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Biology-Inspired techniques for Self-Organization in dynamic Networks

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Problemlösung für mobile Ad-hoc-Netzwerke

Inspiriert durch die Natur wurde im Rahmen des BISON-Projekts das AntHocNet, ein Ameisenalgorithmus für Adaptive Routing in Maschen- und mobilen Ad-hoc-Netzwerken, entwickelt.

Digitale Wirtschaft

Auf Grund der zunehmenden Komplexität von Netzwerkinformationssystemen werden neue anspruchsvolle Anforderungen an einen verbesserten Einsatz der Systeme laut. Diese Komplexität wird nicht nur durch die steigende Anzahl miteinander verbundener Nutzer und Geräte hervorgerufen, sondern auch durch die neuen Interaktionsformen zwischen diesen. Oftmals müssen in dieser dynamischen Umgebung kleinere Veränderungen durch manuelle Eingriffe durchgeführt werden, um das System am Laufen zu halten. Um das Problem dieser explosionsartigen Komplexität zu lösen, konzentrierten sich die Forscher des BISON-Projekts auf die Entwicklung stabiler Netzwerkinformationssysteme, die in der Lage sind, sich selbst zu organisieren und zu reparieren. Durch die Nachahmung des Verhaltens von Insektenstaaten und die Adaption von Immunnetzwerken kann Selbstorganisation und Stabilität erlangt werden, ohne dass die Systeme in einzelne künstliche Agenten programmiert werden. Dabei kann das Verhalten globaler Agentenkolonien für beliebige Startbedingungen, unvorhergesehene Szenarien und Umweltschwankungen oder die Anwesenheit abweichender Agenten adaptiv und kooperativ sein. Einer der entwickelten Algorithmen, der AntHocNet, ist ein Beispiel für dieses adaptive und stabile Verhalten in Hinblick auf Netzwerkänderungen. Mit seinem Hybrid-Design beinhaltet er eine einzigartige Kombination aus Reaktivität und Proaktivität für eine extrem zeitgenaue Vorhersage von und Reaktion auf plötzliche Störungen. Der Algorithmus basiert auf adaptiven Lernmechanismen, wie der Monte-Carlo-Simulation, sowie einem Bootstrap-Verfahren für Informationen und ermöglicht somit eine fortwährende Adaption der Routingtabellen des Knotens. Mit Hilfe einer Reihe von Metriken, einschließlich der Verzögerungszeit, der Durchlaufzeit sowie des Signal-Stör-Verhältnisses, bietet AntHocNet eine ausreichende Optimierung der Anordnung verschiedener Routingpfade. Tests des innovativen AntHocNets zeigten, dass es für eine Reihe von Freiraum- und Stadt-/Strukturszenarien mobiler Ad-hoc-Netzwerke eine überragende Leistung erzielt. Auf Grund seiner hybriden und zusammengesetzten Beschaffenheit ist dieser Algorithmus für den Einsatz in verschiedenen Netzwerken und Netzwerkdynamiken sowie in mehreren Formen/Eigenschaften innerhalb derselben heterogenen Netzwerke geeignet. Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.cs.unibo.it/bison/

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