Наносеть - Википедия - Nanonetwork

Часть серия статей о
Нанотехнологии
Влияние и Приложения
Наноматериалы
Молекулярная самосборка
Наноэлектроника
Нанометрология
Молекулярная нанотехнология
  • Приложения Nuvola kalzium.svg Научный портал
  • Telecom-icon.svg Технологический портал
Компьютерная сеть типы
по пространственному размеру
Классификация сетей передачи данных по пространственной области видимости.svg

А наносеть или же наноразмерная сеть представляет собой набор взаимосвязанных наномашины (устройств несколько сотен нанометры или несколько микрометры не больше по размеру), которые могут выполнять только очень простые задачи, такие как вычисление, хранение данных, зондирование и срабатывание.[1][2] Ожидается, что наносети расширят возможности отдельных наномашин как с точки зрения сложности, так и с точки зрения диапазона операций, позволяя им координировать, совместно использовать и объединять информацию. Наносети позволяют использовать новые приложения нанотехнологии в биомедицинский поле, относящийся к окружающей среде исследования, военные технологии и промышленные и потребительские товары Приложения. Коммуникация в наномасштабе определяется в IEEE P1906.1.

Коммуникационные подходы

Парадигмы классической коммуникации должны быть пересмотрены для наномасштабов. Две основные альтернативы коммуникации в наномасштабе основаны либо на электромагнитной коммуникации, либо на молекулярной коммуникации.

Электромагнитный

Это определяется как передача и прием электромагнитное излучение из компонентов на основе романа наноматериалы.[3] Последние достижения в углерод и молекулярная электроника открыли дверь новому поколению электронных наноразмерных компонентов, таких как нанобатареи,[4] наноразмер сбор энергии системы,[5] нано-воспоминания,[6] логическая схема в наноразмерных и даже наноантеннах.[7][8] С точки зрения коммуникации, уникальные свойства, наблюдаемые в наноматериалах, будут определять конкретные пропускная способность для эмиссии электромагнитного излучения, среди прочего, запаздывание эмиссии или величина излучаемой мощности для данной входной энергии.

В настоящее время предусмотрены две основные альтернативы электромагнитной связи в наномасштабе. Во-первых, экспериментально продемонстрировано, что можно получить и демодулировать электромагнитная волна с помощью нанорадио, т.е. электромеханически резонирующий углеродная нанотрубка который способен декодировать волны с амплитудной или частотной модуляцией.[9] Во-вторых, наноантенны на основе графена были проанализированы как потенциальные электромагнитные излучатели в терагерцовый диапазон.[10]

Молекулярный

Молекулярная коммуникация определяется как передача и получение информации с помощью молекул.[11] Различные методы молекулярной коммуникации можно классифицировать в соответствии с типом распространения молекулы при коммуникации на основе обхода, потока или диффузии.

В пешеходный молекулярная связь, молекулы распространяются заранее определенными путями с использованием веществ-носителей, таких как молекулярные моторы.[12] Этот тип молекулярной коммуникации также может быть достигнут с помощью Кишечная палочка бактерии как хемотаксис.[13]

В на основе потока молекулярная связь, молекулы распространяются через распространение в текучей среде, поток и турбулентность управляемы и предсказуемы. В гормональный общение через потоки крови внутри человеческого тела является примером этого типа распространения. Распространение на основе потока также может быть реализовано с использованием объектов-носителей, движение которых может быть ограничено в среднем по определенным путям, несмотря на отображение случайной составляющей. Хороший пример этого случая дает феромональный молекулярные коммуникации на большие расстояния.[14]

В диффузионный молекулярная связь, молекулы распространяются посредством самопроизвольной диффузии в текучей среде. В этом случае молекулы могут подчиняться только законам диффузии или также могут подвергаться воздействию непредсказуемой турбулентности, присутствующей в текучей среде. Феромонная коммуникация, когда феромоны выделяются в текучую среду, такую ​​как воздух или вода, является примером архитектуры, основанной на диффузии. Другие примеры этого вида транспорта включают: кальциевая сигнализация среди ячеек,[15] а также проверка кворума среди бактерий.[16]

На основе макроскопической теории[17] идеальной (свободной) диффузии импульсный отклик одноадресного молекулярного канала связи был описан в статье[18] которые определили, что импульсный отклик идеального молекулярного канала связи, основанного на диффузии, расширяется во времени. Такое временное расширение оказывает глубокое влияние на производительность системы, например, на создание межсимвольной интерференции (ISI) на принимающей наномашине.[19] Для обнаружения молекулярного сигнала, закодированного по концентрации, были предложены два метода обнаружения, названные детектированием на основе выборки (SD) и детектированием на основе энергии (ED).[20] В то время как подход SD основан на амплитуде концентрации только одного образца, взятого в подходящий момент времени в течение продолжительности символа, подход ED основан на общем накопленном количестве молекул, полученных в течение всей продолжительности символа. Чтобы уменьшить влияние ISI, была проанализирована управляемая схема молекулярной коммуникации на основе ширины импульса.[21] Работа представлена ​​в [22] показали, что можно реализовать многоуровневую амплитудную модуляцию на основе идеальной диффузии. Комплексное исследование двоичных сигналов на основе импульсов[23] и на основе носовых пазух,[24][25][26][27] Система молекулярной коммуникации, кодируемая концентрацией, также была исследована.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дж. М. Джорнет и М. Пьеробон (ноябрь 2011 г.). «Наносети: новый рубеж в коммуникациях». Коммуникации ACM. 54 (11): 84–89. Дои:10.1145/2018396.2018417.
  2. ^ Наноразмерные сети связи, Буш, С. Ф., ISBN  978-1-60807-003-9, Artech House, 2010. [1]
  3. ^ К. Рутерглен и П. Дж. Берк "Наноэлектромагнетизм: схема и электромагнитные свойства углеродных нанотрубок", Small, 5 (8), 884–906 (2009)
  4. ^ А. Э. Кертрайт, П. Дж. Боуман, Р. К. Вартейн и К. Э. Свидер-Лайонс, "Источники энергии для нанотехнологий", Международный журнал нанотехнологий, Vol. 1. С. 226–239, 2004.
  5. ^ З. Л. Ван, «К автономным наносистемам: от наногенераторов до нанопьезотроники», Современные функциональные материалы, Vol. 18. С. 3553–3567, 2008.
  6. ^ Bennewitz, R .; Crain, J. N .; Киракосян, А .; Lin, J.-L .; McChesney, J. L .; Петровых Д. Ю., Химпсель Ф. Дж. Память атомного масштаба на поверхности кремния Нанотехнологии, Vol. 13. С. 499–502, 2002.
  7. ^ Питер Дж. Берк, Шендонг Ли, Чжэнь Юй "Количественная теория характеристик нанопроволоки и антенн из нанотрубок", IEEE Transactions on Nanotechnology Vol. 5 п. 4. С. 314–334, 2006.
  8. ^ Питер Дж. Берк, Крис Рутерглен и Жен Ю, «Антенны из углеродных нанотрубок», в Proc. SPIE Int. Soc. Опт. Англ. 6328, 632806-1, 2006.
  9. ^ Б. Атакан и О. Акан, "Специальные наноразмерные сети на основе углеродных нанотрубок", IEEE Communications Magazine, Vol. 48, п. 6. С. 129–135, июнь 2010 г.
  10. ^ Дж. М. Джорнет и Ян Ф. Акылдыз, «Наноантенны на основе графена для электромагнитной наносвязи в терагерцовом диапазоне», в Proc. EUCAP 2010, Четвертая Европейская конференция по антеннам и распространению радиоволн, Барселона, Испания, апрель 2010 г.
  11. ^ Т. Накано, А. Экфорд и Т. Харагути (2013). Молекулярная коммуникация. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1107023086.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  12. ^ М. Мур, А. Эномото, Т. Накано, Р. Эгашира, Т. Суда, А. Каясуга, Х. Кодзима, Х. Сакакибара и К. Оива, "Дизайн системы молекулярной коммуникации для наномашин с использованием молекулярных двигателей" , "в Proc. Четвертая ежегодная конференция IEEE по повсеместным вычислениям и коммуникациям и семинары, март 2006 г.
  13. ^ М. Грегори и Ян Ф. Акылдыз, «Новая архитектура наносети с использованием флагеллированных бактерий и каталитических наномоторов», IEEE JSAC (Journal of Selected Areas in Communications), Vol. 28, No. 4, pp. 612–619, май 2010 г.
  14. ^ Л. Парсериса и Ян Ф. Акылдыз, "Возможности молекулярной связи для наносетей большого радиуса действия", журнал Computer Networks Journal (Elsevier), Vol. 53, No. 16, pp. 2753–2766, ноябрь 2009 г.
  15. ^ М. Т. Баррос. «Молекулярные коммуникационные системы на основе Ca2 + -сигналов: разработка и направления будущих исследований». Сети связи Elsevier Nano. vol 11, pp 103–113. 2017 г. [2]
  16. ^ «Проблема молекулярной коммуникации», Technology Review (блог Physics arXiv), 28 июня 2010 г. [3]
  17. ^ H.C. Берг (1993). Случайные прогулки в биологии, Princeton University Press, Нью-Джерси, США.
  18. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х. Муфта, "Характеристика молекулярного канала связи для наноразмерных сетей", в Proc. 3-я Международная конференция по биологическим системам и обработке сигналов (BIOSIGNALS-2010), Валенсия, Испания, 20–23 января 2010 г., стр. 327–332. [4]
  19. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х.Т. Муфта «О характеристиках молекулярной коммуникации в наносетях, кодируемой двоичной концентрацией», журнал Nano Communication Networks, Elsevier Science, Vol.1 (2010), pp. 289–300. [5]
  20. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х. Муфта, «Об обнаружении одноадресной молекулярной связи с двоичной кодировкой концентрации в наносетях», в Proc. 4-я Международная конференция по биотехнологическим системам и обработке сигналов (BIOSIGNALS-2011), Рим, Италия, 26–29 января 2011 г., стр. 446–449. [Аннотация] [. Pdf] (Статья № 74)[6]
  21. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х. Муфта, «Характеристика межсимвольной интерференции в одноадресной молекулярной коммуникации, кодируемой концентрацией», в Proc. 24-я Канадская конференция IEEE по электротехнике и вычислительной технике (IEEE CCECE-2011), Ниагара-Фолс, Онтарио, 8–11 мая 2011 г.[7]
  22. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х. Муфта, «О характеристиках многоуровневой одноадресной одноадресной молекулярной коммуникации с кодированием концентрации», в Proc. 24-я Канадская конференция IEEE по электротехнике и вычислительной технике (IEEE CCECE-2011), Ниагара-Фолс, Онтарио, 8–11 мая 2011 г.[8]
  23. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х.Т. Муфта, «Комплексное исследование одноадресной молекулярной связи с кодированием концентрации с передачей двоичных импульсов», в Proc. 11-я Международная конференция IEEE по нанотехнологиям (IEEE NANO-2011), Орегон, США, 15–18 августа 2011 г. [9]
  24. ^ M.U. Махфуз, Д. Макракис и Х.Т. Муфта, «Переходная характеристика молекулярной коммуникации, кодируемой концентрацией, с синусоидальной стимуляцией», в Proc. 4-й Международный симпозиум IEEE по прикладным наукам в биомедицинских и коммуникационных технологиях (ISABEL-2011), Барселона, Испания, 26–29 октября 2011 г. [10]
  25. ^ Ян Ф. Акылдыз, Ф. Брунетти и К. Бласкес, "Наносети: новая коммуникационная парадигма", Компьютерные сети Эльзевир Журнал, Vol. 52, п. 12. С. 2260–2279, июнь 2008 г.
  26. ^ Ян Ф. Акылдыз, и Дж. М. Джорнет, "Беспроводные электромагнитные сети с нанодатчиками", Сети наносвязи Эльзевир Журнал, Vol. 1, п. 1. С. 3–19, июнь 2010 г.
  27. ^ Ян Ф. Акылдыз и Дж. М. Джорнет, «Интернет нано-вещей», журнал IEEE Wireless Communications Magazine, Vol. 17, п. 6. С. 58–63, декабрь 2010 г.


внешняя ссылка

https://techieraza.com/