Typ: Bachelorarbeit

Status: Abgeschlossen

Beginn: Juni 2016

Student: Philipp Kling

Tutor: Florian Büther

Supervisor: Prof. Dr. Stefan Fischer

Aufgabenstellung

Einer der fundamentalen Trends der modernen Computertechnologie ist die Miniaturisierung: In Übereinstimmung mit dem Mooreschen Gesetz nimmt die Größe elektrotechnischer Geräte immer weiter ab. Frei erwerbbare Sensorknoten integrieren heute CPU, Sensoren, Funktechnik und Batterien auf wenigen Zentimetern. In Sensornetzen zusammengeschlossen können diese Kleingeräte sehr kosteneffizient eine Umgebung über lange Zeit beobachten.

Die weitere Miniaturisierung führt zu Geräten im Mikro- und Nano-Maßstab. Netze aus solchen Nano-Maschinen bieten vielversprechende Anwendungen beispielsweise in der Medizin: So könnten Infektionen direkt an der Entstehungsquelle beobachtet und sogar bekämpft werden.

Durch die physikalischen Eigenschaften im Nano-Bereich ergeben sich komplett neue Herausforderungen für Nano-Sensornetze: In Größen von einem Mikrometer bis zu wenigen Nanometern pro Maschine sind beispielsweise klassische Funkantennen viel zu groß. Neue Technologien für Nano-Geräte fordern damit auch, dass die auszuführenden Algorithmen dazu angepasst, oder sogar neu entworfen werden müssen.

Eine wichtige Information für Algorithmen in Nano-Sensornetzen ist die Anzahl aktiver Geräte in einem Netzwerk oder einer räumlichen Einheit, um beispielsweise zu entscheiden, ob ein Messwert zuverlässig, also redundant genug, erhoben wurde, oder ob eine Funktion zuverlässig erfüllt werden kann. Durch die Resourcenbeschränkung der Nano-Maschinen ist aber eine Zählung über bspw. vergebene IP-Adressen nicht möglich, da einzelne Geräte eventuell gar nicht eindeutig identifiziert werden können.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollen Algorithmen zur Zählung und Mengenabschätzung im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in der Nano-Technologie untersucht und gegebenenfalls angepasst werden. Die Nutzbarkeit eines ausgewählten Algorithmus soll mittels einer Implementierung in einem Simulator geprüft und bewertet werden.

Nach Einarbeitung und Umsetzung ist die geleistete Arbeit in der eigentlichen Arbeit sorgfältig zu dokumentieren. Der implementierte Code ist selbstverständlich vollständig zu kommentieren und wird nach Abschluss der Arbeit unter der Apache Open Source Licence veröffentlicht. Es sind die Regeln zur Erstellung von wissenschaftlichen Arbeiten des Instituts zu beachten.