Moleküler Haberleşmede Sinyalin Yeniden Oluşturulması

Abstract

Moleküler haberleşme (molecular communication ? MC), elektriksel sinyaller yerine kimyasal sinyallerin kullanıldığı bir haberleşme yöntemidir. Mikro ölçekte vücut içinde hedefe yönelik ilaç dağıtımı gibi nanoağ uygulamalarında, makro ölçekte ise geleneksel elektromanyetik dalga temelli haberleşmenin kullanılamadığı yerlerde kullanılması önerilen bir paradigma olarak ön plana çıkmaktadır. MC sistemleri için alıcı tarafında sinyalin yeniden oluşturulması sırasında meydana gelen hataların dikkate alınması esastır. Bu proje kapsamında sinyalin yeniden oluşturulmasını baz alan MC sistem tasarımı ve yöntemlerinin geliştirilmesi ve önerilen yöntemlerin deneysel olarak doğrulanması üzerinde çalışılmıştır (İş Paketi 4 ve 6). Proje boyunca iki farklı pratik deney düzeneği ile çalışılmıştır. Alkol molekülleri salan bir püskürtücünün verici ve bunları algılayan bir sensörün alıcı olduğu deney düzeneği kullanılarak bir kanal modeli ve bir mesafe kestirim yöntemi üzerinde araştırmalar yapılmıştır. Kanal modelinde, moleküller yerine sıvı damlacıklarını bilgi taşıyıcıları olarak kabul eden yeni bir damlacık tabanlı sinyalin yeniden oluşturulması yaklaşımı önerilmiştir. Ayrıca, pratik MC sistemlerinde mesafe tahmininin türetilmesi için akışkanlar dinamiğine dayalı yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Daha sonra, püskürtücü ve sensör içeren MC haberleşme sistemi düzeneği ile iki insan arasında hapşırma/öksürme yoluyla bulaşıcı hastalıkların yayılması arasındaki benzerlikten faydalanılmıştır. İki insan arasında hava yoluyla yayılan patojenler ile bulaşıcı hastalıkların yayılma mekanizması MC perspektifi ile modellenmiştir. Bu yaklaşım genişletilerek, insanlar arasında hava yoluyla patojen bulaşmasını modellemek için epidemiyoloji, biyoloji, tıp ve akışkanlar dinamiği gibi farklı disiplinleri birleştiren bir haberleşme mühendisliği yaklaşımı önerilmiştir. Bu kapsamda önerilen mobil insan tasarsız ağı (mobile human ad hoc network - MoHANET) mimarisi, insan gruplarının mobil tasarsız ağlarla benzerliğinden yararlanır ve moleküler haberleşmeyi kullanır. Diğer deneysel çalışmada ise, pasif moleküler vericiler için sensör ağı içeren deneysel bir düzenek literatüre kazandırılmıştır. Sensör ağı tabanlı kümelenmiş lokalizasyon algoritması önerilmiş ve bu düzenek ile toplanan sinyaller kullanılarak doğrulanmıştır. Son olarak, herhangi bir saat sinyali alışverişi olmaksızın iki nano ölçekli cihaz arasındaki moleküler haberleşme ele alınmış ve bu konuda kapsamlı analizler yapılmıştır.