Distance estimation in tabletop molecular communication
Masaüstü moleküler haberleşme sisteminde mesafe tahmini
- Tez No: 575050
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BARIŞ ATAKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 51
Özet
Mevcut elektriksel ve elektromanyetiksel sinyallere dayanan iletişim teknolojileri çeşitli uygulamalar için uygulanabilir olmasına rağmen, bu teknolojiler bazı uygulamalarda yetersizdir. Özellikle nanoteknoloji ve biyoteknolojideki gelişmeler alternatif bir haberleşme paradigmasına ihtiyaç duymaktadır. Moleküler haberleşme (MH) paradigması hem nano hem de makro ölçekte bu boşluğu doldurmak için gereken umut verici bir çözümdür. Moleküllerin bilgi taşıyıcı olarak kullanıldığı en eski haberleşme paradigmalarından biridir. Bu paradigmanın mekanizması tekhücrelilerden insanoğluna kadar tüm canlı organizmalara varlıklarını sürdürebilmek için temel oluşturmaktadır. Örneğin, MH'ın en iyi anlaşılabilir durumu beynimizdeki sinir hücreleri arasında binlerce kez meydana gelmektedir. Bu tür biyolojik aktiviteler nanomakineler arasındaki haberleşme için temel oluşturur. MH'nin gerçeklenmesi nanomakineler arasında moleküllerin gönderilmesi ve alınmasıyla gerçekleşir. Verici ve alıcı arasındaki mesafe bilgisi, MH sisteminin tasarımında zamansal senkronizasyon, iletim hızı vb. açıdan verimli bir performans sağlamak için kritik bir parametrelerden biridir. Fakat, MH üzerinde var olan çalışmaların çoğu, mesafenin önceden bilindiği varsayımına dayanmaktadır. Ek olarak, önerilen teorik metotlar ideal simülasyon ortamında doğrulanmaktadır. Ayrıca makro ölçekli pratik uygulamalar hakkında sınırlı sayıda çalışma var. Bu tezde, uçtan uca bir masa üstü MH sınama ortamı oluşturularak kimyasal sinyaller göndericiden alıcıya iletilir. Bu sınama ortamı alıcının tespit ettiği moleküler bilgileri kullanarak mesafeyi tahmin etmemizi sağlar. Tahmin algoritmalarının gelişim sürecinde moleküler rastgele hareket ilkeleri kullanıldı. Alıcı ve verici arasındaki mesafeyi tahmin etmek için tepe zamanı, korelasyon esaslı ve izafi entropi esaslı olarak adlandırılan üç farklı yaklaşım sunuyoruz. Önerilen tahmin yöntemlerinin performansı masa üstü MH sınama ortamında değerlendirilir. Önerdiğimiz yöntemlerin deneysel sonuçları tahmin hatası ve yöntemler açısından yeni potansiyel makro ölçekli MC uygulamaları geliştirmek için kullanılabilir olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Although existing communication technologies based on electrical and electromagnetic signals are applicable for a variety of applications, these technologies are insufficient in some applications. Especially, developments in nanotechnology and biotechnology require an alternative communication paradigm. Molecular communication (MC) paradigm is a promising solution needed to fill the gap in both nano- and macro- scale. It is one of the oldest communication paradigm in which molecules are used as information carrier. Its mechanism provides a basis for all living organisms from unicellular bacteria to humankind to continue their existence. For instance, the information transfer among nerve cells is accomplished via MC. These kind of biological activities inspire a base for communication between nanomachines. The realization of MC occurs by sending and receiving molecules between nanomachines. The information about distance between transmitter (Tx) and receiver (Rx) is one of the critical points to enable an efficient performance in terms of clock synchronization, transmission rate, etc. in the design of MC system. However, most of the existing works on MC are based on the assumption distance is pre-known. In addition, the proposed theoretical methods are validated using an ideal simulation environment. Furthermore, there is a limited number of studies about macroscale practical applications. In this thesis, an end-to-end tabletop MC testbed is established to transmit chemical signals from a Tx to Rx. This testbed allows us to provide an estimate about the distance using molecular information received by the Rx. In the development of the estimation algorithms, the principles of molecular random walk are used. We propose three novel approaches that are called as peak time, correlation based and relative entropy based approaches to estimate the distance between Tx and Rx for a practical MC system. The performance of the proposed estimation methods is evaluated in the tabletop MC testbed. The experimental results shows that our proposed methods present a satisfactory performance in terms of estimation error and the methods can be used to develop new potential macro-scale MC applications.
Benzer Tezler
- RSSI based position estimation in ZigBee sensor networks
ZigBee algılayıcı ağlarında AİŞG tabanlı konum algılama
FATİH İLERİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AKAR
- Angle perception on autostereoscopic displays
Autostereoskopik ekranlarda açı algısı
ERSİN KARAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN YARDIMCI ÇETİN
- Visible light positioning systems: Fundamental limits, algorithms and resource allocation approaches
Görünür ışık konumlandırma sistemleri: Temel sınırlar, algoritmalar ve kaynak tahsisi yaklaşımları
MUSA FURKAN KESKİN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN GEZİCİ
- New neurocomputational approaches for estimating road travel distances and for solving the euclidean traveling solerman problem
Karayolu uzaklıklarını kestirmek ve öklidyen gezgin satıcı problemini çözmek için yeni yapay sinir ağı tabanlı yaklaşımlar
MUSTAFA NECATİ ARAS
Doktora
İngilizce
1999
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İ. KUBAN ALTINEL
- Örten çift yıldız sistemlerinde bazı gözlemsel bağıntılar: Uzaklık tahmininde mutlak parametreler
Some empirical relations for the eclipsing binary systems: Absolute parameters in distance estimation
DERYA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Astronomi ve Uzay BilimleriAnkara ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SACİT ÖZDEMİR