معماری ارتباطات شبکه های نانو: مدل سازی و کارکردها (nano networks) مهندسی میکرو _نانو الکترونیک (نانو مخابرات)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)



نکته : برای بهره برداری از ویژگی های مختلف دستگاه های نانو ، ما باید با استفاده از یک معماری مناسب ، مجموعه ای از دستگاه های نانو را در یک شبکه کامل نانو مدیریت و کنترل کنیم. 


در کل میتوانالگوی ارتباطات نانو در معماری نانو مخابرات (nano networks)به بخش های زیر تقسیم نمود: 

 ،مدل های نانو آنتن ها ، مدل سازی کانال ها؛ تکنیک مدولاسیون ،فرستنده ؛ گیرنده  ؛ کنترل دسترسی متوسط ؛ مصرف انرژی 

ارتباط بین دستگاههای نانو یک چالش اساسی است که مربوط به توسعه نانو آنتن ها و گیرنده های الکترومغناطیسی مربوطه است. کاهش اندازه آنتن سنتیبه صدها نانو متر منجر به فرکانس عملکردهای بسیار بالا میشود . در فرکانس های باند THz ، پهنای باند بسیار بزرگ موجود منجر به از بین رفتن مسیر بسیار بالاتر از باندهای فرکانس پایین تر میشود .نانو آنتن را می توان از مواد فلزی مانند نقره ، آلومینیوم، کروم  ، طلا و مس تهیه کرد و یا می توان از مواد جدید مانند CNTs و گرافن تهیه کرد ، که انتخابی جذاب برای آنتن های نانو است. اینکه با استفاده از گرافن برای ساخت آنتنها می توان اندازه و محدودیت های ارتباطی را برطرف کرد.

علاوه بر این ، فرکانس رزونانس  نانو آنتن ها بر اساس گرافن می تواند تا دو مرتبه بزرگتر از آنتن های نانو آنتن های ساخته شده با سایر مواد باشد.


در شبکه های نانو ، کانال باند THz پهنای باند بزرگی را ارائه می دهد ، که نتیجه آن بسیار زیاد نرخ بیت ، زمان انتقال بسیار کوتاه و حداقل احتمال برخورد است. اگرچه قدرت انتقال کمنانو گیرنده ها ، از بین رفتن زیاد مسیر در کانال THz و انرژی محدود دستگاه های نانو ، استفاده از پروتکل MAC برای تنظیم رفتار لینک ، ترتیب دسترسی به کانال و هماهنگی انتقال بین نانو ماشین ها الزامی است.

مقیاس پذیری قابلیت یک سیستم برای انجام تعداد فزاینده ای از وظایف است. در صورت افزودن منابع ، یک سیستم مقیاس پذیر محسوب می شود. یک سیستم شبکه نانو(nano networks)  وقتی عملکرد خود را بعد از افزودن دستگاههای نانو با عملکردهای محاسباتی اضافی بهبود بخشد ، مقیاس پذیر است. یک سیستم شبکه نانو وقتی به موقعیت های بزرگ اعمال می شود (به عنوان مثال ، یک مجموعه داده ورودی بزرگ ، تعداد زیادی از خروجی یا تعداد زیادی از دستگاه ها و دستگاه های شرکت کننده در نانو) کارایی و کاربردی دارد .اگر سیستم با افزایش مقدار شکست بخورد ، یک سیستم مقیاس پذیر  نخواهد بود . یکپارچگی کاملاً بین دستگاه های نانو تا به امروز ساخته نشده است) کاملاً . در نتیجه ، بسیاری از راه حلهای توسعه یافته نمی توانند به طور تجربی تایید شده است. با این حال، ابزار شبیه سازی بسیار پیشرفته برای اعتبار سنجی جزئی از مدل های تحلیلی در دسترس هستند.

در سیستم nano network محدودیت های انرژی  دستگاه های نانو نیاز به سیستم برداشت انرژی  در مقیاس نانو دارد ، جایی که انرژی از منابع خارجی گرفته می شود و برای عملیات مداوم ذخیره می شود.مقدار انرژی قابل ذخیره در باتری های نانو بسیار کم است.در نتیجه ، دستگاه های نانو تنها با یک بار شارژ باتری می توانند یک کار بسیار ساده را انجام دهند. شارژ دستی یا جایگزینی باتری های دستگاه های نانو غیرممکن است ، بنابراین سیستم های جدید برداشت محصول نانو سیستم Nano network توسعه یافته تر میشوند .

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)