Nanosíť - Nanonetwork

Část série článků o
Nanotechnologie
Dopad a aplikace
Nanomateriály
Molekulární vlastní montáž
Nanoelektronika
Nanometrologie
Molekulární nanotechnologie
Typy počítačových sítí
podle prostorového rozsahu
Klasifikace datových sítí podle prostorového rozsahu.svg

Nanonetwork nebo nanotechnologie síť je soubor vzájemně propojených nanostrojů (zařízení několik stovek nanometrů nebo několika mikrometrů nanejvýš na velikosti), které jsou schopny vykonávat pouze velmi jednoduché úkoly, jako je výpočetní technika , ukládání dat , snímání a ovládání. Očekává se, že nanosítě rozšíří možnosti jednotlivých nanomachinů z hlediska složitosti i rozsahu provozu tím, že jim umožní koordinovat, sdílet a spojovat informace. Nanosítě umožňují nové aplikace nanotechnologií v biomedicínské oblasti, výzkumu životního prostředí , vojenské technologii a aplikacích průmyslového a spotřebního zboží . Komunikace v nanoměřítku je definována v IEEE P1906.1 .

Komunikační přístupy

U nanoměřítka je třeba revidovat paradigmata klasické komunikace. Dvě hlavní alternativy pro komunikaci v nanoměřítku jsou založeny buď na elektromagnetické komunikaci, nebo na molekulární komunikaci.

Elektromagnetické

To je definováno jako přenos a příjem elektromagnetického záření ze složek na základě nových nanomateriálů . Nedávný pokrok v uhlíkové a molekulární elektronice otevřel dveře nové generaci elektronických součástek v nanoměřítku, jako jsou nanobaterie , systémy pro získávání energie v nanoměřítku , nano-paměti, logické obvody v nanoměřítku a dokonce i nanoantény. Z komunikačního hlediska budou jedinečné vlastnosti pozorované v nanomateriálech rozhodovat mimo jiné o specifických šířkách pásma pro emise elektromagnetického záření, o časovém zpoždění emise nebo o velikosti emitovaného výkonu pro danou vstupní energii.

Prozatím byly představeny dvě hlavní alternativy elektromagnetické komunikace v nanoměřítku. Nejprve bylo experimentálně prokázáno, že je možné přijímat a demodulovat elektromagnetickou vlnu pomocí nanoradia , tj. Elektromechanicky rezonující uhlíkové nanotrubice, která je schopna dekódovat vlnu modulovanou amplitudou nebo frekvencí. Za druhé, grafenové nanoantény byly analyzovány jako potenciální elektromagnetické zářiče v terahertzovém pásmu .

Molekulární

Molekulární komunikace je definována jako přenos a příjem informací pomocí molekul. Různé techniky molekulární komunikace lze klasifikovat podle typu šíření molekul v komunikaci založené na procházce, toku nebo difúzi.

V molekulární komunikaci založené na chodníku se molekuly šíří předdefinovanými cestami pomocí nosných látek, jako jsou molekulární motory . Tento typ molekulární komunikace lze také dosáhnout použitím bakterií E. coli jako chemotaxe .

V molekulární komunikaci založené na proudění se molekuly šíří difúzí ve fluidním médiu, jehož tok a turbulence jsou vedeny a předvídatelné. Hormonální komunikaci prostřednictvím proudění krve v lidském těle je příkladem tohoto typu množení. Šíření založené na toku lze také realizovat pomocí nosných entit, jejichž pohyb může být omezen v průměru podél specifických cest, přestože ukazuje náhodnou složku. Dobrým příkladem tohoto případu je feromonální molekulární komunikace s dlouhým dosahem.

V molekulární komunikaci založené na difúzi se molekuly šíří spontánní difúzí ve fluidním médiu. V tomto případě mohou molekuly podléhat pouze zákonům difúze nebo mohou být také ovlivněny nepředvídatelnou turbulencí přítomnou ve fluidním médiu. Feromonální komunikace, kdy se feromony uvolňují do fluidního média, jako je vzduch nebo voda, je příkladem architektury založené na difúzi. Mezi další příklady tohoto druhu transportu patří vápníková signalizace mezi buňkami a také snímání kvora mezi bakteriemi.

Na základě makroskopické teorie ideální (volné) difúze byla v článku popsána impulsní odezva jednosměrového molekulárního komunikačního kanálu, který identifikoval, že impulzní odezva ideálního difuzního molekulárního komunikačního kanálu prochází časovým šířením. Takové časové šíření má hluboký dopad na výkon systému, například při vytváření intersymbolové interference (ISI) na přijímajícím nanostroji. Pro detekci molekulárního signálu kódovaného koncentrací byly navrženy dvě detekční metody pojmenované jako detekce založená na vzorkování (SD) a energetická detekce (ED). Zatímco SD přístup je založen na koncentrační amplitudě pouze jednoho vzorku odebraného ve vhodném časovém okamžiku během trvání symbolu, ED přístup je založen na celkovém akumulovaném počtu molekul přijatých během celého trvání symbolu. Aby se snížil dopad ISI, bylo analyzováno schéma řízené molekulární komunikace založené na šířce pulzu. Práce prezentovaná v ukázaly, že je možné realizovat víceúrovňovou amplitudovou modulaci založenou na ideální difúzi. Rovněž byla zkoumána komplexní studie pulzního binárního a sinusového koncentračně kódovaného molekulárního komunikačního systému.

Viz také

Reference


externí odkazy