Using bacterial concentration as means of dissipating information through chemotaxis

Mavridopoulos, Stathis B.; Nicopolitidis, Petros; Tsave, Olga; Kavakiotis, Ioannis; Salifoglou, Athanasios

doi:10.1016/j.nancom.2017.04.002

Cited by 6 publications

(5 citation statements)

References 27 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…10 The release of mainly chemoattractant type molecules by nanomachines has been proven to help push a bacterial pulse faster towards its intended receiver, since these bacteria start moving following the rules of chemotaxis instead of stochastic Brownian motion. 11,12 Chemotaxis has been utilised as part of leader-follower models. In such models, 13,14 leader nanomachines move inside the environment aiming to detect a target.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

“…The use of chemotactic substances has been considered in order to improve transmission speed and quality of one‐way communication in such networks 10 . The release of mainly chemoattractant type molecules by nanomachines has been proven to help push a bacterial pulse faster towards its intended receiver, since these bacteria start moving following the rules of chemotaxis instead of stochastic Brownian motion 11,12 …”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Two‐way chemotaxis‐based communication for biological nanonetworks

Grammenos

Kantelis

Nicopolitidis

et al. 2022

Int J Communication

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Summary Chemotaxis has been studied as a means to improve communication performance in the promising field of biological nanonetworks. However, as of today, no protocols for reliable two‐way communications have been proposed in such networks. This work proposes a new protocol for switching between different chemotactic substances as a novel scheme to improve reliability of two‐way communications in biological nanonetworks. Multiple simulations, involving message exchange between stations and chemotactic release, were performed to evaluate the performance of the proposed strategies and achieve a deeper understanding of the behaviour of molecular communication nanonetworks. Furthermore, a novel message sending strategy utilising chemorepellent is presented, which does not involve the release of new molecules into the medium. Simulating chemotactic substance as individual molecules allowed for a more accurate modelling of the system in the boundaries of the chemotactic interface, bringing out the wave‐like behaviour of the latter. The results of the experiments indicate the effectiveness of the proposed controlled release strategy in improving message transmission quality. Furthermore, based on the findings of this work, we propose amendments of existing protocols that incorporate switching between chemotactic substances.

show abstract

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Two‐way chemotaxis‐based communication for biological nanonetworks

Grammenos

Kantelis

Nicopolitidis

et al. 2022

Int J Communication

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…This communication can be molecular communication, ElectroMagnetic (EM) wave communication, touch communication, nanomechanical, and ultrasonic acoustic communication [9] [31] [32]. Recent research for nanonetworks that rely on molecular communication has been conducted, expanding the IoNT and creating what is called the Internet of Bio-Nano-Things [33] [34]. Meanwhile, the EM waves for Terahertz radios or ultrasonic acoustic communication are now getting more attention from the communication community [35].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Routing Protocols for Wireless Nanosensor Networks and Internet of Nano Things: A Comprehensive Survey

Balghusoon

Mahfoudh

2020

IEEE Access

View full text Add to dashboard Cite

Nanotechnology is a multidisciplinary field that will make our life simpler and safer and mitigate our impact on the surrounding environment. With the recent advancements and transformations in the available networking and communications paradigms, embedding Wireless Nano Sensor Networks (WNSN) with various objects, sensors, and devices would add a new network paradigm. This paradigm is known as the Internet of Nano Things (IoNT). Seamless interconnectivity among nanonetworks with the available communication networks and the Internet requires developing new network architectures and new communication paradigms while addressing the various technical challenges. Routing protocol is one of the most essential requirements in WNSN and IoNT due to the different nanoscale constraints. This routing protocol must accommodate nanoscale communication's characteristics while guaranteeing the data and information transmission. This study aims to give insight into WNSN and IoNT paradigms and present a comprehensive review of a large number of existing routing protocols adapted to nano communication's characteristics and features.

show abstract

“…In other cases, bacteria themselves are used as a means of information transfer between network devices [7,3,37,62,72,73]. Network nodes release cells, which travel in (usually) an aquatic medium.…”

Section: Molecular/biological Nanonetworkmentioning

confidence: 99%

“…The requirement for complex nanodevices with advanced capabilities or for genetically engineered microbes is an important drawback concerning the real world application of molecular nanonetworks. By taking this restriction into consideration, we proposed a novel bacteria-based communication system, called Bacterial Release Network [7,3].…”

Section: Bacterial Release Network Modelmentioning

confidence: 99%

Design of networks with limited resources

Μαυριδόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Ο σχεδιασμός της αρχιτεκτονικής ενός δικτύου επηρεάζεται από τους περιορισμένους πόρους του δικτύου. Η προσπάθεια βελτίωσης ενός δικτύου διεξάγεται αφενός σε φυσικό επίπεδο, με την ανάπτυξη βελτιωμένου υλικού και συσκευών, αλλά και σε επίπεδο λογισμικού, όπου εφευρίσκονται ολοένα και πιο γρήγοροι και έξυπνοι αλγόριθμοι. Αυτή η διατριβή εξετάζει τους περιορισμούς πόρων σε δίκτυα εκπομπής, σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και σε μοριακά νανοδίκτυα. Τα δίκτυα εκπομπής χαρακτηρίζονται από περιορισμένη χωρητικότητα επικοινωνίας των πελατών προς τον σταθμό βάσης. Η κύρια πρόκληση είναι η κατασκευή ενός προγράμματος εκπομπής που na ελαχιστοποιεί την καθυστέρηση για τους πελάτες. Η καλύτερη γνωστή μέθοδος, καταφέρνει πρόγραμμα εκπομπής πολύ κοντά στο βέλτιστο, αλλά πάσχει από απαγορευτική χρονική πολυπλοκότητα. Η προτεινόμενη μέθοδος, που παρουσιάζεται στο πρώτο μέρος αυτής της διατριβής, επιτυγχάνει σχεδόν βέλτιστη απόδοση με χαμηλή υπολογιστική πολυπλοκότητα. Χρησιμοποιεί μια ειδικά σχεδιασμένη δομή δεδομένων, η οποία οργανώνει τα δεδομένα αναλόγως της δημοτικότητάς τους. Η μέθοδος είναι υπολογιστικά αποδοτική, καθώς κατασκευάζει το πρόγραμμα εκπομπής απλά διασχίζοντας αυτή τη δομή δεδομένων. Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων αποτελούνται από απλούς κόμβους αισθητήρων περιορισμένων δυνατοτήτων. Η εκτίμηση απόστασης είναι σημαντικό πρόβλημα αυτών των δικτύων, καθώς ο ακριβής εντοπισμός της θέσης των αισθητήρων μπορεί να ωφελήσει την απόδοση και την αποτελεσματικότητα του δικτύου. Συνήθως οι τεχνικές της βιβλιογραφίας για την εκτίμηση των αποστάσεων μεταξύ αισθητήρων απαιτούν από ορισμένους ειδικούς κόμβους να περιέχουν εξειδικευμένο υλικό, ώστε να έχουν ακριβή γνώση της θέσης τους. Όμως, βασική απαίτηση των δικτύων αισθητήρων είναι η απλότητα των κόμβων. Στο δεύτερο κομμάτι αυτής της διατριβής, προτείνεται μια μέθοδος, η οποία καταφέρνει εκτίμηση απόστασης μέσω μαθηματικής έκφρασης και χωρίς να χρειάζεται εξειδικευμένο υλικό για τους κόμβους. Στο τελευταίο κομμάτι της διατριβής γίνεται εισαγωγή στα νανοδίκτυα. Παρόλο που τα νανοδίκτυα είναι ένας πολλά υποσχόμενος χώρος, ένας από τους βασικότερους περιορισμούς τους είναι ότι προϋποθέτουν τεχνολογία, η οποία δεν είναι ακόμη ευρέως διαθέσιμη. Ένα νέο μοντέλο επικοινωνίας προτείνεται όπου η συγκέντρωση των βακτηρίων χρησιμοποιείται ως μέσο μετάδοσης πληροφοριών. Η μέθοδος αυτή είναι σχετικά απλή στην υλοποίησή της, και όταν χρησιμοποιεί χημειοτακτισμό, επιτυγχάνει επικοινωνία σε αποστάσεις ως το ένα cm. Όλες οι προτεινόμενες μέθοδοι αυτής τη διατριβής υποστηρίζονται θεωρητικά και η απόδοσή τους αξιολογείται με προσομοίωση. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης που παρουσιάζονται σε αυτή τη διατριβή, καταδεικνύουν την εγκυρότητα και χρησιμότητα αυτών των μεθόδων υπό μια ποικιλία σεναρίων.

show abstract

Using bacterial concentration as means of dissipating information through chemotaxis

Cited by 6 publications

References 27 publications

Two‐way chemotaxis‐based communication for biological nanonetworks

Two‐way chemotaxis‐based communication for biological nanonetworks

Routing Protocols for Wireless Nanosensor Networks and Internet of Nano Things: A Comprehensive Survey

Design of networks with limited resources

Contact Info

Product

Resources

About