MOLEKÜL BOZUNMASININ DİFÜZYON İLE HABERLEŞME SİSTEMLERİNİN VERİ HIZINA ETKİSİ

Benzer belgeler
NANO AĞLARDA DİFÜZYON İLE HABERLEŞME ÜZERİNE GELİŞTİRİLMİŞ MODELLEMELER

Nano Ağlarda Difüzyon ile Haberleşme Üzerine Geliştirilmiş Modeller

NANO AĞLARDA DİFÜZYON İLE HABERLEŞME ÜZERİNE GELİŞTİRİLMİŞ MODELLER

Ali Akkaya. 05 Şubat 2015

Nanoağlar ve Moleküler Haberleşme Teknikleri

RİBOZOM YAPI, FONKSİYON BİYOSENTEZİ

HÜCRE SİKLUSU. Hücrenin bir bölünme sonundan diğer ikinci bölünme sonuna kadar geçen devrine hücre siklusu adı verilir.

Teori (saat/hafta) Laboratuar (saat/hafta) BES BAHAR

BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR

DERS BİLGİLERİ Ders Kodu Yarıyıl T+U Saat Kredi AKTS

b. Amaç: Gen anatomisi ile ilgili genel bilgi öğretilmesi amaçlanmıştır.

KABLOSUZ İLETİŞİM

KABLOSUZ İLETİŞİM

İnsan vücudu ve yaşamsal bulgular

İletişim Ağları Communication Networks

Gezgin iletişim sistemlerindeki temel kavramların verilmesi. Güncel Kablosuz haberleşme sistemleri hakkında bilgi sahibi olunması.

Doç.Dr. M. Mengüç Öner Işık Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

İletişim Ağları Communication Networks

EET349 Analog Haberleşme Güz Dönemi. Yrd. Doç. Dr. Furkan Akar

4. ZORUNLULUK: Zorunlu 5. EĞİTİM ELEMANLARI: Prof. Dr. Erhan KIZILTAN 6. SÜRE: 25 saat

P u, şekil kayıpları ise kanal şekline bağlı sürtünme katsayısı (k) ve ilgili dinamik basınç değerinden saptanır:

Elektrolimünenz ve Termografik yöntemlerine Teorik bir bakış

AVRASYA ÜNİVERSİTESİ

DENEY 5: GENLİK KAYDIRMALI ANAHTARLAMA (ASK) TEMELLERİNİN İNCELENMESİ

Yayılı Spektrum Haberleşmesinde Kullanılan Farklı Yayma Dizilerinin Boğucu Sinyallerin Çıkarılması Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Ö Z G E Ç M İ Ş. 1. Adı Soyadı: Mustafa GÖÇKEN. 2. Doğum Tarihi: 12 Haziran Unvanı: Yrd. Doç. Dr. 4. Öğrenim Durumu: Ph.D.

ELK 318 İLETİŞİM KURAMI-II

Chapter 6 Digital Data Communications Techniques

Plazma İletiminin Optimal Kontrolü Üzerine

KABLOSUZ ALGILAYICI AĞLAR VE GÜÇ TÜKETİMİNİN İNCELENMESİ

DENEY NO : 6 DENEY ADI

Mobil ve Kablosuz Ağlar (Mobile and Wireless Networks)

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Yrd. Doç. Dr. Ertuğrul BAŞAR

DERS BİLGİLERİ. Ders Kodu Yarıyıl D+U+L Saat Kredi AKTS FİBER OPTİK EE 426 7/

Şekil 5-1 Frekans modülasyonunun gösterimi

Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü Haziran 2013

HABERLEŞMENIN AMACI. Haberleşme sistemleri istenilen haberleşme türüne göre tasarlanır.

YAKLAŞIM SENSÖRLERİ (PROXIMITY) Endüktif, Kapasitif ve Optik Yaklaşım Sensörleri

MEMBRAN FARKLILAŞMALARI I-SERBEST YÜZEY FARKLILAŞMALARI

PROKARYOTLARDA GEN EKSPRESYONU. ve REGÜLASYONU. (Genlerin Gen Ürünlerine Dönüşümünü Kontrol Eden Süreçler)

GERİBESLEME VE OSİLATÖR DEVRELERİ

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ

DÖNEM 1 4. DERS KURULU 1. İSİM 1) TANIMI

İletişim Ağları Communication Networks

Dersin Amacı. Başlıca hücresel sinyal yolaklarının öğrenilmesi Sinyal yolaklarının işlevleri hakkında bilgi sahibi oluynmasıdır.

Temel Mikroişlemci Tabanlı Bir Sisteme Hata Enjekte Etme Yöntemi Geliştirilmesi. Buse Ustaoğlu Berna Örs Yalçın

DENEY 8: SAYISAL MODÜLASYON VE DEMODÜLASYON

Sezin Yıldırım, Özgür Ertuğ

BÜROLARDA İLETİŞİM YÖNETİMİ

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

Kablosuz Algılayıcı Ağlarda Düğüm Sayılarının Mobil Baz İstasyonu İyileştirmesi Üzerine Etkisi

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Gezgin Etmen Sistemlerinin Başarım Ölçümü: Benzetim Tekniği

İSTANBUL MEDENİYET ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ(TÜRKÇE) 4 YILLIK DERS PLANI

TURBO KODLANMIŞ İŞARETLERDE SEYİRME ETKİSİNİ AZALTAN YAKLAŞIMLAR (*)

Ders Tanıtım Formu. Temel İşlemler Laboratuarı

Computer Networks 4. Öğr. Gör. Yeşim AKTAŞ Bilgisayar Mühendisliği A.B.D.

Şartlı Olasılık. Pr[A A ] Pr A A Pr[A ] Bir olayın (A 1 ) olma olsılığı, başka bir olayın (A 2 ) gerçekleştiğinin bilinmesine bağlıysa;

Optik Haberleşme Sistemleri (EE 406) Ders Detayları

II-TUTUCU BAĞLANTILAR =Anchoring junction

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERS TANIM VE UYGULAMA BİLGİLERİ

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı MULTIPLE ANTENNAS. Hazırlayan: Temel YAVUZ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

GOÜ TIP FAKÜLTESİ DÖNEM I II. KURUL

Veri İletişimi, Veri Ağları ve İnternet

Güç Spektral Yoğunluk (PSD) Fonksiyonu

İşaret ve Sistemler. Ders 1: Giriş

Yeni Nesil Optik ve Elektronik Malzemeler: Tasarım Sentez ve Uygulamalar

Bölüm V Darbe Kod Modülasyonu

Öğr.Gör.Volkan ALTINTAŞ

Online teknik sayfa. WTT190L-A3532 PowerProx MULTITASK FOTOSELLER

SU ALTI AKUSTİĞİ TEMELLERİ & EĞİTİM FAALİYETLERİ

TIP 103 HÜCRE DERS KURULU 3.KURUL 1. HAFTA. 13 Şubat 2019 Çarşamba

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

EEM HABERLEŞME TEORİSİ NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Aşağı Link MC-CDMA Sistemlerinde Kullanılan PIC Alıcının EM-MAP Tabanlı Olarak İlklendirilmesi

Doğrudan Dizi Geniş Spektrumlu Sistemler Tespit & Karıştırma

MATEMATİĞİN GEREKLİLİĞİ

KABLOSUZ İNTERNET (WİRELESS) BAĞLANTISININ BİTKİLER ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ.

Şifrebilimde Yapay Sinir Ağları

ÇEŞİTLİ ERBİYUM KATKILI FİBER YÜKSELTEÇ KONFİGÜRASYONLARI İÇİN KAZANÇ VE GÜRÜLTÜ FAKTÖRÜNÜN İNCELENMESİ

Optik Modülatörlerin Analizi ve Uygulamaları Analysis of the Optical Modulators and Applications

Hücrelerarası İletişim ve Haberleşme

1-Tanım: Elektrik Yük, Elektrik Kuvvet, Elektrik Alan, Elektrik Potansiyel Ve Potansiyel Enerji, Kapasitansın öğretilmesi.

Eczacılık Tarihi (1 0 2)

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI

ADIM ADIM YGS-LYS 27. ADIM HÜCRE 4- HÜCRE ZARINDAN MADDE GEÇİŞLERİ

RÖNTGEN FİZİĞİ 5 X-ışınlarının özellikleri, kalitesi ve kantitesi. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

Çoğul Ortam Akıtma Platformlarında, Uçbirimlerdeki Fonksiyonel İşlemlerin Bulut Bilişim (Cloud Computing) Hizmetine Çekilmesi Projesi

BİLİŞİM SİSTEMLERİNİN PRENSİPLERİ

İSTANBUL MEDENİYET ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ(TÜRKÇE) 4 YILLIK DERS PLANI

YAVUZ BOĞAÇ TÜRKOĞULLARI

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA 1 UYGULAMA FİNAL PROJESİ

Frekans Seçici Kanallarda Çalışan Yukarı Link MC-CDMA Sistemleri için EM Tabanlı Birleşik Bilgi Sezim ve Kanal Kestirim Yöntemi

SEYİT AHMET İNAN, İZZET KARA*, ARİF KOYUN**

ULUSLARARASI SCI / SCI-Expanded KAPSAMINDAKİ DERGİLERDEKİ MAKALELER. Yayın NO. Yazarlar Başlık Dergi Adı Yıl

ER Golgi Lizozom Yönünde Vezikül Trafiği

Optik Filtrelerde Performans Analizi Performance Analysis of the Optical Filters

Transkript:

1 MOLEKÜL BOZUNMASININ DİFÜZYON İLE HABERLEŞME SİSTEMLERİNİN VERİ HIZINA ETKİSİ F. Nur KILIÇLI, Tuna TUĞCU Boğaziçi Üniversitesi, NetLab 15

İçerik 2 Giriş Difüzyonla Haberleşmenin tanımı Sistem Modeli Moleküler Bozunma Benzetim Sonuçları Analitik Formüller Performans Değerlendirmesi Sonuçlar ve Gelecek Çalışmalar

Nano Ekibi (Boğaziçi Üniversitesi) 3 Tuna Tuğcu M. Şükrü Kuran H. Birkan Yılmaz Gaye Genç Ali Akkaya A. Cem Heren Burcu Tepekule F. Nur Kılıçlı Ekip, nano ağlar ile ilgili teorik altyapı oluşturmak üzere Tübitak ve BAP destekli projeler üzerinde çalışmakta.

Giriş 4 Nano ağlar: İnsanlar tarafından nano ölçekteki sistemlere uygun fiziksel prensipler kullanılarak tasarlanmış iletişim sistemleridir. (IEEE 10.09.2012) Bir sistemin nano ağ sayılabilmesi için bir veya birden fazla bileşeninin nano ölçekte* olması yeterlidir. Haberleşmede elektromanyetik, akustik, ısı veya molekül dalgaları kullanılabilmektedir. İyon imleşimi, mikrotübül ağlar, difüzyon ile haberleşme... * Nano ölçek < 100 nm.

Difüzyon ile haberleşme (DiH) 5 Taşıyıcı moleküllerin difüzyon yoluyla alıcı ve verici arasında iletilmesi ile bilgi aktarılması işlemidir.

DiH Kodlama&İletim 6 Kesecik ile zarın birleşmesi ile moleküllerin hücre dışına iletimi Keseciklerin hücre zarına taşınması Taşıyıcı moleküllerin yapı taşlarından sentezlenmesi Taşıyıcı bir kesecik üretilmesi

DiH İlerleme 7 Taşıyıcı moleküller ortamda Brown hareketine göre ilerlerler. Brown hareketi, rastgele ve hiçbir düzenli kurala uygun olmayarak yapılan harekettir. r = ( x, y, z) σ = 2*D* t x ~ N(μ,σ) D = Kb*T/b Temel belirleyiciler ortamın ve üzerinde ilerleyen molekülün kayganlık, akışkanlık, vb. özellikleridir. Kb: Boltzmann sabiti T: sıcaklık b: sürtünme katsayısı D: difüzyon katsayısı t: sembol süresi

DiH Algılama&Kod Çözme 8 Taşıyıcı moleküller alıcı hücrenin reseptörleri yardımıyla algılanır. Algılama Algılanan bu moleküllerin anlamlı bir bilgiye dönüştürülmesi, kullanılan modülasyon tekniğine göre değişir. Kod Çözme

Sistem Modeli 9 Taşıyıcı moleküller Brown hareketi kurallarına göre ortamda ilerlerler: Kodlama tekniği olarak ikili Yoğunluk Farkıyla Kodlama (iyfk) kullanılmaktadır: «1» için N molekül, «0» için 0 molekül gönderilir. Algılanan molekül sayısı τ ile kıyaslanılır, τ dan büyükse «1», küçükse «0» olarak çözümlenir.

Semboller Arası Girişim (SAG) 10 Difüzyon ile dağılan moleküllerin rastgele hareketi, SAG a sebebiyet vermektedir. SAG ise hatalı bilgi iletimine yol açmaktadır. DiH sistemlerinin en büyük sorunlarından biri olan SAG a çözüm olarak bozunma özelliğine sahip molekül kullanımı. Çoğu biyolojik molekülün zamanla yapısında meydana gelen değişiklikler dolayısıyla ortamdaki derişimi azalmaktadır.

Moleküler Bozunma 11

Moleküler bozunma kullanılan DiH 12

Moleküler bozunma benzetimleri 13 Alıcı-verici arasında 10,000 bit gönderilerek bozunmanın DiH sistemlerine etkisi gözlemlendi.

Moleküler bozunmanın etkileri - 1 14 Sonraki sembol sürelerine kalan molekül miktarı yarılanma ömrüyle ters orantılıdır. SAG ciddi şekilde azaldığı içim gönderilen bit-alınan bit tahminleri de iyileşmektedir.

Moleküler bozunmanın etkileri - 2 15 ROC eğrilerinin y- eksenine ve y=1 doğrusuna yakınlığı testin doğruluk oranının yüksek olduğunu gösterir. Kırmızı çizgiye daha yakın eğriler için oğruluk oranı daha düşüktür.

Analitik formüller 16 Taşıyıcı molekülün bozunmadan alıcı hücreye varma ihtimali: Alıcı hücreye varan taşıyıcı molekül miktarı:

Analitik formüller 17 İletilen sinyalin doğru veya hatalı çözümlenme ihtimalleri:

Analitik formüller 18 Ortak bilgi, kanal kapasitesi ve veri hızının hesaplanması:

Sembol süresinin veri hızına etkisi 19 (a) Yarılanma ömrü 512 milisaniye (b) Bozunmayı dikkate almayan sistem

Bozunma ve uygun veri hızı değerleri 20 Daha uzun mesafelerde en büyük veri hızı değerleri azalmaktadır. Veri hızını enbüyükleyen belirli yarılanma ömrü değerleri vardır.

Bozunmanın veri hızına etkisi - 1 21 Mesafe arttıkça elde edilen veri hızı oranı azalmaktadır. Yarılanma ömrü çok küçük moleküller kullanıldığında veri hızı değerleri olumsuz etkilenmektedir.

Bozunmanın veri hızına etkisi - 2 22 Mesafe arttıkça elde edilen veri hızı oranı azalmaktadır. Özellikle uzun mesafelerde, ideal yarılanma ömrü seçilimi veri hızını 10 katına çıkarabilmektedir.

Sonuçlar 23 Literatürdeki çoğu çalışmadan farklı olarak belirli bir süre sonra deforme olan moleküllerin kullanıldığı, gerçeğe daha yakın bir model ayrıntılı bir şekilde betimlenmiştir. Bu modelin SAG, hatalı çözümleme ve veri hızı üzerindeki etkileri gösterilmiştir. Uygun yarılanma ömrü seçiliminin veri hızını ciddi boyutlarda artırdığı görülmüştür.

Gelecekte yapılabilecek çalışmalar 24 Bu doğal olgunun haberleşmede harcanan enerji, taşıyıcı moleküllerin alıcıya varma süreleri, gibi iletişimin diğer önemli ölçevleri üzerindeki etkilerini gözlemlemek. Moleküler boyuttaki diğer haberleşme tekniklerinin (iyon imleşimi, mikrotübül ağlar, hücre çıkıntıları kullanarak iletişim, vs.) incelenmesi ve nano ağlarda haberleşme için biyoloji literatüründe yeni yöntemlerin araştırılması.

25 Sorularınız?

26 Kaynaklar - I.F. Akyildiz, F. Brunetti, C. Blazquez, Nanonetworks: a new communication paradigm, Computer Networks (Elsevier) Journal 52 (12) (2008) 2260 2279. - G. Genc, H. B. Yilmaz, and T. Tugcu, Reception enhancement with protrusions in communication via diffusion, in Communications and Networking (BlackSeaCom), 2013 First International Black Sea Conference on, pp. 89 93. IEEE, 2013. - M. S. Kuran, H. B. Yilmaz, and T. Tugcu, A tunnel-based approach for signal shaping in molecular communication, in Communications Workshops (ICC), 2013 IEEE International Conference on, pp. 776 781. IEEE, 2013. - A. C. Heren, F. N. Kilicli, G. Genc, and T. Tugcu, Effect of messenger molecule decomposition in communication via diffusion, in Nanoscale Computing and Communication (NANOCOM), 1st ACM International Conference on. ACM, 2014. - G. M. Cooper and R. E. Hausman, The cell. Sinauer Associates Sunderland, 2000. - A. C. Heren, Effects of Messenger Molecule Degradation in Molecular Communication via Diffusion, Master s thesis, Bogazici University, Turkey, 2014. - M. S. Kuran, H. B. Yilmaz, T. Tugcu, B. Özerman Energy model for communication via diffusion in nanonetworks Nano Communication Networks 1 (2010) 86 95 Conference on, IEEE - B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter, Molecular Biology of the Cell, 5th edition, Garland Science, 2007.