Protocolo de roteamento bioinspirado para MANETs baseado em redes de fungos: Hyphanet ; HyphaNet : bioInspired routing protocol for MANETs based on fungi networks

A mobile ad hoc network (MANET) corresponds to a group of mobile devices that communicate with each other and without any supporting infrastructure. The network topology is not structured, the devices are network nodes that act as terminals and routers. MANET routing is extremely challenging due to node mobility and limited bandwidth and power resources. Major trends currently show that MANETs are taking up more and more space in the domestic and corporate market with the growth in the number of users and new applications. As diverse systems have been inspired by the behavior of social insects (ants, bees, among others), fungal colonies also demonstrate the potential of bioinspiration because they exhibit behavior and capacity for selforganization of adaptive, robust, resilient and efficient transport networks of nutrients. Theoretical foundations in the area of fungi were obtained through exploratory research, prioritizing research that deals with the growth and formation of fungal networks, and the processes involved in the production and transport of nutrients, as well as the applications of fungi that already exist in the technological area. In this way, a comparison between a fungal network and a communication network is obtained. Filaments (or hyphae) can be compared to links, their tips and branches are the nodes and the mycelium the entire network. Many species of fungi form filament networks from the germination of spores, which extend into the formation of hyphae networks, whose growth and survival are based on the dynamics of absorption, recycling and transport of nutrients. Based on these concepts, this thesis presents a proposal for the development of a bioinspired routing protocol for MANET networks based on the dynamics of fungal colonies, called HyphaNet. The protocol developed is of the type on-demand and multipath. HyphaNet is promising and performance tests (average delay, transmission and delivery rates and overhead) performed based on the NS-2 simulator, in low traffic scenarios of the CBR / UDP type, present results superior to those of the classic AODV protocol and results similar to the SARA protocol, based on ants. ; Uma rede ad hoc móvel (MANET) corresponde a um grupo de dispositivos móveis que se comunicam entre si e sem qualquer infraestrutura de suporte. A topologia da rede não é estruturada, os dispositivos são nós da rede que atuam como terminais e roteadores. O roteamento na MANET é extremamente desafiador devido à mobilidade dos nós e aos recursos limitados de largura de banda e energia. Atualmente, as principais tendências mostram que as MANETs ocupam cada vez mais espaço no mercado doméstico e corporativo com o crescimento do número de usuários e de novas aplicações. Assim como diversos sistemas foram inspirados no comportamento de insetos sociais (formigas, abelhas, entre outros), as colônias de fungos também demonstram potencial de bioinspiração por exibirem comportamento e capacidade para auto-organização de redes naturais adaptativas, robustas, resilientes e eficientes no transporte de nutrientes. A fundamentação teórica na área de fungos foi obtida através de pesquisa exploratória, priorizando pesquisas que tratam do crescimento e da formação de redes fúngicas, e os processos envolvidos na produção e transporte de nutrientes, assim como das aplicações conhecidas dos fungos na área tecnológica. Desta forma, uma comparação entre rede fúngica e uma rede de comunicação é obtida. Muitas espécies de fungos formam redes de filamentos a partir da germinação de esporos, que se estendem para a formação de redes de hifas, cujo crescimento e sobrevivência são baseados na dinâmica de absorção, reciclagem e transporte de nutrientes. Os filamentos (ou hifas) podem ser comparados a enlaces, suas pontas e as ramificações são os nós, e o micélio a totalidade da rede.Baseado nestes conceitos, esta tese apresenta uma proposta para o desenvolvimento de um protocolo de roteamento bioinspirado para redes MANETs baseado na dinâmica das colônias de fungos, denominado de HyphaNet. O protocolo desenvolvido é do tipo on-demand e multipath. O HyphaNet mostra-se promissor e testes de desempenho (atraso médio, taxas de transmissão e de entrega, e sobrecarga de roteamento) realizados com base no simulador NS-2, em cenários de baixo tráfego do tipo CBR/UDP, apresentam resultados superiores ao protocolo clássico AODV e resultados semelhantes ao protocolo SARA, baseado em formigas.