Sistema de Comunicação Molecular Multiportadora para Nanorredes Multiusuário

  • Ligia F. Borges UFPR
  • Michael Taynnan Barros University of Essex
  • Michele Nogueira UFPR / UFMG

Resumo


Os progressos em bioengenharia e nanotecnologia têm impulsionado avanços nas nanomáquinas implantáveis. A comunicação entre esses dispositivos é igualmente um requisito e um desafio de pesquisa para avançar o novo paradigma das nanorredes. Esta tese preenche as necessidades desse novo paradigma fornecendo os blocos de construção (codificação, controle de erros e controle de acesso ao meio) para as redes intracorporais. Os blocos de construção tomam a comunicação molecular como base para codificar dados através de moléculas. A hipótese central desta tese reside no poder da diversidade molecular para melhorar o desempenho da comunicação molecular com baixa complexidade. Assim, o trabalho caracteriza os componentes naturais da comunicação molecular e valida a hipótese, considerando um ambiente biológico celular emulado. Os resultados mostram que a diversidade molecular beneficia a comunicação molecular em capacidade, perda de caminho e probabilidade de erro, enfatizando as contribuições provenientes dos blocos de construção.

Referências

Akyildiz, I. F., Pierobon, M., and Balasubramaniam, S. (2019). Moving forward with molecular communication: From theory to human health applications. volume 107, pages 858–865. Proceedings of the IEEE.

Barros, M., Borges, L., Regis, C., Nogueira, M., and Loureiro, A. (2018). Internet-das-bionano-coisas: Conectando-se às nanomáquinas. In Minicursos do SBRC, pages 1–50. SBC.

Barros, M. T., Balasubramaniam, S., and Jennings, B. (2015). Comparative end-to-end analysis of ca2+-signaling-based molecular communication in biological tissues. volume 63, pages 5128–5142. IEEE Transactions on Communications.

Borges, L. F., Barros, M. T., and Nogueira, M. (2019). Explorando o potencial da molécula ip3 para a comunicação em nanorredes. In Anais do SBRC, pages 29–42. SBC.

Borges, L. F., Barros, M. T., and Nogueira, M. (2020a). Modelo de comunicação molecular multiportadora com ruído intracelular e intercelular. In Anais SBRC, pages 840–853. SBC.

Borges, L. F., Barros, M. T., and Nogueira, M. (2020b). A multi-carrier molecular communication model for astrocyte tissues. In International Conference on Communications, pages 1–6. IEEE.

Borges, L. F., Barros, M. T., and Nogueira, M. (2021a). A synchronization protocol for multiuser cell signaling-based molecular communication. In Global Communications Conference (GLOBECOM), pages 01–06. IEEE.

Borges, L. F., Barros, M. T., and Nogueira, M. (2021b). Toward reliable intra-body molecular communication: An error control perspective. volume 59, pages 114–120. IEEE Communications Magazine.

Gillespie, D. T. (1977). Exact stochastic simulation of coupled chemical reactions. J. of Physical Chemistry.

Heren, A. C., Kuran, M. Ş., Yilmaz, H. B., and Tugcu, T. (2013). Channel capacity of calcium signalling based on intercellular calcium waves in astrocytes. In International Conference on Communications, pages 792–797. IEEE.

Lavrentovich, M. and Hemkin, S. (2008). A mathematical model of spontaneous calcium (ii) oscillations in astrocytes. volume 251, pages 553–560. Journal of Theoretical Biology. Elsevier.

Nakano, T. and Liu, J.-Q. (2010). Design and analysis of molecular relay channels: An information theoretic approach. volume 9, pages 213–221. IEEE Trans. on NanoBioscience.

Nogueira, M., Borges, L. F., and Nakayama, F. (2021). Das redes vestíveis aos sistemas ciber-humanos: Uma perspectiva na comunicação e privacidade dos dados. In Minicursos do SBRC, pages 1–50. SBC.
Publicado
22/05/2023
BORGES, Ligia F.; BARROS, Michael Taynnan; NOGUEIRA, Michele. Sistema de Comunicação Molecular Multiportadora para Nanorredes Multiusuário. In: CONCURSO DE TESES E DISSERTAÇÕES - SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 41. , 2023, Brasília/DF. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2023 . p. 144-151. ISSN 2177-9384. DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc_estendido.2023.708.