Difüzyon yolu ile moleküler haberleşme modelinin birikimli dağılım fonksiyonları ile analizi


Işık İ., Işık E., Ateş A.

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, cilt.39, sa.4, ss.2353-2362, 2024 (SCI-Expanded) identifier

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 39 Sayı: 4
  • Basım Tarihi: 2024
  • Doi Numarası: 10.17341/gazimmfd.1296267
  • Dergi Adı: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi
  • Derginin Tarandığı İndeksler: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus, Academic Search Premier, Art Source, Compendex, TR DİZİN (ULAKBİM)
  • Sayfa Sayıları: ss.2353-2362
  • İnönü Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Nano boyutlu cihazlar (nano makineler) arasında yeni bir iletişim yöntemi olan Moleküler Haberleşme (MOH), son donemde literatürde artarak ilgi görmektedir. Alıcıya ulaşan moleküllerin sayısı ve molekül girişim oranı gibi faktörleri analiz etmek için çok sayıda MOH modeli kullanılmıştır. Bununla birlikte, mevcut MOH modellerinde gözlemlenen ortak bir eğilim, taşıyıcı moleküllerin difüzyon ortamı içindeki hareketini açıklamak için Normal dağılım fonksiyonunun baskın olarak kullanılmasıdır. Mevcut literatürün aksine, bu çalışma optimum performansa sahip MOH modelini belirlemek için alınan molekül sayısını dikkate alarak moleküllerin difüzyon ortamındaki hareketi için alternatif dağılım fonksiyonlarını kapsamlı bir şekilde araştırmayı amaçlamaktadır. Çalışma, literatürde kapsamlı bir şekilde araştırılan sistem ve çevresel parametrelerin iyileştirilmesine odaklanarak MOH sisteminin performansının önemli ölçüde artırılabileceğini öngörmektedir. Sonuç olarak, bu araştırma mevcut bilgi birikimine değerli iç görüler katmaya çalışmaktadır. Bu çalışmada, uç değer dağılımı (EVRND), normal dağılım (NRND), t-dağılım (TRND), genelleştirilmiş uç değer dağılım (GEVRND) ve genelleştirilmiş Pareto (GPRND) rastgele dağılım fonksiyonları, haberleşme sisteminin performansını önemli ölçüde etkileyen farklı sistem parametreleri ile karşılaştırılarak en iyi MOH modeli bulunmaya çalışılmıştır. Analizler, GPRND dağılımının en yüksek performansı, NRND dağılımının ise en kötü performansı gösterdiğini ortaya koymuştur. Literatürdeki MOH modellerinin analizinde NRND dağılımının yaygın kullanımı göz önüne alındığında, bu çalışmanın önemi bir kez daha ortaya çıkmaktadır.
Molecular Communication (MOC), a novel communication method between nano-sized devices, has gained attention in recent literature. Numerous MOC models have been utilized to analyze factors such as the number of molecules reaching the receiver and the molecule-interference ratio. However, a common trend observed in the existing MOC models is the predominant use of the Normal distribution function to describe the movement of carrier molecules within the diffusion medium. In contrast to the existing literature, this study aims to thoroughly investigate alternative distribution functions for the diffusion of molecules in the medium, taking into consideration the number of received molecules, in order to identify the MOC model with optimal performance. In this study, the performance of various distribution functions including extreme value distribution (EVRND), normal distribution (NRND), t-distribution (TRND), generalized extreme value distribution (GEVRND), and generalized Pareto distribution (GPRND) were compared using different system parameters to identify the best MOC model. The analysis revealed that the GPRND distribution exhibited the highest performance, while the NRND distribution demonstrated the lowest performance. Given the prevalent use of the NRND distribution in analyzing MOC models within the literature, the significance of this study is further underscored.