Routing in Nanonetzwerken im menschlichen Körper

Typ: Masterarbeit
Status: Abgeschlossen
Beginn: Juni 2017
Student: Fabian Busse
Betreuer: Marc Stelzner
Prüfer: Prof. Dr. rer. nat. Stefan Fischer

Forschungsgebiet

Nanonetzwerke sind Computernetze, deren Teilnehmer Geräte in der Größenordnung von wenigen Nanometern bis zu einem Mikrometer sind. Diese Geräte können aufgrund ihrer Größe mit einzelnen Atomen oder Molekülen interagieren, und sind klein genug, um innerhalb einer Körperzelle zu operieren.
Gleichzeitig sind Nanogeräte auch extrem ressourcenbeschränkt: Neben beispielsweise nur sehr kleinen Batterien ist es noch offen, ob ein Nanoroboter über eine Touring-mächtige CPU verfügen kann.
Mehrere Nanoroboter müssen sich also mittels Kommunikation zu Nanonetzwerken zusammenschließen, um gemeinsam komplexe Aufgaben durchführen zu können.

Ein wichtiges Anwendungsfeld ist die moderne Nano-Medizin. Dabei werden Nanoroboter direkt in den Körper eingebracht, und bewegen sich z.B. über den Blutkreislauf an ihren Einsatzort.
Medizinische Nanonetzwerke kommunizieren mit der Außenwelt über Mikrogeräte, die bspw. unter oder auf der Haupt angebracht sind. Sie dienen als Schnittstellen zwischen Nano- und Makrokommunikation, und leiten Messwerte an eine externe Basisstation weiter.

Thema der Arbeit

Im Rahmen dieser Arbeit soll analysiert werden, ob sich Routingkonzepte aus den drahtlosen Sensornetzwerken auch auf Nanonetzwerke übertragen lassen. Durch die extreme Ressourcenbeschränkung, geringe Kommunikationsreichweite bei THz Funkwellen und die voraussichtliche Mobilität der Nanoroboter sind viele Einschränkungen gegeben.

Nach einer großflächigen Analyse potentieller Routingverfahren sollen die vielversprechendsten Möglichkeiten einer genaueren Analyse unterzogen und schließlich mindestens zwei Verfahren auf Basis des NS-3 Simulationsframeworks implementiert und ausgewertet werden.

Das Kleingedruckte

Nach Einarbeitung und Umsetzung ist die geleistete Arbeit in der eigentlichen Ausarbeitung sorgfältig zu dokumentieren. Der implementierte Code ist selbstverständlich vollständig zu kommentieren. Die Ergebnisse werden quelloffen, beispielsweise unter den Bedingungen der Apache-Lizenz 2.0, veröffentlicht. Es sind die Regeln zur Erstellung von wissenschaftlichen Arbeiten des Instituts zu beachten.