Nano Boyutlu Vücut Merkezli Kablosuz Ağların Alveolar Alanları ve İnsan Dokuları İçin Numerik Analiz

Bu makalede, insan vücudu içerisinde Terahertz (THz) elektromanyetik dalgalarının yayılımı araştırılmış ve alveolar boşlukları ve insan dokuları içindeki Nano Ölçekli Vücut Merkezli Kablosuz Ağların sistem performansının bir modeli tartışılmıştır. THz frekans bandı kablosuz iletişimde, özellikle nano ölçekli kablosuz iletişimde yeni uygulamalar sağlamaktadır. Bu makalede geliştirilen model, THz bandının kablosuz iletişimi için nano ölçek ortamında Alveoların boşluklarında ve insan dokularından yayılan EM dalgalarının toplam emilim kaybı, yol kaybı ve kapasite özelliklerini hesaplamaktadır. Gürültü seviyesi ve yol kayıplarının modellenmesine dayanarak, kanal kapasitesi de hesaplanmıştır. Sonuç olarak, Kablosuz Nano Telsiz Duyarga Ağlarının, insan vücudu üzerinden iletişim kurabildiği gösterilmektedir. Modelin sayısal analizine göre 3 iletim penceresi olan ω1 = [0.01 THz - 0.5 THz], ω2 = [0.58 THz - 0.74 THz] ve ω3 = [0.77 THz - 0.96 THz] bulunmuştur. Kablosuz Ağların THz iletişimde en uzun ve düşük geçiş penceresi olan olan 0.01 THz - 0.5 THz aralığı akçigerlerde ve kan için Nano Ölçekli Vücut Merkezli Kablosuz Ağlar evrensel nano düğüm tasarlayabilmek için modellenmiştir.

NUMERICAL ANALYSIS OF THE ALVEOLAR SPACES AND HUMAN TISSUES FOR NANOSCALE BODY-CENTRIC WIRELESS NETWORKS

This paper investigates the propagation of Terahertz (THz) electromagnetic waves inside thehuman body and discusses a model of the system performance of Nanoscale Body-Centric WirelessNetworks inside the alveolar spaces and human tissues. THz band wireless communication enables newapplications especially in nanoscale wireless communication. The model developed in this papercalculates the total absorption loss, path loss and capacity properties of EM waves propagating throughthe Alveolar Spaces and Human Tissues in nanoscale environment for THz band wirelesscommunication. Based on the modeling of noise level and path losses, the channel capacity is calculated.The results show that Wireless Nanosensor Networks (WNSNs) can communicate through the humanbody. According to the numerical analysis of the model several transmission windows which are ω1 =[0.01 THz – 0.5 THz], ω2 = [0.58 THz – 0.74 THz] and ω3 = [0.77 THz – 0.96 THz] have been foundfor Nanoscale Body-Centric Wireless Networks. The longest and lowest transmission window which is inthe range of 0.01 THz – 0.5 THz values have been analyzed for blood, plasma, RCBs and water to designuniversal nanonode for Nanoscale Body-Centric Wireless Networks at gases in lungs and blood.

___

  • 1. Abbasi, Q. H., et al. (2016), Terahertz channel characterization inside the human skin for nano-scale body-centric networks, IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 6.3, 427-434. doi: 10.1109/TTHZ.2016.2542213
  • 2. Akkas, M. A. (2016), Nano-sensor capacity and SNR calculation according to transmit power estimation for body-centric nano-communications, Wireless Systems within the Conferences on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems (IDAACSSWS), 2016 3rd International Symposium on. IEEE. doi: 10.1109/IDAACSSWS.2016.7805785
  • 3. Akkas, M. A. (2016), Terahertz Channel Modelling of Wireless Ultra-Compact Sensor Networks Using Electromagnetic Waves, IET Communications. doi: 10.1049/ietcom.2015.1202
  • 4. Akkas, M. A., Akyildiz I. F., Radosveta S. (2012), Terahertz channel modeling of underground sensor networks in oil reservoirs, Global Communications Conference (GLOBECOM), 2012 IEEE. doi: 10.1109/GLOCOM.2012.6503169
  • 5. Akyildiz I. F., Josep M. J., and Chong H. (2014), Terahertz band: Next frontier for wireless communications, Physical Communication 12, 16-32. doi: 10.1016/j.phycom.2014.01.006
  • 6. Akyildiz, I. F., Zhi S., and Mehmet C. V. (2009) "Signal propagation techniques for wireless underground communication networks." Physical Communication 2.3, 167-183. doi: 10.1016/j.phycom.2009.03.004
  • 7. Akyildiz, I., et al., (2015), The internet of bio-nano things, Communications Magazine, IEEE 53.3 32-40. doi: 10.1109/MCOM.2015.7060516. doi: 10.1109/JSAC.2010.100509 doi: 10.1109/JSAC.2010.100509
  • 8. Akyildiz, Ian F., Fernando B., Cristina, B. (2008), Nanonetworks: A new communication paradigm, Computer Networks 52.12 2260-2279. doi: 10.1016/j.comnet.2008.04.001
  • 9. Akyildiz, Ian F., Josep M. J. (2010) Electromagnetic wireless nanosensor networks." Nano Communication Networks, 1.1 3-19. doi: 10.1016/j.nancom.2010.04.001
  • 10. Bush, S. F. (2010) Nanoscale Communication Networks, Artech House.
  • 11. Couch, I. I., and W. Leon. (1994), Modern Communication Systems: principles and applications. Prentice Hall PTR.
  • 12. Demirhan K., et al. . (February 26, 2010), In vivo deep tissue imaging with long wavelength multiphoton excitation. Proc. SPIE 7569, Multiphoton Microscopy in the Biomedical Sciences X, 75692R, doi:10.1117/12.842292
  • 13. Feynman, R. P. (1960) "There's plenty of room at the bottom." Engineering and science 23.5: 22-36.
  • 14. Friis, H. T. (1946), A note on a simple transmission formula, Proceedings of the IRE, 34.5, 254-256.
  • 15. Goldsmith. (2005), A. Wireless communications, Cambridge university press.
  • 16. Goody, R. M., and Yuk L. Y. (1989), Atmospheric radiation: theoretical basis, Atmospheric radiation: theoretical basis, 2nd ed., by Richard M. Goody and YL Yung. New York, NY: Oxford University Press, 1989.
  • 17. Javed, I. T., Ijaz H. N. (2013), Frequency band selection and channel modeling for WNSN applications using simplenano, Communications (ICC), 2013 IEEE International Conference on. IEEE. doi: 10.1109/ICC.2013.6655509
  • 18. Jornet J. M, and Akyildiz I. F. (2011), Channel modeling and capacity analysis for electromagnetic wireless nanonetworks in the terahertz band, Wireless Communications, IEEE Transactions on 10.10, 3211-3221. doi: 10.1109/TWC.2011.081011.100545
  • 19. Jornet, J. M., Akyildiz I. F. (2013), Graphene-based plasmonic nano-antenna for terahertz band communication in nanonetworks, IEEE Journal on selected areas in communications, 31.12, 685-694. doi: 10.1109/JSAC.2013.SUP2.1213001
  • 20. Kleine, T., Tadao N. (2011): A review on terahertz communications research, Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 32.2, 143-171. doi: 10.1007/s10762-010-9758-1
  • 21. Llatser I., et al. (2012), Characterization of graphene-based nano-antennas in the terahertz band, 2012 6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP). doi: 10.1109/EuCAP.2012.6206598
  • 22. Llatser, I., et al. (2012) Graphene-based nano-patch antenna for terahertz radiation, Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications, 10.4, 353-358. doi: 10.1016/j.photonics.2012.05.011
  • 23. Nakano, T. et al. (2012) Molecular communication and networking: Opportunities and challenges, IEEE transactions on nanobioscience, 11.2, 135-148. doi: 10.1109/TNB.2012.2191570
  • 24. Petrov, V., D. Moltchanov, and Y. Koucheryavy. (2015), Interference and SINR in Dense Terahertz Networks, Vehicular Technology Conference (VTC Fall), 2015 IEEE 82nd. IEEE. doi: 10.1109/VTCFall.2015.7390991
  • 25. Pierobon, M., Akyildiz, Ian F. (2010) A physical end-to-end model for molecular communication in nanonetworks, Selected Areas in Communications, IEEE Journal on 28.4 602-611. doi: 10.1109/JSAC.2010.100509
  • 26. Rappaport, Theodore S.(1996), Wireless communications: principles and practice. Vol. 2. New Jersey: Prentice Hall PTR.
  • 27. Rothman, L. S., et al. (2009), The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 110.9, 533-572. doi: 10.1016/j.jqsrt.2009.02.013
  • 28. The beer-lambert law. Journal of chemical education, 1962, 39.7: 333.
  • 29. Yang K. et al. (2015), Numerical analysis and characterization of THz propagation channel for body-centric nano-communications, Terahertz Science and Technology, IEEE Transactions on 5.3, 419-426. doi: 10.1109/TTHZ.2015.2419823
  • 30. Yang, K. et al. (2016), Effects of non-flat interfaces in human skin tissues on the in-vivo tera-hertz communication channel, Nano Communication Networks, 8, 16-24. doi: 10.1016/j.nancom.2015.09.001
  • 31. Zarepour, E. et al. (2015), Reliability Analysis of Time-Varying Wireless Nanoscale Sensor Networks, the proceedings of 15th IEEE Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO), Rome, Italy. doi: 10.1109/NANO.2015.7388697 doi: 10.1109/ICC.2013.6655509
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

BİLEK REHABİLİTASYONU İÇİN DÜŞÜK MALİYETLİ BİR TAŞINABİLİR ROBOTİK CİHAZIN GELİŞTİRMESİ VE KONTROLÜ

İbrahim KARABIYIK, Ergin KILIÇ, Atilla BAYRAM

GELİŞMEKTE OLAN LAMİNER AKIŞTA MİNİ KANALLI SOĞUTUCU BLOĞUN ÇOK YANITLI TAGUCHI YÖNTEMİ KULLANILARAK OPTİMİZASYONU

MUHSİN KILIÇ, Sevgül ŞENTÜRK

Sinkrotron Işınımı: Depolama Halkasından Sert X-ışını Demet Hattına

Didem KETENOGLU

La0.7Ca0.1K0.2MnO3 BİLEŞİĞİNİN MANYETİK AKIŞKAN HİPERTERMİ UYGULAMASI

Atakan TEKGÜL

TİTREŞİM, SICAKLIK ve SES FAKTÖRLERİNİN SÜRÜCÜ PERFORMANSI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN AĞIRLIKLANDIRILMASI ve İNCELENMESİ

Şule BEKİRYAZICI, Recep EKEN, Güneş YILMAZ

ARAÇLARDA KULLANILAN EMNİYET KEMERLERİNİN KAZA ANINDA İNSAN SAĞLIĞINA OLAN OLUMSUZ ETKİLERİNİN AZALTILMASI İÇİN BİR SİSTEM GELİŞTİRİLMESİ

Reşat Oğuzhan SÜMER, Betül GÜLÇİMEN ÇAKAN, Mustafa Cemal ÇAKIR, Agah UĞUZ

FOTOVOLTAİK SİSTEMLERİN PROJELENDİRME, KURULUM VE İŞLETİLMESİNDE ÖNEMLİ FAKTÖRLER

Abdulvahap YİĞİT, NURULLAH ARSLANOĞLU, Buket Seçil EKER

Nano Boyutlu Vücut Merkezli Kablosuz Ağların Alveolar Alanları ve İnsan Dokuları için Numerik Analizi

Mustafa Alper AKKAŞ

Bir Aktivite Periyodu Sonrası Farklı Giysilerin Termofizyolojik Konfor Özellikleri

Esra TAŞTAN ÖZKAN, BİNNAZ KAPLANGİRAY, UFUK ŞEKİR

Metasezgisel Yaklaşımlarla Eviricilerde Harmonik Eliminasyonu

Fahri VATANSEVER, Yiğit Çağatay KUYU