Examining human-centered design practice in the mobile apps era

Human-Centered Design (HCD) is a well-recognized approach to the design of interactive computing systems that supports everyday and professional lives of people. To that end, the HCD approach put central emphasis on the explicit understanding of users and context of use by involving users throughout the entire design and development process. With mobile computing, the diversity of users as well as the variety in the spatial, temporal, and social settings of the context of use has notably expanded, which affect the effort of interaction designers to understand users and context of use. The emergence of the mobile apps era in 2008 as a result of structural changes in the mobile industry and the profound enhanced capabilities of mobile devices, further intensify the embeddedness of technology in the daily life of people and the challenges that interaction designers face to cost-efficiently understand users and context of use. Supporting interaction designers in this challenge requires understanding of their existing practice, rationality, and work environment. The main objective of this dissertation is to contribute to interaction design theories by generating understanding on the HCD practice of mobile systems in the mobile apps era, as well as to explain the rationality of interaction designers in attending to users and context of use. To achieve that, a literature study is carried out, followed by a mixed-methods research that combines multiple qualitative interview studies and a quantitative questionnaire study. The dissertation contributes new insights regarding the evolving HCD practice at an important time of transition from stationary computing to mobile computing. Firstly, a gap is identified between interaction design as practiced in research and in the industry regarding the involvement of users in context; whereas the utilization of field evaluations, i.e. in real-life environments, has become more common in academic projects, interaction designers in the industry still rely, by large, on lab evaluations. Secondly, the findings indicate on new aspects that can explain this gap and the rationality of interaction designers in the industry in attending to users and context; essentially, the professional-client relationship was found to inhibit the involvement of users, while the mental distance between practitioners and users as well as the perceived innovativeness of the designed system are suggested in explaining the inclination to study users in situ. Thirdly, the research contributes the first explanatory model on the relation between the organizational context and HCD; essentially, innovation-focused organizational strategies greatly affect the cost-effective usage of data on users and context of use. Last, the findings suggest a change in the nature of HCD in the mobile apps era, at least with universal consumer systems; evidently, the central attention on the explicit understanding of users and context of use shifts from an early requirements phase and continual activities during design and development to follow-up activities. That is, the main effort to understand users is by collecting data on their actual usage of the system, either before or after the system is deployed. The findings inform both researchers and practitioners in interaction design. In particular, the dissertation suggest on action research as a useful approach to support interaction designers and further inform theories on interaction design. With regard to the interaction design practice, the dissertation highlights strategies that encourage a more cost-effective user- and context-informed interaction design process. With the continual embeddedness of computing into people’s life, e.g. with wearable devices and connected car systems, the dissertation provides a timely and valuable view on the evolving humancentered design.

A Mobile High Sensitivity On-field Organophosphorous Compounds Detecting System for IoT Based Food Safety Tracking

Food safety has always been a social issue that draws great public attention. With the rapid development of wireless communication technologies and intelligent devices, more and more Internet of Things (IoT) systems are applied in the food safety tracking field. However, connection between things and information system is usually established by pre-storing information of things into RFID Tag, which is inapplicable for on-field food safety detection. Therefore, considering pesticide residue is one of the severe threaten to food safety, a new portable, high-sensitivity, low-power, on-field organophosphorus (OP) compounds detection system is proposed in this thesis to realize the on-field food safety detection. The system is designed based on optical detection method by using a customized photo-detection sensor. A Micro Controller Unit (MCU) and a Bluetooth Low Energy (BLE) module are used to quantize and transmit detection result. An Android Application (APP) is also developed for the system to processing and display detection result as well as control the detection process. Besides, a quartzose sample container and black system box are also designed and made for the system demonstration. Several optimizations are made in wireless communication, circuit layout, Android APP and industrial design to realize the mobility, low power and intelligence.

Design of an Embedded Computer Board for Networking Applications

Tämä diplomityö tehtiin Convergens Oy:lle. Convergens on elektroniikan suunnittelutoimisto, joka on erikoistunut sulautettuihin järjestelmiin sekä tietoliikennetekniikkaan. Diplomityön tavoitteena oli suunnitella tietokonekortti tietoliikennesovelluksia varten asiakkaalle, jolta vaatimusmäärittelyt tulivat. Työ on rajattu koskemaan laitteen prototyypin suunnittelua. Työssä suunnitellaan pääasiassa WLAN-tukiaseman tietokone. Tukiasema onasennettavissa toimistoihin, varastoihin, kauppoihin sekä myös liikkuvaan ajoneuvoon. Suunnittelussa on otettu nämä asiat huomioon, ja laitteen akun pystyy lataamaan muun muassa auton akulla. Langattomat tekniikat ovat voimakkaasti yleistymässä, ja tämän työn tukiasema tarjoaakin varteenotettavan vaihtoehdon lukuisilla ominaisuuksillaan. Mukana on mm. GPS, Bluetooth sekä Ethernet-valmius. Langattomien tekniikoiden lisäksi myös sulautetut järjestelmät ovat voimakkaasti yleistymässä, ja nykyään mikroprosessoreita löytääkin lähesmistä vain. Tässä projektissa käytetty prosessori on nopeutensa puolesta kilpailukykyinen, ja siitä löytyy useita eri rajapintoja. Jatkossa tietokonekortille on myös tulossa WiMAX-tuki, joka lisää tukiaseman tulevaisuuden arvoa asiakkaalle. Projektiin valittu Freescalen MPC8321E-prosessori on PowerPC-arkkitehtuuriin perustuva ja juuri markkinoille ilmestynyt. Tämä toi mukanaan lisähaasteen, sillä kyseisestä prosessorista ei ollut vielä kaikkea tietoa saatavilla. Mekaniikka toi omat haasteensa mukanaan, sillä se rajoitti piirilevyn koonniin, että ylimääräistä piirilevytilaa ei juurikaan jäänyt. Tämän takia esimerkiksi DDR-muistit olivat haastavia reitittää, sillä muistivetojen on oltava melko samanpituisia keskenään. Käyttöjärjestelmänä projektissa käytetään Linuxia. Suunnittelu alkoi keväällä 2007 ja toimiva prototyyppi oli valmis alkusyksystä. Prototyypin testaus osoitti, että tietokonekortti kykenee täyttämään kaikki asiakkaan vaatimukset. Prototyypin testauksessa löytyneet viat ja optimoinnit on tarkoitus korjata tuotantomalliin, joten se antaa hyvän pohjan jatkosuunnittelua varten.

Application Size Optimisation in Mobile Environment

Työssä tutkitaan menetelmiä, käytäntöjä ja oliosuunnittelumalleja jotka johtavat ohjelmistojen koon pienentymiseen. Työssä tutkitaan konkreettisia keinoja ohjelmistojen koon optimointiin Symbian-alustalla. Työ keskityy C++ ohjelmistoihin jotka on suunniteltu toimimaan matkapuhelimissa ja muissa langattomissa laitteissa. Työssä esitellään, analysoidaan ja optimoidaan todellinen, loppukäyttäjille suunnattu, langaton sovellus. Käytetyt optimointimenetelmät sekä saadut tulokset esitellään ja analysoidaan. Esimerkkisovelluksen toteuttamisesta kertyvien kokemusten perusteella esitetään suosituksia langattomaan sovelluskehitykseen. Hyvän teknisen arkkitehtuurisuunnitelman todettiin olevan merkittävässä roolissa. C++ -kielen luokkaperinnän huomattiin yllättäen olevan suurin ohjelmatiedostojen kokoon vaikuttava tekijä Symbian-käyttöjärjestelmässä. Pienten ohjelmien tuottamisessa vaaditaan taitoa ja kurinalaisuutta. Ohjelmistokehittäjien asenteet ovat yleensä suurin este sille. Monet ihmiset eivät vain välitä kirjoittaminen ohjelmiensa koosta.

THE IMPACT OF ARCHITECTURAL DESIGN ON SOFTWARE DEVELOPMENT

Tässä työssä tutkitaan ohjelmistoarkkitehtuurisuunnitteluominaisuuksien vaikutusta erään client-server –arkkitehtuuriin perustuvan mobiilipalvelusovelluksen suunnittelu- ja toteutusaikaan. Kyseinen tutkimus perustuu reaalielämän projektiin, jonka kvalitatiivinen analyysi paljasti arkkitehtuurikompponenttien välisten kytkentöjen merkittävästi vaikuttavan projektin työmäärään. Työn päätavoite oli kvantitatiivisesti tutkia yllä mainitun havainnon oikeellisuus. Tavoitteen saavuttamiseksi suunniteltiin ohjelmistoarkkitehtuurisuunnittelun mittaristo kuvaamaan kyseisen järjestelmän alijärjestelmien arkkitehtuuria ja luotiin kaksi suunniteltua mittaristoa käyttävää, työmäärää (komponentin suunnittelu-, toteutus- ja testausaikojen summa) arvioivaa mallia, joista toinen on lineaarinen ja toinen epälineaarinen. Näiden mallien kertoimet sovitettiin optimoimalla niiden arvot epälineaarista gloobaalioptimointimenetelmää, differentiaalievoluutioalgoritmia, käyttäen, niin että mallien antamat arvot vastasivat parhaiten mitattua työmäärää sekä kaikilla ominaisuuksilla eli attribuuteilla että vain osalla niistä (yksi jätettiin vuorotellen pois). Kun arkkitehtuurikompenttien väliset kytkennät jätettiin malleista pois, mitattujen ja arvoitujen työmäärien välinen ero (ilmaistuna virheenä) kasvoi eräässä tapauksessa 367 % entisestä tarkoittaen sitä, että näin muodostettu malli vastasi toteutusaikoja huonosti annetulla ainestolla. Tämä oli suurin havaitu virhe kaikkien poisjätettyjen ominaisuuksien kesken. Saadun tuloksen perusteella päätettiin, että kyseisen järjestelmän toteutusajat ovat vahvasti riippuvaisia kytkentöjen määrästä, ja näin ollen kytkentöjen määrä oli mitä todennäköisemmin kaikista tärkein työmäärään vaikuttava tekijä tutkitun järjestelmän arkkitehtuurisuunnittelussa.

Wireless Network Technologies and Terminals for Mobile Applications

Viimeaikainen langattomien teknologioiden kehitys ja evoluutio johtaa uusiin mahdollisuuksiin business-to-business-teollisuussovellusten laatimisessa. Tämän työn tavoite on tutkia teknisten puitteiden ja perustan sekä teknologisen ennustamisen prosessia innovatiivisten langattomien sovellusten kehitysprosessissa. Työ keskittyy langattomiin teknologioihin - verkkoihin ja päätelaitteisiin. Työssä selvitetään saatavilla olevia ja tulevia langattomia verkkoteknologioita ja mobiilipäätelaitteita, arvioidaan niiden päätyypit, ominaisuudet, rajoitteet ja kehitystrendit, sekä määritellään pääasialliset tekniset ominaisuudet, jotka on huomioitava luotaessa langatonta ratkaisua. Tämä tieto vedetään yhteen jatkokäyttöä varten langattomien sovellusten päätelaitetietokantaan rakentamisen aikana. Työ tarjoaa kuvauksen päätelaitetietokannan suunnittelusta ja rakentamisesta sekä tutkii tietokantaa innovatiivisen esimerkkisovelluksen - Reaaliaikaisen On-Line Asiakaspalvelun - avulla.

Product Definition Process for Mobile Radio System Product

Työn tarkoituksena oli tutkia tuotteen määrittelyyn liittyvää kirjallisuutta ja perehtyä tuotteen määrittelytyön nykytilaan kohdeyrityksessä. Näihin molempiin perustuen muodostetaan prosessimalli tuotteen määrittelytyölle kohdeyrityksessä. Työssä käsitellään prosessijohtamisen pääperiaatteet sekä tuotteen määrittelyä koskevaa kirjallisuutta ja tutkimuksia. Koska kysessä oleva tuote on suurelta osalta ohjelmistotuote, ohjelmistojen suunnittelua, erityisesti ohjelmistovaatimusten hallintaa ja ohjelmistojen määrittelyä, on myös tarkasteltu työssä. Tuotteen määrittelyn haasteita on käsitelty yksityiskohtaisemmin, esimerkiksi dokumentointia, prosessin kulkua, vaatimusten epävakaisuutta sekä muutoksia. Kohdeyritys ja sen ongelmakohdat esitellään ja luodaan prosessimalli. Tämä malli esittelee seuraavat prosessit: raakavaatimusten hallinta -prosessin, roadmapping -prosessin, esisuunnittelu- ja spesifikaatioprosessin ja julkaisun suunnittelu -prosessin. Kaikki nämä ovat vaiheita ennen varsinaisen tuotekehitysprojektin aloittamista. Työssä esitellään myös kolmetasoinen dokumentaatiomalli.

Design Patterns in EPOC Software Development

Työssä tutkittiin oliosuunnittelumalleja EPOC-käyttöjärjestelmässä. Työssä tutkittiin sekä yleisiä suunnittelumalleja että EPOC-ympäristössä esiintyviä oliorakenteita, niiden aiheuttamia vaatimuksia sovelluksille sekä niiden käyttämisestä saatavia hyötyjä. Työssä toteutettiin EPOC-ohjelmiston suunnittelu hyödyntäen suunnittelumalleja ja periaatteita. Oliosuunnittelumallit ovat yleistyneet huomattavasti viime vuosina. Suunnittelumallien lähtökohtana ovat sekä yleiset että ympäristökohtaiset suunnitteluperiaatteet ja säännöt. Suunnittelumallit ovat osa isompaa rakennekokonaisuutta, joka käsittää sekä prosessi-, analyysi-, arkkitehtuuri- ym. malleja. Oliosuunnittelumallit nopeuttavat ja helpottavat suunnittelua sekä parantavat uudelleenkäytettävyyttä korkeammalla abstraktiotasolla. EPOC on tulevaisuuden mobiililaitteiden yleisimpiä käyttöjärjestelmiä. EPOC on kokonaisuudessaan oliopohjainen ja sisältää lukuisia oliorakenteita, joiden ymmärtäminen on sovelluskehityksen kannalta elintärkeää. Koska ympäristöt, joissa EPOC-käyttöjärjestelmää käytetään, ovat yleensä resurssien puolesta rajoittuneita, on yleisten suunnittelumallien käytössä oltava tarkkana. EPOC vaatii yleisiin suunnittelumalleihin muutoksia ja estää joidenkin käytön kokonaan.

Development of the Simulation Environment for the Mobile Phone User Interfaces

Diplomityössä käsitellään Nokia Mobile Phonesin matkapuhelimien käyttöliittymäohjelmistojen suunnittelu-ja testausympäristön kehitystä. Ympäristöön lisättiin kaksi ohjelmistomodulia avustamaan simulointia ja versionhallintaa. Visualisointityökalulla matkapuhelimen toiminta voidaan jäljittää suunnittelu- kaavioihin tilasiirtyminä, kun taas vertailusovelluksella kaavioiden väliset erot nähdään graafisesti. Kehitetyt sovellukset parantavat käyttöliittymien suunnitteluprosessia tehostaen virheiden etsintää, optimointia ja versionhallintaa. Visualisointityökalun edut ovat merkittävät, koska käyttöliittymäsovellusten toiminta on havaittavissa suunnittelu- kaavioista reaaliaikaisen simuloinnin yhteydessä. Näin virheet ovat välittömästi paikannettavissa. Lisäksi työkalua voidaan hyödyntää kaavioita optimoitaessa, jolloin sovellusten kokoja muistintarve pienenee. Graafinen vertailutyökalu tuo edun rinnakkaiseen ohjelmistosuunnitteluun. Eri versioisten suunnittelukaavioiden erot ovat nähtävissä suoraan kaaviosta manuaalisen vertailun sijaan. Molemmat työkalut otettiin onnistuneesti käyttöön NMP:llä vuoden 2001 alussa.

Optimizing Mobile Java Location-Based Services in Symbian OS

This thesis evaluates methods for obtaining high performance in applications running on the mobile Java platform. Based on the evaluated methods, an optimization was done to a Java extension API running on top the Symbian operating system. The API provides location-based services for mobile Java applications. As a part of this thesis, the JNI implementation in Symbian OS was also benchmarked. A benchmarking tool was implemented in the analysis phase in order to implement extensive performance test set. Based on the benchmark results, it was noted that the landmarks implementation of the API was performing very slowly with large amounts of data. The existing implementation proved to be very inconvenient for optimization because the early implementers did not take performance and design issues into consideration. A completely new architecture was implemented for the API in order to provide scalable landmark initialization and data extraction by using lazy initialization methods. Additionally, runtime memory consumption was also an important part of the optimization. The improvement proved to be very efficient based on the measurements after the optimization. Most of the common API use cases performed extremely well compared to the old implementation. Performance optimization is an important quality attribute of any piece of software especially in embedded mobile devices. Typically, projects get into trouble with performance because there are no clear performance targets and knowledge how to achieve them. Well-known guidelines and performance models help to achieve good overall performance in Java applications and programming interfaces.

Context exchange between devices in mobile environment

Context awareness is emerging on mobile devices. Context awareness can be used to improve usability of a mobile device. Context awareness is particularly important on mobile devices due the limitations they have. At first in this work, a literature review on context awareness and mobile environment is made. For aiding context awareness there exist an implementation of a Context Framework for Symbian S60 devices. It provides a possibility for exchanging the contexts inside the device between the client applications of the local Context Framework. The main contribution of this thesis is to design and implement an enhancement to the S60 Context Framework for providing possibility to exchange context over device boundaries. Using the implemented Context Exchange System, the context exchange is neither depending on the type of the context nor the type of the client. In addition, the clients and the contexts can reside on any interconnected device. The usage of the system is independent of the programming language since in addition to using only Symbian C++ function interfaces it can also be utilized using XML scripts. The Meeting Sniffer application, which uses the Context Exchange System, was also developed in this work. Using this application, it is possible to recognize a meeting situation and suggest device profile change to a user.

On Transmission System Design for Wireless Broadcasting

This thesis considers aspects related to the design and standardisation of transmission systems for wireless broadcasting, comprising terrestrial and mobile reception. The purpose is to identify which factors influence the technical decisions and what issues could be better considered in the design process in order to assess different use cases, service scenarios and end-user quality. Further, the necessity of cross-layer optimisation for efficient data transmission is emphasised and means to take this into consideration are suggested. The work is mainly related terrestrial and mobile digital video broadcasting systems but many of the findings can be generalised also to other transmission systems and design processes. The work has led to three main conclusions. First, it is discovered that there are no sufficiently accurate error criteria for measuring the subjective perceived audiovisual quality that could be utilised in transmission system design. Means for designing new error criteria for mobile TV (television) services are suggested and similar work related to other services is recommended. Second, it is suggested that in addition to commercial requirements there should be technical requirements setting the frame work for the design process of a new transmission system. The technical requirements should include the assessed reception conditions, technical quality of service and service functionalities. Reception conditions comprise radio channel models, receiver types and antenna types. Technical quality of service consists of bandwidth, timeliness and reliability. Of these, the thesis focuses on radio channel models and errorcriteria (reliability) as two of the most important design challenges and provides means to optimise transmission parameters based on these. Third, the thesis argues that the most favourable development for wireless broadcasting would be a single system suitable for all scenarios of wireless broadcasting. It is claimed that there are no major technical obstacles to achieve this and that the recently published second generation digital terrestrial television broadcasting system provides a good basis. The challenges and opportunities of a universal wireless broadcasting system are discussed mainly from technical but briefly also from commercial and regulatory aspect

Error Modeling and Accuracy Analysis of a Novel Mobile Hybrid Parallel Robot

Over the last decades, calibration techniques have been widely used to improve the accuracy of robots and machine tools since they only involve software modification instead of changing the design and manufacture of the hardware. Traditionally, there are four steps are required for a calibration, i.e. error modeling, measurement, parameter identification and compensation. The objective of this thesis is to propose a method for the kinematics analysis and error modeling of a newly developed hybrid redundant robot IWR (Intersector Welding Robot), which possesses ten degrees of freedom (DOF) where 6-DOF in parallel and additional 4-DOF in serial. In this article, the problem of kinematics modeling and error modeling of the proposed IWR robot are discussed. Based on the vector arithmetic method, the kinematics model and the sensitivity model of the end-effector subject to the structure parameters is derived and analyzed. The relations between the pose (position and orientation) accuracy and manufacturing tolerances, actuation errors, and connection errors are formulated. Computer simulation is performed to examine the validity and effectiveness of the proposed method.

Measuring Customer Experience in Mobile Internet

Problems in the mobile services are complex where the lack of the user analysis is not the modest issue. User centered design has increasingly become as a basis for the design of mobile services. The concept of user centered design gives end-user extensive attention at each stage of the design process. Mobile service providers want to offer experiences for users and clearly the users look for services that can provide pleasant experiences. In this thesis, the elements of user experience in mobile internet were studied as well as user experience measuring methods were researched. This study was looking for user experience measuring metrics and methods to specify new factors to measure user experience. During this thesis research project an application called CEM4Mobile was designed and implemented. CEM4Mobile is an application for observing and analysing user experience based on the user activity and behaviour. As a result of this thesis, a collection of user experience elements and measuring metrics were found. The elements and metrics were designed and implemented to CEM4Mobile product, which measures user experience. It was found out that the user experience measuring methods were based on interaction between two people but CEM4Mobile makes user observation programmatic.

Packet backbone design differences between commercial network and Container Trial System of LTE/SAE

The mobile networks of earlier and current generations, or 2G and 3G networks, provide users voice and packet services with higher transmission rates and good quality over the same core network. When developing the next generation of mobile networks the current quality of services needs to be maintained. This thesis concentrates on the next generation mobile network, especially on the evolution of the packet network part. The new mobile network has requirements for the common packet backbone network, Mobile Packet Backbone Network, which is additionally discussed in this study. The next generation mobile network, called LTE/SAE, is currently under testing. The test system is called Container Trial System. It is a mini sized LTE/SAE site. The LTE/SAE is studied in this thesis concentrating on the evolved packet core, the SAE part of the composition. The empirical part of the study compares the LTE/SAE Container Trial System and commercial network designs and additionally produces documentation for internal personnel and customers. The research is performed by comparing the documentations and specifications of both the Container Trial System and commercial network. Since the LTE commercial network is not yet constructed, the comparison is done theoretically. The purpose is furthermore to find out if there are any design issues that could be done differently in the next version of the Container Trial System.