen nopean tuotekehityksen mallin käyttöönotossa. Tutkimus on tehty laadullisena ja induktiivisena tutkimuksena perustuen neljään itsenäiseen tutkimusartikkeliin ja näiden tulokset kokoavaan kokoelmaosaan. Tutkimus osoittaa, että yrityksille on hyödyllistä erottaa erillinen prosessi tietyntyyppisille nopeille tuotekehitysprojekteille. Tutkimuksen tuloksena esitellään malli, joka tukee tätä erottamista periaatteiden ja ohjeiden avulla. Tätä mallia pystytään tukemaan ketterillä kehitysmenetelmillä, joihin liittyen on erityisesti tutkittu itseohjautuvia kehitystiimejä. Case-yritysten havainnoimilla nopean tuotekehityksen menestystekijöillä ja itseohjautuvien tiimien ominaisuuksilla on havaittavissa suurta päällekkäisyyttä. Tulokset osoittavat, että hyvin käytetty ja määritetty nopean tuotekehityksen malli voi olla strateginen kilpailuetu yrityksille. Tulokset lisäävät myös empiiristä tietoa ketterien menetelmien käytöstä tuotekehityksessä ja hyödyntävät siten ajankohtaista tieteellistä keskustelua. Tuloksia voidaan myös hyödyntää muiden tuotekehitysprosessien käyttötarkoituksen tarkempaan määrittämiseen.

Abstract Bringing new products faster to the market is increasingly critical. To reach this goal, companies have been improving their product development practices and processes. Rapid product development (RaDe) is a type of incremental product development model, in which new sales items are created by redesigning existing products quickly and inexpensively. This study examines the RaDe challenges and enablers, particularly the ones from the perspective of supply management (SM) and product portfolio management (PPM). The main objective of this study is to recognise and describe the significance of mature SM for RaDe, resulting in successful and efficient product ramp-ups and portfolio renewal. The present study follows a qualitative research approach, which consists of reviewing the literature and analysing the relevant practices and current process settings of several companies representing diverse business areas and industry types. The principal results of this study involve acknowledging and describing the role of mature SM and organised PPM for effective RaDe implementation and product portfolio renewal. The study examines the mature SM from the perspective of 1) the definition of the SM objectives; 2) the alignment of the list of recommended products, buy-items and suppliers; 3) the creation of the product design guidelines, targets and metrics from the SM perspective; and 4) the establishment of the supply capability creation process. The main implications of the present study highlight the importance of the SM maturity that can support managers in RaDe related planning and implementation activities. The originality of the study resides in the emphasis of the SM significance in terms of different aspects that are beneficial to RaDe implementation and product portfolio renewal. / Tiivistelmä Uusien tuotteiden tuominen markkinoille nopeasti on enenevissä määrin tärkeää yrityksille. Tämän saavuttamiseksi yritykset ovat pyrkineet parantamaan tuotekehitystoimintojaan ja -prosessejaan. Nopea tuotekehitys (RaDe) on malli inkrementaaliseen tuotekehitykseen, missä myyntinimikkeitä luodaan uudelleen suunnittelemalla jo olemassa olevia tuotteita nopeasti ja halvalla. Tämä tutkimus tarkastelee RaDe -haasteita ja mahdollistajia, erityisesti hankintatoimen johtamisen (SM) ja tuoteportfoliohallinnan (PPM) näkökulmasta. Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on tunnistaa ja kuvata kypsän hankintatoimen johtamisen ja nopean tuotekehityksen merkittävyys niin onnistuneen kuin tehokkaan markkinoille tuonnin sekä tuoteportfolion uudistamisen mahdollistajana. Laadullinen tutkimus tarkastelee monipuolisia liiketoiminta-alueita ja teollisuusaloja, koostuen sekä kirjallisuuskatsauksesta että useiden eri yritysten niille relevanttien toimintojen ja prosessien analysoinnista. Keskeiset tutkimuksen tulokset osoittavat ja selittävät kypsän hankintatoimen johtamisen ja organisoidun tuoteportfoliohallinnan roolia nopean tuotekehityksen tehokkaassa toteutuksessa sekä tuoteportfolion uudistamisessa. Kypsää hankintatoimen johtamista tutkimus tarkastelee seuraavista perspektiiveistä: 1) hankintatoimen johtamisen tavoitteiden määritys, 2) suositeltujen tuote-, ostoartikkeli- ja toimittajalistojen linjaus, 3) tuotesuunnittelun ohjeistusten, tavoitteiden ja mittareiden luominen hankintatoimen johtamisen näkökulmasta, ja 4) hankintatoimen kyvykkyyden perustamisen luomisprosessi. Tutkimuksen merkittävimmät kontribuutiot organisaatioille korostavat sellaisen kypsän hankintatoimen johtamisen tärkeyttä, mikä tukee johtoa nopean tuotekehityksen suunnittelussa ja toteutuksessa. Uudenlaista näköalaa tutkimukseen tuottaa hankintatoimen johtamisen merkityksen tähdentyminen positioista, jotka ovat suotuisia nopean tuotekehityksen toteutukselle sekä tuoteportfolion uudistumiselle.