1. DESTELLOS DE LUCIÉRNAGAS FUENTE DE
BIOINSPIRACION PARA UN SISTEMA DE
SINCRONIZACION ESPONTANEA EN REDES
Gabriel Alberto Puerta Aponte
MANETS
Maestría en ciencias de la Información Y las
Comunicaciones – Teleinformática
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
ideas
Investigación, desarrollo y aplicaciones en señales

2. ¿Que es Complejidad?
Mellanie does not tell!
“... A complex system is one in which large
networks of components with no central
control and simple rules of operation give
rise to complex collective behavior,
sophisticated information processing, and
adaptation via learning and evolution...”
“... A complex system is one that exhibits
nontrivial emergent and self-organizing
behavior...”

3. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

4. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

5. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

6. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

7. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

8. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

9. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos?

10. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

11. Algunos Ejemplos de Sistemas
Complejos

12. Algunas Herramientas de la Complejidad
Geometria Fractal

13. Algunas Herramientas de la Complejidad
Auto-Organizacion
Sistemas BioIsnpirados

14. Algunas Herramientas de la Complejidad
Sincronizacion Espontanea

15. La Auto-Organizacion
Es la emergencia de un patrón de alto nivel
de un sistema, como resultado de de la
interacción de los componentes del mismo.

16. Sistema Bio-Inspirado
La premisa general de los sistemas bio-Inspirados
en la ingeniería es: Reconstruir los casos de éxito en
la naturaleza, en un modelo o diseño las funciones
minimalistas y el comportamiento emergente que
puedan dar soluciones al cualquier problema.

17. ¿ Que es la sincronización ?
Del Griego Syn: que significa todos juntos y
Chronos que significa en el mismo tiempo.
Es
el
capacidad
que
requiere
la
coordinación de eventos para operar un
sistema a un ritmo unisonó.
Como cuando vemos un director de
orquesta y sus músicos,
un sistema
operativo con sus aplicaciones, etc.
.

18. ¿ Las redes Son sistemas
Sincronizados ?
Network Time Protocol (NTP):
NTP es un protocolo basado en un sistema clienteservidor. Provee a los clientes con tres productos
fundamentales: clock offset, round-trip delay y
referencia de dispersión.
El protocolo tiene una estructura jerárquica. Un
servidor Stratum 1, es el servidor primario de
referencia y se asienta en el más alto nivel de la
jerarquía. Este servidor primario está seguido de
servidores secundarios de referencia y clientes.
Un servidor NTP primario generalmente se
sincroniza mediante una referencia externa de
reloj, como puede ser un reloj de Radio o Gps.

19. ¿ Las redes Son sistemas
Sincronizados ?
Network Time Protocol (NTP):

20. ¿ Las redes Son sistemas
Sincronizados ?
Redes celulares

21. ¿ Las redes Son sistemas
Sincronizados ?
Redes Wlan

22. ¿ Las redes Son sistemas
Sincronizados ?
Redes Ad hoc

23. ¿ Las redes Son sistemas
Sincronizados ?
Redes MANETs

24. ¿ Por que no sincronizar de la misma
forma ?

25. PROBLEMÁTICA
Las redes móviles ad-hoc (MANETs) tienen como
características la variabilidad de sus topo logias, la
movilidad (variación aleatoria de posicionamiento de
cada uno o todos nodos) y la interacción aleatoria
entre sus nodos; además de la carencia de
Infraestructuras de comunicación, razón por la cual
carece de sistemas de sincronización para sus redes.
Esta carencia de sistemas de sincronización, puede
ocasionar retrasos de trasmisión, escogencia de
rutas no optimas para trasmisión, limitación en la
capacidad de trasmisión de datos por cada nodo,
inestabilidad de los canales.
Al conseguirse
un sistema de sincronización
espontanea para redes MANETs, se pueden alcanzar
mecanismo de evaluación modelado y optimización
de estos procesos.

26. Pregunta de investigación
Es posible conseguir un sistema de sincronización
espontanea, Para redes MANETs, bioinspirandose
en los destellos de la luciérnagas, basados en el
modelo matemático de los osciladores biológicos
acoplados?

27. Objetivos
Objetivo General
Construir un sistema bioinspirado en los destellos
de las luciérnagas para la sincronización
espontanea en redes MANETs.

28. Objetivos
Objetivo específicos
Simular en NS-2 un protocolo de sincronización que
reproduzca el comportamiento de las luciérnagas y
su fenómeno de sincronización espontanea.
Evaluar el protocolo de sincronización bajo distintos
escenarios que permitan estudiar la interrelación
entre sincronismo, topología, conectividad y
movilidad en las redes MANETs.
Sugerir aplicaciones potenciales del protocolo de
simulación bioispirado en la sincronización

29. Metodología
Basándose en los lenguajes de programación C/ C+
+ y Otcl bajo entorno Linux, utilizando compiladores
como: gcc 4.3 y tclsh. Se simulara en NS-2 un
protocolo de sincronización espontanea bioinspirado
en
las
luciérnagas
y
se determinara
su
comportamiento sobre esta plataforma.
De acuerdo con los resultados obtenidos en los
distintos
escenarios
propuestos
(Movilidad,
topología y conectividad), para el protocolo de
sincronización espontanea, se evaluaran las
características del protocolo de manera deductiva.
El análisis de datos y el tratamiento estadístico de
estos mismos se realizara apoyado en herramientas
informáticas como Matlab®.

30. Limitaciones
Se tendrá solamente una plataforma de simulación
para el protocolo bio-inspirado, la cual será NS-2 bajo
entorno Linux.
Se contara con un numero limitados de escenarios
para la simulación, por lo cual es posible que alguna
combinación de topología versus conectividad o
interacción no quede relacionada en este proyecto.

31. Fases del proyecto
Evaluar el modelo matemático y generar un nuevo
agente de sincronización en NS2.
Ajustes del protocolo de simulación y evaluación de
diferentes escenarios de movilidad, topologías,
tiempos de respuesta.
Ajustes del protocolo de simulación Bioinspirado.
Evaluación del protocolo de simulación.
Sugerencia de lagunas aplicaciones potenciales del
protocolo de sincronización.
Completar el libro de tesis y artículos.

32. Fases del proyecto
Phases
Time (Months)
Activity
1
2
3
1
X
X
X
2
X
4
5
X
X
3
X
6
7
8
X
X
9
X
4
X
X
5
X
X
X
X
10
6
X
X
X
X
X
X
X
X

33. [1]IEEE Std 802.11. Wireless LAN Medium Access Control (MAC) And
Physical Layer (PHY) Specification, 1999 Edition Edition.
Bibliografía
[2]Lifei Huang and Ten-Hwang Lai., On The Scabality Of IEEE 802.11 Ad
Hoc Networks MOBIHOC’02, June 911, 2002, EPFL Lausanne, Switzerland.
[3]Ramin Hekman., Ad-Hoc Networks: Fundamental Properties And
Network Topologies Springer 2006.
[4]Zao K Tepe I And D. Raychaudhuri., Routing Protocols For SelfOrganizing Hierarchical Ad-Hoc Wireless Networks WINLAB Research
Supported In Part By NJ Commission Of Science And Technology Grant
#03-2042-007-12.
[5]Puerta, G.A.; Aguirre, E.A.; Alzate, M.A , Effects Of Topology And Mobility
In Bio-Inspired Synchronization Of Mobile Ad Hoc Networks.
Communications (LATINCOM), 2010 IEEE Latin-American Conference On,
2010 , Page(S): 1 – 6.
[6]Alzate, M.; Baras, J., Adaptive Dynamic Routing In Mobile Wireless Ad
Hoc Network is Using On-Line Link Life Estimates, 8th International
Conference On Cellular And Intelligent Communications, Seoul, Korea, 2831 October 2004.
[7]Petteri Kuosmanen., Master’s Thesis: HUT, Networking Laboratory
Seminar Presentation 3.9. 2002.
[8]Andrés Lagar Cavilla A., ROBUSTNESS Of Simplified Simulation Models
For Indoor Manet Valuation Thesis Submitted In Conformity With The
Requirements For The Degree Of Master Of Science Graduate Department
Of Computer Science University Of Toronto 2005.

34. Bibliografía
[10]Puerta, G.A., MANETs Routing Unicast Proactive (Tora, Dsdv, Dsr, Aodv) Protocols
Troughput And Time Resolves Simulation In Ns2, 2011.
[11]Krishna G., Routing Protocols In Mobile Ad-Hoc Networks. Master Thesis. Ume A
University, SWEDEN 2006.
[12]C. Perkins, “Ad Hoc Networking”, Addison Wesley, 2000.
[13]Prehofer And Bettstetter,., Self-Organization In Communication Networks: Principles And
Design Paradigms. IEEE Communications Magazine, July 2005.
[14]Stefano, Basagni Conti., Mobil Ad Hoc Networking JOHN WILEY & SONS, INC.,
PUBLICATION 2004.
[15]Changling L., Jörg K., A Survey Of Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols. : The
University Of Magdeburg 2006.
[16]Anders L., A New Routing Strategy For Mobile Ad Hoc Communication. Master Thesis.
University Of Kalmar, SWEDEN 2004
[17]Arkady Pikovsky, Michael Rosemblum And Jurgen Kurths., Synchronization A Universal Concept In
Nolinear Sciences Cambridge Nonlinear Science Series 12 2001.
[18]S. Bregni., A Historical Perspective On Telecommunications Network Synchronization.
IEEE Communications Magazine, Pages 158–166, June 1998.
[19]S. Bregni. Synchronization Of Digital Telecommunications Networks. John Wiley
& Sons, Inc, First Edition, 2002.
[20]J. H. Chen And W. C. Lindsey., Network Frequency Synchronization With Application
.

35. Bibliografía
[17]Arkady Pikovsky, Michael Rosemblum And Jurgen Kurths., Synchronization A Universal Concept
In Nolinear Sciences Cambridge Nonlinear Science Series 12 2001.
[18]S. Bregni., A Historical Perspective On Telecommunications Network Synchronization.
IEEE Communications Magazine, Pages 158–166, June 1998.
[19]S. Bregni. Synchronization Of Digital Telecommunications Networks. John Wiley
& Sons, Inc, First Edition, 2002.
[20]J. H. Chen And W. C. Lindsey., Network Frequency Synchronization With Application
Part-I: General Theory. Proceedings Of Milcom, 1998.
[21]J. Elson, L. Girod, And D. Estrin., Fine-Grained Network Time Synchronization Using
Reference Broadcasts. Proceedings Of The Fifth Symposium On Operating Systems
Design And Implementation 2002.
[22]Carlos H. Rentel And Thomas Kunz., Network Synchronization In Wireless Ad Hoc
Networks. Carleton University, Systems And Computer Engineering, Technical Report
SCE-04-08, July 2004.
[23]R. E. Mirollo And S. H. Strogatz., “Synchronization Of Pulse-Coupled Biological Oscillators,”
SIAM J. Appl. Math., Vol. 50, No. 6, Pp. 1645–1662, Dec. 1990.
•[24]Christian Bettstetter., Self-Configuration And Self-Organized Synchronization In
Communication Networks International Graduate School On Mobile Communications
January 25, 2010.
[25]Buck J, Buck E., Mechanism of rhythmic synchronous flashing Of fireflies , science
159 1319-1327 1968.
[26] Albert D´Iaz-Guilera And Alex Arenas., Phase Patterns Of Coupled Oscillators With
Application To Wireless Communication.

36. DESTELLOS DE LUCIÉRNAGAS FUENTE DE
BIOINSPIRACION PARA UN SISTEMA DE
SINCRONIZACION ESPONTANEA EN REDES
MANETS
Gabriel Alberto Puerta Aponte
Gracias
Maestria en ciencias de la Informacion Y las
Comunicaciones – Teleinformatica
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
ideas
Agosto 19 de 2011
Investigación, desarrollo y aplicaciones en señales