Komunikacja w nanoskali

• Autorzy: Kułakowski P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2018.6.3

Warianty tytułu

EN

Nanoscale communications

• Konferencja: Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji (20-22.06.2018 ; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł stanowi przegląd najważniejszych wypracowanych dotychczas mechanizmów i technik nanokomunikacji. Przedstawiono podstawowe podejścia do rozwoju nanomaszyn i komunikacji, takie jak miniaturyzacja klasycznych urządzeń bezprzewodowych, konstruowanie nanomaszyn z pojedynczych molekuł oraz adoptowanie istniejących struktur biologicznych. Omówiono podstawy nanokomunikacji w paśmie terahercowym oraz komunikacji molekularnej. Szczegółowo scharakteryzowano proces FRET (Förster Resonance Energy Transfer) i wykorzystujące go metody szybkiej transmisji sygnału w sieciach nanomaszyn oraz techniki rutingu.

EN

The paper is a review of the most important mechanisms and techniques for nanocommunications. Three basic approaches will be presented: (a) top-down, based on miniaturization of the solutions already used in wireless communications, (b) bottomup, i.e. building nanomachines from single molecules and (c) bio-hybrid, which is based on adopting the processes known from the biology. Terahertz communications will be commented, as well as the basic mechanisms of molecular communications. The Förster Resonance Energy Transfer (FRET) will be characterised in details and the FRET-based techniques of low-delay communication and routing will be introduced.

Słowa kluczowe

PL

nanokomunikacja; komunikacja molekularna; komunikacja w paśmie THz; FRET; MIMO; ruting; zastosowania medyczne

EN

nanocommunications; molecular communications; terahertz communications; FRET; MIMO; routing; medical applications

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 6
• Strony: 163--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Kułakowski P.

• Katedra Telekomunikacji, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Bibliografia

• [1] Sundus Erbas-Cakmak, D. A. Leigh, Ch. T. McTernan, and A. L. Nussbaumer, “Artificial Molecular Machines", Chemical Reviews 2015, 115 (18), 10081-10206.
• [2] Jornet J.M., Fundamentals of electromagnetic nanonetworks in the terahertz band, PhD thesis, Georgia Institute of Technology, December 2013.
• [3] Zhong Lin Wang, Towards Self-Powered Nanosystems: From Nanogenerators to Nanopiezotronics, Advanced Functional Materials 2008, 18, 3553-3567.
• [4] Canovas-Carrasco S., A.-J. Garcia-Sanchez, F. Garcia-Sanchez and J. Garcia-Haro, Conceptual Design of a Nano-Networking Device, Sensors 2016, 16, 2104; doi:10.3390/s16122104.
• [5] Nakano T., M. J. Moore, F. Wei, A. V. Vasilakos, J. Shuai, "Molecular Communication and Networking: Opportunities and Challenges", IEEE Transaction on NanoBioscience, June 2012, vol. 11, no. 2, pp. 135-148.
• [6] Nakano T., T. Koujin, T. Suda, Y. Hiraoka, T. Haraguchi, "A locally induced increase in intracellular ca2+ propagates cell-to-cell in the presence of plasma membrane atpase inhibitors in non-excitable cells", FEBS Letters, vol. 583, no. 22, pp. 3593-3599, 2009.
• [7] Fornal B. Analiza mechanizmów komunikacji molekularnej, praca magisterska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Kraków 2014.
• [8] Nariman Farsad, H. Birkan Yilmaz, A. Eckford, Chan-Byoung Chae, Weisi Guo, "A Comprehensive Survey of Recent Advancements in Molecular Communication", IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2016, vol. 18, no. 3, pp. 1887-1919.
• [9] Gregori M., I.F. Akyildiz, "A New NanoNetwork Architecture Using Bacteria and Catalytic Nanomotors", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2010, vol. 28 no. 4, pp. 612-619.
• [10] Cobo L. C., I.F. Akyildiz, "Bacteria-based communication in nanonetworks", Nano Communication Networks 01/2010 pp. 244-256.
• [11] Akyildiz I.F., F. Brunetti, C. Blazquez, "NanoNetworking: A New Communication Paradigm", Computer Networks (Elsevier) Journal, vol. 52, pp. 2260-2279, August, 2008.
• [12] Förster T. "Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz", Annalen der Physik, vol. 437, no. 1-2, pp. 55-75, 1948.
• [13] Stryer L. "Fluorescence energy transfer as a spectroscopic ruler", Annual Review of Biochemistry, vol. 47, pp. 819-846, 1978.
• [14] Parcerisa L., I.F. Akyildiz, "Molecular Communication Options for Long Range Nanonetworks", Computer Networks (Elsevier) Journal, vol. 53, pp. 2753-2766, 2009.
• [15] Kuscu M., O. B. Akan "A Physical Channel Model and Analysis for Nanoscale Communications with Förster Resonance Energy Transfer (FRET)", IEEE Transactions on Nanotechnology, vol. 11, no. 1, pp. 200-207, January 2012.
• [16] Kuscu M., O. B. Akan "Multi-Step FRET-Based Long-Range Nanoscale Communication Channel", IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC), vol. 31, no. 12, pp. 715-725, December 2013.
• [17] Wojcik K., K. Solarczyk, P. Kulakowski, "Measurements on MIMO- -FRET nano-networks based on Alexa Fluor dyes", IEEE Transactions on Nanotechnology, May 2015, vol. 14, no. 3, pp. 531-539.
• [18] Kmiecik J., P. Kulakowski, K. Wojcik, A. Jajszczyk, Communication via FRET in Nanonetworks of Mobile Proteins, 3rd ACM International Conference on Nanoscale Computing and Communication, article no. 32, New York, USA, 28-30 September 2016.
• [19] Solarczyk K., K. Wojcik, P. Kulakowski, "Nanocommunication via FRET with DyLight Dyes using Multiple Donors and Acceptors", IEEE Transactions on NanoBioscience, April 2016, vol. 15, no. 3, pp. 275-283.
• [20] Kulakowski P., K. Solarczyk, K. Wojcik, "Routing in FRET-Based Nanonetworks", IEEE Communications Magazine, September 2017, vol. 55, no. 9, pp. 218-224.
• [21] Ambroziak S.J., L.M. Correia, R.J. Katulski, M. Mackowiak, C. Oliveira, J. Sadowski, K. Turbic, "An Off-Body Channel Model for Body Area Networks in Indoor Environments", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no. 9, p. 4022-4035, 2016.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).