Bio-inspired communication theories and techniques for next-generation networks

Son günlerde mikro, makro, ve nanoölçekli iletişim teknolojilerindeki ilerlemeler araştırmacılarıbir gelecek nesil ağ vizyonu tasarlamaya teşvik etti. Bu vizyonda gelecek nesil ağmimarilerinin, kullanıcıları herhangi bir yerden, herhangi bir zaman, ve herhangi bir iletişimcihazı ile büyük miktarlardaki bilgiyi iletebilmesi ve alabilmesini olanaklı kılması beklenmektedir.Bu cihazlara örnek olarak insan vücudundaki bir nanotıp uygulamasında çalışançok kücük bir nanoalgılayıcı ve lisanssız kullanıcılar için tayf acentası olarak kullanılan birbaz istasyonu verilebilir. Bununla birlikte, gelecek nesil ağ vizyonunun gerçeklenebilmesiçözülmesi gereken ciddi zorluklar getirmektedir. Bilhassa, gelecek nesil ağ mimarilerininmerkezi kontrolü pratik değildir. Onun yerine gelecek nesil ağ mimarilerinin ölçeklenebilme,kendi kendine organize olabilme, kendi kendini uyarlayabilme ve kalımlı olabilme yeteneklerinesahip olması gerekir. Diğer taraftan doğadaki biyolojik sistemler aslen bu yeteneklere sahiptir.Örneğin bir kolonideki böcekler herhangi bir kontrol ediciye ihtiyaç duymadanyaşamsal fonksiyonları için gerekli olan görevleri ortaklaşa yerine getirirler. Ayrıca bağışıklıksistemi ve bakteri kolonileri gibi doğal nanoölçekli ağlar nanoölçekli gelecek nesil ağlariçin etkili iletişim paradigmaları geliştirmek için kullanılabilecek çoğunluk algılaması gibiinanılmaz nanoölçekli iletişim fenomenleri içermektedir. Bu nedenle doğal biyolojik sistemlergelecek nesil iletişim ağları için iletişim modeli ve teknikleri geliştirmede büyük esinkaynağı verebilir. Bu tezin amacı gelecek nesil iletişim ağları için biyolojik esinli iletişimteknikleri geliştirmek ve bu ağların bazıları için haberleşme teorik analizler sağlamaktır. Dahaaçık olarak önce doğal bağışıklık sisteminin prensiplerini kullanarak kablosuz algılayıcı ağları(KAA) için dağınık düğüm ve hız seçim (DDHS) algoritması önerilmektedir. Daha sonra,böcek kolonilerindeki uyarlamalı görev paylaşım modelini baz alarak bilişsel radyo ağları(BRA) için biyolojik esinli tayf paylaşım (BETP) algoritması verilmektedir. Arkasından,bilişsel radyo düzensiz ağları (BRDA) için bağışıklık sisteminden esinlenen evrimsel fırsatçıtayf erişim (EFTE) protokolü sunuluyor. Kablosuz ses algılayıcı ağları (KSAA) için homeostazesinli otonom (HEO) iletişim protokolü tanıtılıyor. Ardından, yem arama teorisindekibir av modelini baz alarak kablosuz algılayıcı ve araçsal aktör ağları için (KAAA) biyolojikesinli çapraz katman (BECK) iletişim ve koordinasyon protokolü tanımlanıyor. Dahasonra kesikli bağlı hareketli bilişsel radyo plansız ağlardaki enerji etkin ve tayf farkındailetişim ihtiyacı için biyolojideki yem aramadan esinlenen iletişim (BYAİ) algoritması veriliyor.Arkasından iki nanomakine arasındaki moleküler haberleşme için bir bilgi teoriselyaklaşım veriliyor. Biyokimyasal sistemlerdeki moleküler reaksiyonların stokastik modellerinikullanarak moleküler iletişimdeki noktadan noktaya, yayın ve çoklu erişim kanallarıiçin gerçekci kanal modeli ve belirlenimci kapasite ifadeleri veriliyor. Daha sonra, elektrokimyasaliletişim ile hareketli plansız moleküler nanoağar (HPMN) modellenerek analizediliyor. Nanoağlar için moleküler dizi tabanlı (MDTİ) iletişim veriliyor. Arkasından ileridekinanotıp uygulamaları için moleküler haberleşme ile vücut içi nanoağ (VNA) konsepti tanıtılıyor.Son olarak ilerideki nanoteknoloji uygulamaları için karbon nanotüp tabanlı plansız ağ (KNPA)konsepti tanımlanıyor.