Der Großteil aktueller drahtloser Kommunikationssysteme basiert auf Hochfrequenz (RF) Funkwellen. Obwohl sie für viele Telekommunikationsaufgaben perfekt geeignet sind, müssen kommunizierende Knoten in Nano- oder Mikromaßstab, die z.B. im menschlichen Körper mit biologischen Zellen interagieren und/oder in schwierigen Umgebungen (z.B. Flüssigkeiten) arbeiten, auf alternative Kommunikationsparadigmen und -technologien zurückgreifen. Als Anwendung seien beispielhaft kommunizierende Nanoroboter (d.h. mobile Nanogeräte), die zu medizinischen Zwecken in menschlichen Blutgefäßen patrouillieren, luftgestützte molekulare Kommunikations- und Sensorsysteme sowie die Kommunikation auf Makroebene in Industrieanlagen und Rohrleitungsnetzen, die Wasser, Öl oder Gase enthalten, genannt. Die Kommunikation in solchen Umgebungen kann durch die Nutzung von Partikeln in Nanogröße als Informationsträger erfolgen, einschließlich magnetischer Nanopartikel und biochemischer Moleküle, die mit biologischen, chemischen oder physikalischen Mitteln nachgewiesen werden können. Das entsprechende neuartige Kommunikationsparadigma, das als Molekulare Kommunikation (MK) bezeichnet wird, soll herkömmliche RF-Telekommunikationsnetze ergänzen und schließlich ein integraler Bestandteil von 6G+-Lösungen werden, die revolutionäre neue Dienste ermöglichen. In diesem Projekt werden wir Konzepte für ein Internet of Bio-Nano-Things (IoBNT)-System entwickeln und untersuchen. Als Beispielanwendungen sind individualisierte Medizin und mikroskalige industrielle Anwendungen angedacht. Das IoBNT ist darauf zugeschnitten, die Überwachung und Auslösung von Infektionen durch eine Kommunikationsplattform zwischen Nanogeräten im menschlichen Körper und mit externen Gateways zu ermöglichen. Auf diese Weise wird das IoBNT die Übertragung von Daten sowie Regelungsinformationen zwischen Nanogeräten und externen Rechnern unterstützen. Für die Reailsierung eines IoBNT werden sowohl RFuals auch MK-Kommunikationsschemata genutzt und dabei folgende Komponenten umfassen: MK-Systeme, Gateway-Knoten und ein RF-Subsystem, um eine Ende-zu-Ende-Kommunikation zwischen Nanogeräten (mit Elektronik und hochgradig miniaturisierten Biosensoren, die sich im Körper befinden) und externen Steuer-/ Überwachungseinheiten im Kontext von 6G+-Netzen zu ermöglichen.
Partner
- Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg
- Technische Universität Darmstadt
- Technische Universität München
- Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
- Universität zu Lübeck
- Technische Universität Dresden
- Technische Universität Berlin
