Cooperating Smart Objects in IoT Infrastructures for Context-Aware Applications

The work done during the Ph.D. years focuses on cooperating smart objects in IoT infrastructures that exploit the aforementioned indoor and outdoor localization technologies to provides Context-Aware Applications. In particular, this Thesis is going to introduce IoT concepts with the works developed during these years which apply IoT Context-Aware concepts in several fields, including smart cities and smart environments. The first chapter of this thesis introduces the Internet of Things as a new paradigm and as an enhancement for the quality of ordinary peoples' lives. It aims to highlight the IoT origins and its development through new communication technologies. Initially, the introduction chapter shows the increase of ordinary objects' capabilities through the exploitation of IoT concepts, and introduces the application domains in which these new devices are placed. The first chapter also introduces the relevant Context concept, the development of Context-Aware applications to provide customized services within smart environments, the establishment of new IoT networks which have many common points with the traditional networks, and a set of relevant open issues as challenges for the research communities. The other chapters report a set of works developed during my Ph.D. years which aims to provide customized services in several IoT domains to increase the users' experiences within a smart environment. In particular, these works aim to provide solutions for several issues in smart cities (Chapters \ref{chap:smartparking}, \ref{chap:baas}), smart homes and offices (Chapter \ref{chap:CooperativeObjectsChapter}), and smart museums (Chapter \ref{chap:smartworks}). The main common objective is to show how the IoT could represent a value added to the people's lives. Peoples have a great interest towards the technologies, and a relevant number of persons is already equipped with smart devices (i.e. smartphones). For this reason, i think that could be a useful to exploit these devices and their sensors for the creation of customized services without the using of expansive infrastructures or additional annoying equipment if their are not necessary. The Thesis also introduces a more complex and expansive IoT solution i.e. an Air Quality Monitoring System which aims to report the air pollution information through a web application, and gather user's context information through a mobile application in order to suggest the appropriate places or the appropriate routes (in term of pollution) to reach a destination. This Ph.D has been financed by Telecom s.p.a. (TIM), and the Ph.D activities have been conducted within the JOL Catania Lab.

Il lavoro svolto durante il mio Dottorato di Ricerca si e' focalizzato su Smart Object cooperanti all'interno di infrastrutture IoT, sfruttanti le tecnologie indoor e outdoor appena mensionate per la realizzazione di applicazioni Context-Aware. Questa tesi presentera' i concetti dell'Internet of Things e diverse questioni ancora irrisolte, o parzialmente risolte, insieme ai lavori sviluppati durante questi anni, nei quali ho cercato di applicare i concetti dell'IoT in diversi ambiti quali Citta' Intelligenti (Smart Cities) ed Ambienti Intelligenti (Smart Environment). Il primo capitolo di questa tesi introdurra' l'Internet of Things come nuovo paradigma ed miglioramento della qualita' della vita. Verranno messe in evidenza le origini dell'IoT e il suo sviluppo attraverso l'introduzione di nuove tecnologie. Questo capitolo introduttivo mostrera' l'incremento delle capacita' degli oggetti ordinari attraverso l'utilizzo dei concetti dell'IoT, e presentera' diversi domini applicativi in cui questi dispositivi vengono posti. Inoltre, il primo capitolo introdurra' l'importante concetto di Context, lo sviluppo delle applicazioni Context-Aware per la realizzazione di servizi personalizzati all'interno degli ambienti smart, la realizzazione di reti IoT che presentano molti punti in comune con le reti informatiche tradizionali, ed un insieme di problematiche ancora aperte che rappresentano sfide per la comunita' di ricerca. Gli altri capitoli riporteranno una serie di lavori sviluppati durante l'attivita' di Dottorato di Ricerca, e che hanno come obiettivo la copertura di diversi domini IoT fornendo servizi in grado di aumentare l'esperienza utente all'interno degli ambienti smart. Questi lavori hanno l'obiettivo di fornire soluzioni per citta' (Capitolo \ref{chap:smartparking}, \ref{chap:baas}), abitazioni e uffici (Capitolo \ref{chap:CooperativeObjectsChapter}), e musei (Chapter \ref{chap:smartworks}). L'obiettivo comune e' mostrare come l'IoT possa rappresentare un valore aggiunto nella vita delle persone. Le persone hanno mostrato un grande interesse nei confronti della tacnologia, ed un numero non indifferente di utenti sono gia' forniti da una serie di dispositivi smart (come gli smartphone). Per questo motivo, penso sia molto utile sfruttare questi dispositi ed i loro sensori per la realizzazione e la personalizzazione di servizi, senza la necessita' di utilizzare ulteriori costose infrastrutture, o fastidiosi sensori addizionali. Infine, questa Tesi introdurra' un sistema maggiormente complesso e costoso, ovvero un sistema per il monitoraggio della qualita' dell'aria, che ha come obiettivo quello di realizzare un report dell'inquinamento attraverso un applicazione web, raccogliendo informazioni di contesto dell'utente per fornire dei consigli su quali strade utilizzare o quali posti raggiungere evitando l'inquinamento.