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Self-organizing Network Optimization via Placement of Additional Nodes
Das Hauptforschungsgebiet des Graduiertenkollegs "International Graduate
School on Mobile Communication" (GS Mobicom) der Technischen Universität
Ilmenau ist die Kommunikation in Katastrophenszenarien. Wegen eines
Desasters oder einer Katastrophe können die terrestrischen Elementen der
Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks beschädigt oder komplett
zerstört werden. Dennoch spielen verfügbare Kommunikationsnetze eine sehr
wichtige Rolle während der Rettungsmaßnahmen, besonders für die
Koordinierung der Rettungstruppen und für die Kommunikation zwischen ihren
Mitgliedern. Ein solcher Service kann durch ein mobiles Ad-Hoc-Netzwerk
(MANET) zur Verfügung gestellt werden. Ein typisches Problem der MANETs
ist Netzwerkpartitionierung, welche zur Isolation von verschiedenen
Knotengruppen führt. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist die
Positionierung von zusätzlichen Knoten, welche die Verbindung zwischen den
isolierten Partitionen wiederherstellen können. Hauptziele dieser Arbeit
sind die Recherche und die Entwicklung von Algorithmen und Methoden zur
Positionierung der zusätzlichen Knoten. Der Fokus der Recherche liegt auf
Untersuchung der verteilten Algorithmen zur Bestimmung der Positionen für
die zusätzlichen Knoten. Die verteilten Algorithmen benutzen nur die
Information, welche in einer lokalen Umgebung eines Knotens verfügbar ist,
und dadurch entsteht ein selbstorganisierendes System. Jedoch wird das
gesamte Netzwerk hier vor allem innerhalb eines ganz speziellen Szenarios -
Katastrophenszenario - betrachtet. In einer solchen Situation kann die
Information über die Topologie des zu reparierenden Netzwerks im Voraus
erfasst werden und soll, natürlich, für die Wiederherstellung mitbenutzt
werden. Dank der eventuell verfügbaren zusätzlichen Information können
die Positionen für die zusätzlichen Knoten genauer ermittelt werden. Die
Arbeit umfasst eine Beschreibung, Implementierungsdetails und eine
Evaluierung eines selbstorganisierendes Systems, welche die
Netzwerkwiederherstellung in beiden Szenarien ermöglicht.The main research area of the International Graduate School on Mobile
Communication (GS Mobicom) at Ilmenau University of Technology is
communication in disaster scenarios. Due to a disaster or an accident, the
network infrastructure can be damaged or even completely destroyed.
However, available communication networks play a vital role during the
rescue activities especially for the coordination of the rescue teams and
for the communication between their members. Such a communication service
can be provided by a Mobile Ad-Hoc Network (MANET). One of the typical
problems of a MANET is network partitioning, when separate groups of nodes
become isolated from each other. One possible solution for this problem is
the placement of additional nodes in order to reconstruct the communication
links between isolated network partitions. The primary goal of this work is
the research and development of algorithms and methods for the placement of
additional nodes. The focus of this research lies on the investigation of
distributed algorithms for the placement of additional nodes, which use
only the information from the nodes’ local environment and thus form a
self-organizing system. However, during the usage specifics of the system
in a disaster scenario, global information about the topology of the
network to be recovered can be known or collected in advance. In this case,
it is of course reasonable to use this information in order to calculate
the placement positions more precisely. The work provides the description,
the implementation details and the evaluation of a self-organizing system
which is able to recover from network partitioning in both situations