Bridging Physical and MAC Layers in Electromagnetic Nanonetworks

Abstract

Català: En aquest projecte estudiem la comunicació entre diversos nano-dispositius que configuren una Nanoxarxa Electromagnètica sense cables. Tenint en compte les peculiaritats de la capa física, proposem un mètode d'accés múltiple, Rate Division Time Spread On-Off (RD TS-OOK), basat en la transmissió de polsos de femto-segons de duració, els quals són enviats a diferents temps entre símbols per a cada usuari. A sobre d'aquest mètode d'accés múltiple construïm un nou protocol MAC, interference-Aware Adaptive Asynchronous (i-AAA), el qual assegura una entrega justa del paquests de manera asíncrona, simple, però robusta. Finalment, analitzem el rendiment dels mecanismes proposats i optimitzem els seus paràmetres de manera que funcionin de la manera més eficient. La longitud dels paquets de dades té un impacte especial sobre el rendiment del protocols. És per això, que optimitzem el seu valor en base a una mètrica què té en compte l'eficiència energètica del protocol.

Castellano: En este proyecto estudiamos la comunicación entre varios nano-dispositivos que configuran una Nanored electromágnetica sin cables. Teniendo en cuenta las peculiaridades de la capa física, proponemos un método de acceso múltiple, Rate Division Time Spread On-Off (RD TS-OOK), basado en la transmisión de pulsos de femto-segundos de duración, los cuales son enviados a diferente tiempo entre símbolos para cada usuario. En base a este método de acceso múltiple construimos un nuevo protocolo MAC, interference-Aware Adaptive Asynchronous (i-AAA), el cual asegura la entrega de los paquetes de forma asíncrona, simple, pero robusta. Finalmente, analizamos el rendimiento de los mecanimos propuestos y optimizamos sus parámetros de modo que funcionen de manera más eficiente. La longitud de los paquetes de datos tiene un impacto especial en el rendimiento de los protocolos. Es por eso, que optimizamos su valor en base a una métrica que tiene en cuenta la eficiencia energetic del protocolo.

English: In this work, we study the communication among many nano-devices configuring electromagnetic Nanonetworks. Taking into account the underlying physical layer, we propose a multiple access method, Rate Division Time Spread On-Off Keying (RD TS-OOK), which is based on the radiation of femtosecond-long pulses with different intersymbol durations for each user. On top of this multiple access method, we build up a new MAC protocol, interference-Aware Adaptive Asynchronous (i-AAA), that ensures fair packet delivery in an asynchronous, simple but robust way. Finally, the performances of the proposed mechanisms are analytically studied and their parameters optimized in order to efficiently adjust them. Packet size has an special impact on the protocol performances; this is why, we lastly optimize its value based on an energy efficiency metric.