Analyse und Evaluation bestehender Nano-Netzwerk-Simulatoren

Type: Bachelorarbeit
Status: 
Beginn: Belegt
Student: Patrick Karp 
Tutor: Regine Geyer
Supervisor: Prof. Dr. Stefan Fischer

Forschungsgebiet

 

Während die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Sensornetze und der Body Area Networks in den letzten Jahren zunehmende Reife erlangt hat, stellen Netzwerke aus Nanogeräten (nanogroße Geräte) im Körper eine neue und faszinierende Forschungsrichtung dar. Die Vision dieser Netzwerke besteht darin, dass Nanogeräte im Körper patrouillieren, wo immer notwendig Messungen vornehmen und die gesammelten Daten nach außen senden. Diese Maschinen könnten sogar Probleme direkt lösen, die sie im Körper feststellen, wie z.B. Krebszellen, Arteriosklerose oder HI-Viren eliminieren.

 

Die Forschung zu körperinternen Netzwerken steckt noch in den Kinderschuhen, dennoch ist bereits eine Reihe von Konzepten dazu erforscht worden, wie die Kommunikation im Körper durchgeführt werden könnte. Auch wenn diese Konzepte bisher weder in Experimenten noch in Anwendungen in der realen Welt umgesetzt werden konnten, so ist es doch sinnvoll, die Forschung auf weitere Themen auszudehnen. Dabei sollten sowohl die grundlegenden Kommunikationstechnologien für den Nanobereich, als auch weitere Aspekte wie Protokolle der höheren Schichten, sowie algorithmische Fragen und Anwendungen betrachtet werden. Aus informatischer Sicht erfolgt die Untersuchung neuer Konzepte am Besten im Rahmen von Simulatoren. 

 

Thema der Arbeit/Aufgabenstellung

Es existieren bereits einige Netzwerk Simulatoren, die im Nanobereich Simulationen ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen bestehende Simulatoren auf einen lauffähigen Stand gebracht und eine umfassende Analyse durchgeführt und Dokumentation erstellt werden. Die Simulatoren die untersucht werden sollen sind Bins2, N3Sim und Mucin, die molekulare Kommunikation modellieren und BNSim2, der bakterielle Kommunikation simuliert. Zur Evaluation der Simulatoren gehört ein detaillierter Vergleich der Funktionalitäten, Eigenschaften, Eingabe-/Ausgabeverhalten, sowie Laufzeitverhalten und Skalierung.   

Weiterhin sollen eigene kleine Experimente beispielhaft in jedem Simulator implementiert und dokumentiert werden. 

Voraussetzungen

Kenntnisse in der Programmierung mit C++, Java und Matlab werden vorausgesetzt.

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. Die Installation des Systems sollte einfach reproduzierbar sein. Dazu gehört ein Docker-Image für das Projekt sowie eine ausführliche Beschreibung der Installationschritte.