A nanomachine is a device whose components are in nanoscale, and can perform only
simple tasks. However, nanomachines can cooperate with each other and form up a
nanonetwork to achieve more complex tasks. Free diffusion based molecular
communication is one of the information transport methods that are employed among
these nanomachines. In contrast with the traditional communication techniques where
electromagnetic waves are employed as information carriers for the communications,
here the molecules are used as information carriers. As a general scenario, a sender
nanomachine encodes the information into the information molecules and then releases
them in a fluidic medium. These information molecules propagate in the medium
according to Fick’s laws of diffusion, and then are received by the receiver nanomachine
where their information will be decoded. The main disadvantage of using free diffusion
is the fact that the number of information molecules that can reach to the destination
falls down drastically as the distance between the sender and receiver nanomachines
increases. In this thesis, a repeater nanomachine (i.e., relay node) is introduced to the
scenario discussed above, which is positioned between the sender and receiver
nanomachines, and its responsibility is to get the weakened molecular signal sent by the
sender, and repeat it by releasing the same molecular signal in the medium. According to
the numerical analysis and the results, employing a relay node can increase the signal
strength and increase the number of molecules that can reach to the receiver, while the
total number of molecules available for communication is held constant.
ÖZ:
Bir nanomakine, parçaları nano ölçekte olan ve sadece basit isler yapabilen bir cihazdır.
Ancak, nanomakineler isbirligi yapıp daha karmasık isler yapmak için bir nano ag
olusturabilirler. Nanomakineler arasında iletisim için kullanılan metodlardan biri
moleküllerin serbest difüzyonudur. Bu teknikte, elektromagnetik dalgaların kullanıldıgı
alısılmıs iletisim tekniklerinin aksine, bilgi tasıyıcı olarak moleküller kullanılmaktadır.
Genel olarak, gönderici bir nanomakine bilgiyi moleküllere kodlayıp molekülleri sıvı bir
ortama bırakır. Moleküller Fick kanununa göre yayılıp bir alıcı nanomakine tarafından
alınır. Serbest difüzyonun en büyük dezavantajı hedefe ulasabilen bilgi moleküllerinin
sayısının hedefin uzaklıgının artmasıyla çok fazla azalmasıdır. Bu tezde, kaynak ve
hedef arasında tekrarlayıcı (aktarıcı) bir nanomakine kullanılması arastırılmıstır. Bu
makinenin görevi, zayıflayan moleküler sinyalin tekrar moleküller bırakmak suretiyle
güçlendirmektir. Numerik analizlere göre terkrarlayıcı bir nanomakine kullanılması
sinyal gücünü, toplam molekül bütçesi de gözönünde bulunduruldugunda, hedefte
arttırmaktadır.
