KR20150079357A - 분자 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

분자 통신 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150079357A
KR20150079357A KR1020140024382A KR20140024382A KR20150079357A KR 20150079357 A KR20150079357 A KR 20150079357A KR 1020140024382 A KR1020140024382 A KR 1020140024382A KR 20140024382 A KR20140024382 A KR 20140024382A KR 20150079357 A KR20150079357 A KR 20150079357A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molecular
molecules
time
medium
communication system
Prior art date
Application number
KR1020140024382A
Other languages
English (en)
Inventor
조동호
이정만
민태홍
임진택
이혁준
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Publication of KR20150079357A publication Critical patent/KR20150079357A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

매질을 통해 확산 이동하는 분자를 이용하여, 정보를 송수신하는 분자 통신 시스템 및 방법이 개시된다. 일실시예에 따른 분자 통신 시스템은, 소정의 송출 시점에 복수의 분자를 상기 매질로 송출하는 분자 송신기 및 상기 분자 송신기로부터 송출되고 상기 매질을 통해 이동한 상기 복수의 분자를 수신하는 분자 수신기를 포함하되, 상기 분자 수신기는, 상기 복수의 분자 중 적어도 일부의 분자의 수신시간을 기록하고, 상기 수신시간을 기초로 상기 송출 시점을 추정하는 분자 송수신 동기화부를 포함할 수 있다.

Description

분자 통신 시스템 및 방법{MOLECULAR COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 분자 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 매질을 통해 확산 이동하는 분자를 이용하여 정보를 송수신하는 분자 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 사물 인터넷(Internet of Things)의 부각으로 인하여, 사물 인터넷과 스마트 디바이스와의 연동이 이루어지고 있고, 이를 통해 주변 센서로부터의 정보 수집 및 가공 제어하는 다양한 시도가 이루어지고 있다. 또한, 사물 인터넷을 통해 다양한 타입의 사물, 센서 및 디바이스가 상호작용하며 형성된 네트워크는 우리에게 향상된 삶을 제공한다.
이 때, 다수의 디바이스를 연동시키는 방법은 멀티 프로토콜 기능을 제공함으로써 이루어지고 있다. 다수의 디바이스를 연동시키는 방법과 관련하여, 선행기술인 한국공개특허 제2007-0009855호(2007.01.19 공개)에는 다양한 스마트홈 프로토콜에 대하여 호환되는 멀티 프로토콜 기능을 제공하는 방법이 개시되어 있다.
하지만, 단말의 개수가 증가함에 따라 발생하는 충돌과 간섭이 상당히 크며 이는 각 단말의 성능에 악영향을 주고, 전체 네트워크의 성능을 열화 시킨다는 문제가 있다. 따라서, 많은 단말이 존재하는 환경에서 네트워크의 성능을 최적화할 수 있는 새로운 네트워크 구조에 대한 분석이 필요하다.
이러한 새로운 네트워크의 일 예로서, 생체 모방 네트워크(Bio-inspired Network)는 정보의 전송 효율 및 전력 소모를 최적화 시킬 수 있다는 관점에서 새롭게 떠오르고 있다. 자연에 존재하는 생물군집들의 행태를 관찰하고 모방함으로써, 용량, 전력소모 등 다양한 측면에서 최적인 네트워크를 찾을 수 있기 때문이다.
특히, 한국공개특허 제2007-7006578호(2007.03.22 공개)와 같이, 자연에 존재하는 네트워크를 모방하여, 분자 단위로 정보를 전달하는 분자 통신 기반 네트워크에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 분자 통신은 저전력 통신이 가능하다는 점과 인체 적응력이 높다는 장점을 가지고 있다.
하지만, 분자 통신에서는 분자의 확산을 이용하여 정보를 전달하기 때문에, 분자 통신의 전파속도가 전자기파 통신의 전파속보에 비하여 느리다는 단점이 있다. 또한, 분자의 확산을 통하여 정보가 전달되기 때문에, 수신기는 이 정보가 언제 보내진 정보인지 정확히 파악하기 힘들다는 문제도 있을 수 있다.
특허문헌 1: 한국공개특허 제2007-0009855호(2007.01.19 공개) 특허문헌 2: 한국공개특허 제2007-7006578호(2007.03.22 공개)
본 발명의 일 실시예는, 분자 통신 시스템의 수신기에서, 송신기로부터 송출된 복수의 분자의 송출 시점을 추정하여, 송신기에서 전송한 정보를 정확하게 복호화(decoding)할 수 있도록 하는 분자 통신 시스템 및 방법을 제공한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른, 매질을 통해 확산 이동하는 분자를 이용하여, 정보를 송수신하는 분자 통신 시스템은, 소정의 송출 시점에 복수의 분자를 상기 매질로 송출하는 분자 송신기, 및 상기 분자 송신기로부터 송출되고 상기 매질을 통해 이동한 상기 복수의 분자를 수신하는 분자 수신기를 포함하되, 상기 분자 수신기는, 상기 복수의 분자 중 적어도 일부의 분자의 수신시간을 기록하고, 상기 수신시간을 기초로 상기 송출 시점을 추정하는 분자 송수신 동기화부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로전환밸브는, 상기 분자 송수신 동기화부는, 상기 수신시간의 평균 및 분산을 산출하고, 상기 수신시간의 분산을 기초로 상기 복수의 분자의 평균 전파시간을 산출하고, 상기 수신시간의 평균에서 상기 평균 전파시간을 뺀 시각을 상기 송출 시점으로 추정할 수 있다.
일실시예에 따른, 매질을 통해 확산 이동하는 분자를 이용하여, 정보를 송수신하는 분자 통신 방법은, 소정의 송출 시점에 복수의 분자를 상기 매질로 송출하는 단계, 상기 매질을 통해 이동한 상기 복수의 분자를 수신하는 단계, 상기 복수의 분자 중 적어도 일부의 분자의 수신시간을 기록하는 단계, 및 상기 수신시간을 기초로 상기 송출 시점을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 송출 시점을 추정하는 단계는, 상기 수신시간의 평균 및 분산을 산출하는 단계, 상기 수신시간의 분산을 기초로 상기 복수의 분자의 평균 전파시간을 산출하는 단계, 및 상기 수신시간의 평균에서 상기 평균 전파시간을 뺀 시각을 상기 송출 시점으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 분자 송신기의 분자 송출과, 분자 수신기의 분자 수신 간의 싱크를 맞춤으로써, 분자 송신기로부터 송신한 정보를 정확하게 복호화할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 분자 통신 시스템의 개념을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 일실시예에 따른 분자 통신 방법을 보여주는 순서도.
도 3은 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 송신기를 이용하여 전달하는 정보를 부호화하는 방법을 나타낸 도면.
도 4는 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 송신기에서 송출한 분자의 위치에 대한 확률 분포를 나타낸 도면.
도 5는 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 송신기에서 송출한 분자의 전파시간에 대한 확률 분포를 나타낸 도면.
도 6은 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 통신 시스템 및 방법에 있어서의 심볼 오류 확률을 나타낸 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 통신 시스템(100)의 개념을 설명하기 위한 개략도이다. 도 1의 분자 통신 시스템(100)은, 분자 송신기(120) 및 분자 수신기(140)를 포함하여, 이들 구성 사이에는 확산 계수 D를 갖는 매질이 소정의 유속 v로 흐르고 있다.
분자 송신기(120)는 분자(10)를 이용하여 정보를 송신할 수 있다. 여기서 이용되는 분자(10)는, 복수의 분자이며, 하나의 종류로 구성될 수도 있고, 서로 다른 복수의 종류로 구성될 수도 있다. 일 실시예에 따른 분자 송신기(120)는, 소정의 송출 시점에 복수의 분자(10)를 매질로 송출할 수 있다. 분자 송신기(120)는 분자 공급부(122), 분자 정보 부호화부(124) 및 분자 방출부(126)를 포함할 수 있다.
분자 공급부(122)는 분자를 생성하거나, 외부로부터 분자를 공급받을 수 있다. 또한, 분자 정보 부호화부(124)는 전송하고자 하는 정보를 분자를 이용하여 부호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 분자 정보 부호화부(124)는 전송하고자 하는 정보에 따라 송출하는 분자의 종류, 수 및 송출시점 중 적어도 하나를 결정하고, 결정된 조건에 맞는 분자를 적절히 전송함으로써 정보를 전송할 수 있다. 또한, 분자 방출부(126)는 분자 정보 부호화부(124)에 의해 부호화된 분자(10)를 분자 송신기(120)의 외부, 즉 매질로 방출할 수 있다.
분자 수신기(140)는 분자 송신기(120)로부터 전송된 정보를 수신하여, 정보의 내용을 복호화할 수 있다. 일 실시예에 따른 분자 수신기(140)는 정보의 매개가 되는, 분자 송신기(120)로부터 송출되고 매질을 통해 이동한 복수의 분자(10)를 수신할 수 있다. 분자 수신기(140)는, 분자 수신부(142), 분자 송수신 동기화부(144), 분자 정보 복호화부(146) 및 분자 처리부(148)를 포함할 수 있다.
분자 수신부(142)는 매질을 통해 이동한 분자(10)를 포착할 수 있다. 분자 송신기(120)에서 송출된 분자(10)는 유속 v, 확산 계수 D의 매질을 통하여 확산하고, 브라운 랜덤 운동(Brownian random motion)으로 이동하여, 분자 수신기(140)의 분자 수신부(142)에 도달한다. 분자 수신부(142)는 분자의 도달을 감지할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
분자 송수신 동기화부(144)는 복수의 분자(10)를 샘플링할 수 있다. 분자 송수신 동기화부(144)는 샘플링된 분자, 즉 분자 수신부(142)에 도달한 복수의 분자(10) 중 적어도 일부의 분자에 대한 수신시간을 기록할 수 있다. 또한, 분자 송수신 동기화부(144)는 분자의 수신시간을 기초로 분자 송신기(120)에서 해당 분자가 송출된 시점을 추정할 수 있다. 예를 들어, 분자 송수신 동기화부(144)는, 수신시간의 분산(σ2)을 산출하고, 산출된 수신시간의 분산(σ2), 매질의 유속(v) 및 매질의 확산계수(D)를 이용하여, 다음과 같이, 복수의 분자(10)의 평균 전파시간(T)을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
또한, 분자 송수신 동기화부(144)는 수신시간의 평균을 산출하고, 수신시간의 평균에서 평균 전파시간을 뺀 시각을 분자 송신기(120)에서 해당 분자(10)가 송출된 시점으로 추정할 수 있다.
분자 정보 복호화부(146)는 정보의 복호화를 수행한다. 이 경우, 분자 송수신 동기화부(144)에서 추정된 분자 송신기(120)에서의 분자(10)의 송출시점과, 분자 송수신 동기화부(144)에서 산출된 분자(10)의 수신시간의 평균을 이용하여 분자 송신기(120) 및 분자 수신기(140)의 싱크를 맞춤으로써, 정보 송수신의 동기화를 수행할 수 있다.
분자 처리부(148)는 분자 수신기(140)에서 수신된 분자(10)를 저장하거나, 분해, 또는 분자 수신기(140) 외부로 배출할 수 있다.
다음으로, 도 2 내지 도 5를 기초로, 분자 통신 시스템(100)의 동작에 대해 더욱 자세히 설명한다. 도 2는 일실시예에 따른 분자 통신 방법을 보여주는 순서도이고, 도 3은 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 송신기(120)를 이용하여 전달하는 정보를 부호화하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 송신기(120)에서 송출한 분자(10)의 위치에 대한 확률 분포를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 송신기(120)에서 송출한 분자(10)의 전파시간에 대한 확률 분포를 나타낸 도면이다.
도 2의 방법은 도 1의 분자 송신기(120) 및 분자 수신기(140)를 포함한 분자 통신 시스템(100)에서 실행될 수 있다. 예시적인 방법은 하나 이상의 단계 S200, S210, S220, S230, S240, 및/또는 S250로 나타낸 하나 이상의 작동, 동작, 기능을 포함할 수 있다. 비록 개별적인 블록으로 도시하였으나, 원하는 실행에 따라, 다양한 블록들이 추가적인 블록으로 나뉘어지거나, 몇 개의 블록으로 통합되거나, 또는 제거될 수 있다. 분자 통신 방법은 단계 S200부터 시작될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단계 S200에서, 분자 송신기(120)는 전달 정보에 따라 복수의 분자(10)의 송출 시점을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 분자 송신기(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 패킷(20)을 구성하고 있는 비트 정보를 기초로, 특징 시점에 대한 분자(10)의 송출 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 패킷(20)에 포함된 '10010110' 비트 시퀀스의 전달 정보를 전송할 경우, 분자 송신기(120)의 분자 정보 부호화부(124)는 비트가 '1'인 경우, 복수의 분자(10), 예를 들어 100개의 분자(10)를 송출할 것을 결정하고, 비트가 '0'인 경우, 분자를 송출하지 않을 것을 결정할 수 있다. 여기서, 송출 분자수는 매질의 특성, 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140) 간의 간격 등 여러 통신 환경을 고려하여, 임의의 값으로 설정될 수 있다.
다음으로, 단계 S210에서, 분자 송신기(120)는 복수의 분자(10)를 매질로 송출한다. 예를 들어, 분자 송신기(120)의 분자 송출부(126)는, 도 3에 도시된 바와 같이, t1, t4, t6, t7 시점에 각각 100개의 분자(10)를 송출하고, 나머지 t2, t3, t5, t8 시점에는 분자를 송출하지 않는다. 여기서, 각 t1 내지 t8 시점 간의 간격은 일정하게 설정될 수 있고, 해당 간격은 매질의 특성, 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140) 간의 간격 등 여러 통신 환경을 고려하여, 임의의 값으로 설정될 수 있다.
분자 송신기(120)에서 송출된 분자(10)는 유속 v, 확산 계수 D의 매질을 통하여 확산하고, 브라운 랜덤 운동(Brownian random motion)으로 이동하여, 분자 수신기(140)에 도달한다. 이때, 분자(10)의 운동은 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure pat00002
참고로, 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140)는 x방향으로 소정의 거리 ζ를 두고 각각 위치하고 있고, 매질은 x방향으로 흐르며, 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140)가 분자(10)의 입자보다 매우 크다고 가정한다. 이 경우, 분자(10)에 대하여, x방향으로의 이동만을 고려할 수 있다.
또한, t=0에서 모든 분자(10)는 분자 송신기(120)에 위치하고 있어 다음의 수학식 3과 같은 경계 조건을 갖는다.
Figure pat00003
또한, 모든 분자(10)는 분자 수신기(140)에 도착 시 흡수된다고 가정하였기 때문에, 하기 수학식 4와 같은 경계 조건을 가진다.
Figure pat00004
여기서, fx(x,t;a,b)에서 a는 분자 송신기(120)의 위치, b는 분자 수신기(140)의 위치라고 가정한다. 즉, 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140)는 ζ만큼 떨어져 있다. 따라서, 위의 경계 조건을 이용하여 상기 수학식 2를 풀면 하기 수학식 5와 같은 결과를 얻을 수 있다.
Figure pat00005
도 4를 참조하면, 시간 변화에 따른 분자 위치에 대한 확률 분포의 변화를 확인할 수 있다. 참고로, 도 4의 그래프는 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140) 간의 거리 ζ는 1, 매질의 유속 v는 0.1, 매질의 확산 계수 D는 0.01인 경우의 결과이다.
이 때, 분자(10)의 전파 시간은 역 가우시안 분포(Inverse Gaussian distribution)를 가지며, 분자(10)가 분자 수신기(140)에 도달하는 시간을 하기 수학식 6 및 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00006
Figure pat00007
도 5를 참조하면, 매질의 유속 및 확산계수의 변화에 따른 전파시간에 대한 확률 분포의 변화를 확인할 수 있다.
다음으로, 단계 S220에서, 분자 수신기(140)는 복수의 분자(10)를 수신한다. 예를 들어, 분자 수신기(140)의 분자 수신부(142)는 매질을 통해 이동한 상기 복수의 분자(10)를 수신한다.
다음으로, 단계 S230에서, 분자 수신기(140)는 적어도 일부의 분자의 수신시간을 기록한다. 예를 들어, 분자 수신기(140)의 분자 송수신 동기화부(144)는 복수의 분자를 샘플링할 수 있다. 분자 송수신 동기화부(144)는 샘플링된 분자, 즉 분자 수신부(142)에 도달한 복수의 분자(10) 중 적어도 일부의 분자에 대한 수신시간을 데이터 저장 수단, 예를 들어 메모리에 기록할 수 있다.
다음으로, 단계 S240에서, 분자 수신기(140)는 분자 송신기(120)에서 복수의 분자(n)를 송출한 시점을 추정한다. 분자 수신기(140)는 각 분자의 전파시간을 알 수 없기 때문에, 어느 시점에 분자(10)가 분자 송신기(120)로부터 송출된 것인지 확인하기 곤란하다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 분자 통신 방법에서는 분자(10)의 전파시간을 추정하기 위하여, 하기 수학식 8과 같은 근사식을 사용한다. 각 분자(10)의 전파시간의 평균은 중심 제한 정리 이론(Central limit theorem)에 의하여 평균 ζ/v, 분산 2Dζ/v3의 가우시안 분포(Gaussian distribution)로 근사할 수 있다.
Figure pat00008
이 때, 전파시간의 분산 추정을 사용하여 분자 송신기(120)와 분자 수신기(140) 간의 거리, 즉 분자 송수신 거리 및 전파 시간을 추정할 수 있으며, 이는 하기 수학식 9 및 수학식 10와 같다. 즉, 복수의 분자(10)의 평균 전파시간(T)은 분자(10)의 수신시간의 분산(σ2)과, 매질의 유속(v) 및 매질의 확산계수(D)를 이용한 관계식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
분자 수신기(140)의 분자 정보 동기화부(144)는 상기 수학식을 이용하여 산출한 수신시간의 평균에서 평균 전파시간을 뺀 시각을 분자(10)가 분자 송신기(120)로부터 송출된 시점으로 추정할 수 있다.
다음으로, 단계 S250에서, 분자 수신기는 전달 정보를 복호화한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 분자 수신기의 분자 정보 복호화부(146)는 분자(10)가 송출 시점 t1, t4, t6, t7에 송출되었으며, 다른 송출 시점 t2, t3, t5, t8에는 송출되지 않았다고 판단할 수 있다. 이를 기초로, 전달 정보가 '10010110'임을 확인할 수 있다. 다시 말해, 송출 시점을 이용하여, 분자 송신기(120)와 분자 수신기 간의 싱크를 맞춤으로써, 전달 정보를 정확하게 복호화할 수 있다.
도 6은 도 1, 도 2의 실시예에 따른 분자 통신 시스템(100) 및 방법에 있어서의 심볼 오류 확률을 나타낸 도면이다. 여기서, Ts를 심볼 주기(symbol duration)라고 할 때, 심볼 오류 확률(Symbol Error Probability)은 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00011
충분한 분자가 도달하지 않은 경우 신호가 도달하지 않은 것으로 가정하면, 첫 번째 줄의 앞 부분은 0이라고 할 수 있으며, P1은 1/2로 가정한다.
도 6을 참조하면, 심볼 오류 확률 결과(SER)를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 대한 성능을 검증한 그래프이다. 이때, 시뮬레이션 환경은 다음과 같다. 즉, 거리 ζ=1, v=0.1, D=0.01로 설정하고, 분자 샘플 개수 N을 변화시키며 SER을 측정한다. 여기서, Ts를 크게 할수록 SER이 작아지고, N을 크게 할수록 SER이 작아지는 현상을 볼 수 있다. 하지만, Ts를 크게 하면 대역폭이 작아지기 때문에 전체 성능 측면에서의 반비례 관계가 있다.
도 2를 통해 설명된 일 실시예에 따른 분자 통신 방법의 일부 또는 전체는, 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 통신 방법의 일부 또는 전체는, 단말기에 기본적으로 설치된 애플리케이션(이는 단말기에 기본적으로 탑재된 플랫폼이나 운영체제 등에 포함된 프로그램을 포함할 수 있음)에 의해 실행될 수 있고, 사용자가 애플리케이션 스토어 서버, 애플리케이션 또는 해당 서비스와 관련된 웹 서버 등의 애플리케이션 제공 서버를 통해 마스터 단말기에 직접 설치한 애플리케이션(즉, 프로그램)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 의미에서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 통신 방법은 단말기에 기본적으로 설치되거나 사용자에 의해 직접 설치된 애플리케이션(즉, 프로그램)으로 구현되고 단말기에 등의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 분자 20: 패킷
100: 분자 통신 시스템 120: 분자 송신기
122: 분자 공급부 124: 분자 정보 부호화부
126: 분자 송출부 140: 분자 수신기
142: 분자 수신부 144: 분자 송수신 동기화부
146: 분자 정보 복호화부 148: 분자 처리부

Claims (12)

  1. 매질을 통해 확산 이동하는 분자를 이용하여, 정보를 송수신하는 분자 통신 시스템에 있어서,
    소정의 송출 시점에 복수의 분자를 상기 매질로 송출하는 분자 송신기; 및
    상기 분자 송신기로부터 송출되고 상기 매질을 통해 이동한 상기 복수의 분자를 수신하는 분자 수신기를 포함하되,
    상기 분자 수신기는, 상기 복수의 분자 중 적어도 일부의 분자의 수신시간을 기록하고, 상기 수신시간을 기초로 상기 송출 시점을 추정하는 분자 송수신 동기화부를 포함하는
    분자 통신 시스템.
  2. 제 1 항의 분자 통신 시스템에 있어서,
    상기 분자 송수신 동기화부는, 상기 수신시간의 평균 및 분산을 산출하고, 상기 수신시간의 분산을 기초로 상기 복수의 분자의 평균 전파시간을 산출하고, 상기 수신시간의 평균에서 상기 평균 전파시간을 뺀 시각을 상기 송출 시점으로 추정하는
    분자 통신 시스템.
  3. 제 2 항의 분자 통신 시스템에 있어서,
    상기 분자 송수신 동기화부는,
    하기의 수학식 1을 이용하여 상기 평균 전파시간을 산출하되,
    하기의 수학식 1의 T는 상기 평균 전파시간, v는 상기 매질의 유속, σ는 상기 수신시간의 분산, D는 상기 매질의 확산계수를 각각 의미하는
    분자 통신 시스템.
    [수학식 1]
    Figure pat00012
  4. 제 1 항의 분자 통신 시스템에 있어서,
    상기 분자 송신기는,
    상기 정보에 따라 상기 복수의 분자의 송출 시점을 결정하는 정보 부호화부를 포함하는
    분자 통신 시스템.
  5. 제 1 항의 분자 통신 시스템에 있어서,
    상기 분자 수신기는,
    상기 분자 송수신 동기화부에서 추정된 상기 송출 시점을 이용하여 상기 정보를 복호화하는 정보 복호화부를 포함하는
    분자 통신 시스템.
  6. 제 1 항의 분자 통신 시스템에 있어서,
    상기 복수의 분자는 상기 매질 내에서 브라운 랜덤 운동(Brownian random motion)으로 이동하는
    분자 통신 시스템.
  7. 매질을 통해 확산 이동하는 분자를 이용하여, 정보를 송수신하는 분자 통신 방법에 있어서,
    소정의 송출 시점에 복수의 분자를 상기 매질로 송출하는 단계;
    상기 매질을 통해 이동한 상기 복수의 분자를 수신하는 단계;
    상기 복수의 분자 중 적어도 일부의 분자의 수신시간을 기록하는 단계; 및
    상기 수신시간을 기초로 상기 송출 시점을 추정하는 단계를 포함하는
    분자 통신 방법.
  8. 제 7 항의 분자 통신 방법에 있어서,
    상기 송출 시점을 추정하는 단계는,
    상기 수신시간의 평균 및 분산을 산출하는 단계;
    상기 수신시간의 분산을 기초로 상기 복수의 분자의 평균 전파시간을 산출하는 단계; 및
    상기 수신시간의 평균에서 상기 평균 전파시간을 뺀 시각을 상기 송출 시점으로 추정하는 단계를 포함하는
    분자 통신 방법.
  9. 제 8 항의 분자 통신 방법에 있어서,
    상기 평균 전파시간을 산출하는 단계는,
    하기의 수학식 2를 이용하여 상기 평균 전파시간을 산출하는 단계를 포함하되,
    하기의 수학식 2의 T는 상기 평균 전파시간, v는 상기 매질의 유속, σ는 상기 수신시간의 분산, D는 상기 매질의 확산계수를 각각 의미하는
    분자 통신 방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00013
  10. 제 7 항의 분자 통신 방법에 있어서,
    상기 복수의 분자를 상기 매질로 송출하는 단계 이전에,
    상기 정보에 따라 상기 송출 시점을 결정하는 단계를 더 포함하는
    분자 통신 방법.
  11. 제 7 항의 분자 통신 방법에 있어서,
    상기 송출 시점을 추정하는 단계 이후에,
    상기 송출 시점을 이용하여 상기 정보를 복호화하는 단계를 더 포함하는
    분자 통신 방법.
  12. 제 7 항의 분자 통신 방법에 있어서,
    상기 복수의 분자는 상기 매질 내에서 브라운 랜덤 운동으로 이동하는
    분자 통신 방법.
KR1020140024382A 2013-12-30 2014-02-28 분자 통신 시스템 및 방법 KR20150079357A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130166348 2013-12-30
KR20130166348 2013-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150079357A true KR20150079357A (ko) 2015-07-08

Family

ID=53791727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140024382A KR20150079357A (ko) 2013-12-30 2014-02-28 분자 통신 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150079357A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9621283B1 (en) 2015-12-14 2017-04-11 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Molecular communication system and method of operating molecular communication system
KR20190027214A (ko) * 2017-09-06 2019-03-14 경희대학교 산학협력단 분자 통신을 위한 채널 모델링 및 분자 전송 방법
CN109586829A (zh) * 2018-11-12 2019-04-05 北京邮电大学 基于端对端的分子通信的时间同步方法及系统
KR20190087158A (ko) * 2018-01-16 2019-07-24 경북대학교 산학협력단 분자 통신 기반 나노 네트워크 시스템, 이의 동기화 방법 및 나노머신
KR20200126062A (ko) * 2019-04-29 2020-11-06 경희대학교 산학협력단 분자 통신에서 연결성 정보 획득 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9621283B1 (en) 2015-12-14 2017-04-11 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Molecular communication system and method of operating molecular communication system
KR20190027214A (ko) * 2017-09-06 2019-03-14 경희대학교 산학협력단 분자 통신을 위한 채널 모델링 및 분자 전송 방법
KR20190087158A (ko) * 2018-01-16 2019-07-24 경북대학교 산학협력단 분자 통신 기반 나노 네트워크 시스템, 이의 동기화 방법 및 나노머신
CN109586829A (zh) * 2018-11-12 2019-04-05 北京邮电大学 基于端对端的分子通信的时间同步方法及系统
KR20200126062A (ko) * 2019-04-29 2020-11-06 경희대학교 산학협력단 분자 통신에서 연결성 정보 획득 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150079357A (ko) 분자 통신 시스템 및 방법
RU2367093C2 (ru) Использование дополнительных назначений
KR102239081B1 (ko) 데이터 송신 방법 및 그것의 단말 디바이스
KR100796008B1 (ko) 이동통신 시스템의 기지국 송신 장치 및 그의 송신 방법과,단말 수신 장치 및 그의 통신 방법
CN112314023B (zh) 用于信号传输和接收的方法和装置
Hu et al. Leveraging interleaved signal edges for concurrent backscatter
CN108353046A (zh) 用于顺序解码器的预期终止
CN110741573A (zh) 在区块链网络中选择性使用网络编码传播交易的方法和系统
US9866471B2 (en) Path setup in a mesh network
Schmidt et al. Advanced carrier sensing to resolve local channel congestion
CN104836743A (zh) 一种拥塞控制方法及装置
KR20160000226A (ko) 멀티캐스트 네트워크에서의 릴레이 방법 및 장치
Gorrieri et al. Clustering and sensing with decentralized detection in vehicular ad hoc networks
Patil et al. Stochastic modeling of depth based routing in underwater sensor networks
Sahebalam et al. General and new inner bound for multiple‐access relay channel and two certain capacity theorems
KR102115401B1 (ko) 네트워크 코딩을 지원하는 시스템에서 패킷을 관리하는 방법 및 장치
Fallah et al. Efficient and high fidelity DSRC simulation
Toor et al. Distributed transmission control in multichannel S-ALOHA for ad-hoc Networks
Kashihara et al. Rate adaptation mechanism with available data rate trimming and data rate information provision for V2I communications
US8130875B2 (en) Method for estimating channel response in a wireless communications network based on pilot signals
CN107852366B (zh) 减少网状网络中的延时的方法、中继节点和计算机可读存储介质
Ningthoujam et al. Implementing single path and multipath techniques under feedback channel for molecular communication
Haouari et al. Enhanced local density estimation in internet of vehicles
CN102281087B (zh) 通信方法、载波调度方法、基站和终端
Shi et al. Performance analysis of XOR two‐way relay with finite buffers and instant scheduling

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment