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 the sociocultural processes shaping the design, adoption and use of new urban technology in the city of Oulu in northern Finland. The exploration is conducted at experiential level focusing on people’s personal perspectives which allows uncovering underlying cultural meanings, social structures and historically formed practices and discourses. The unique case for the thesis is provided by the recent technological development in Oulu that has been shaped by agendas such as ubiquitous computing and smart cities. The thesis first investigates in-depth the design process of the new urban technology, and also compares the visions of the designers and decision-makers with the practices and perspectives of the city inhabitants. Then, the adoption process of public urban technologies is studied in detail by constructing a conceptual appropriation model. Finally, the effects of the northern location of Oulu on the design and use of the urban technology are scrutinized. The research is based on empirical, qualitative research materials comparing the experiences of young adult and elderly city inhabitants; in addition, quantitative use data of urban technologies is utilized to provide an overview on the use trends. The key findings indicate that the design and decisions concerning novel technologies and the outcome are shaped by complex sociomaterial practices based on experiences from previous similar projects, and on certain preconceptions about the city inhabitants and technology’s role in the cityscape. Different people have differing power positions in relation to the development of the urban public places, and technology implementation can marginalize some segments of city inhabitants. Further, the adoption of novel urban technologies is found to depend heavily on the norms of public places and people’s long-term experiences of technology use. Finally, climate, ICT use and sociocultural context are shown to be profoundly interconnected, and thus, urban computing design must reconsider the situatedness of technology. These findings call for further sociocultural studies on future smart cities. / Tiivistelmä Väitöskirja tarkastelee sosiokulttuurisia tekijöitä, jotka ovat vaikuttaneet uuden kaupunkiteknologian suunnitteluun, omaksumiseen ja käyttöön Pohjois-Suomessa Oulussa. Tutkimus keskittyy ihmisten kokemukselliseen tasoon, jonka kautta on mahdollista hahmottaa kulttuurisia merkityksiä, sosiaalisia rakenteita sekä historiallisesti muotoutuneita käytäntöjä ja diskursseja. Tutkimuksen taustalla on Oulun viime vuosien teknologinen kehitys, joka osaltaan perustuu visioihin älykaupungista ja kaupunkitilaan sulautetusta jokapaikan tietotekniikasta. Tutkimus tarkastelee aluksi uuden kaupunkiteknologian suunnitteluprosessia, ja peilaa lisäksi suunnittelijoiden ja päättäjien visioita kaupunkilaisten käytäntöihin ja näkökulmiin. Seuraavaksi julkisten kaupunkiteknologioiden käyttöönottoa jäljitetään rakentamalla malli, joka kuvaa omaksumisprosesseja. Lopuksi selvitetään Oulun pohjoisen sijainnin vaikutusta teknologian suunnitteluun ja käyttöön. Tutkimus perustuu empiirisiin, laadullisiin tutkimusaineistoihin, joiden avulla tutkitaan ja vertaillaan nuorten aikuisten ja ikääntyneiden kaupunkilaisten kokemuksia. Lisäksi käytetään määrällistä aineistoa kuvaamaan kaupunkiteknologioiden käytön kehityssuuntia. Väitöskirjan mukaan kaupunkiteknologioita koskevat päätökset ja lopputulos ovat monimutkaisten sosiaalis-materiaalisten käytäntöjen muovaavia. Käytäntöjen taustalla ovat kokemukset samankaltaisista projekteista sekä ennakkokäsitykset kaupunkilaisista ja teknologian roolista kaupunkitilassa. Tutkimus valottaa ihmisten erilaisia valta-asemia kaupunkien kehityksessä ja tuo esiin, miten teknologia voi marginalisoida joitakin ihmisryhmiä. Tutkimus osoittaa, miten julkisten paikkojen normit ja pitkän ajan kuluessa muovautuneet teknologiakokemukset vaikuttavat uusien kaupunkiteknologioiden omaksumiseen. Lisäksi todetaan ilmaston, tieto- ja viestintätekniikan käytön ja sosiokulttuurisen kontekstin vahva yhteys, jonka vuoksi alan tutkimuksen tulisi arvioida uudelleen teknologian paikkasidonnaisuutta. Tulokset osoittavat, että sosiokulttuurista tutkimusta älykaupungeista tarvitaan lisää.