Routing and network mobility management in next generation satellite networks
Gelecek nesil uydu ağlarında yol atama ve ağ hareketliliğinin yönetimi
- Tez No: 246293
- Danışmanlar: DOÇ. FATİH ALAGÖZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Bilim ve Teknoloji, Computer Engineering and Computer Science and Control, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Telekomünikasyon endüstrisinin hızlı bir küreselleşme sürecine girmesi ile, geniş coğrafi kapsama alanı ve çoğa gönderim kabiliyetleri gibi önemli özellikleri bulunan uydu sistemlerinin iletişim alanındaki rolü giderek artmaktadır. Yerdurağan-yörüngedeki (GEO) bireysel uyduların kullanılmasıyla başlayan uydu iletişimi, bu uyduların yerden uzaklığından kaynaklanan yayılım gecikmesi gibi nedenlerden dolayı gerçek-zamanlı ve interaktif uygulamalar için elverişli değildir. Dolayısıyla son yıllarda uydu piyasasında orta-yörünge (MEO) ve bilhassa alçak yörünge (LEO) uydu sistemlerine yönelmeler olmuştur. Yerdurağan olmayan (NGEO) bu uydu sistemlerinin düşük yayılım gecikmesi, düşük sinyal kaybı ve frekansların daha verimli kullanılabilmesi gibi avantajları vardır. Fakat bu avantajlar, bir takım zorlukları da beraberinde getirir. LEO uydularının kapsama alanlarının GEO uydularına kıyasla az olması nedeniyle, global kapsama için birbirleriyle iletişim bağları olan çok sayıda uydu gerekmektedir. Ayrıca, alçak yörünge uydularının yere göre yüksek bağıl hızları, uydu ağ topolojisinin hareketli olmasına neden olur. Uydu ağının hereketliliği, verimli yol atama ve servis kalitesini sağlamak için en önemli problemi teşkil etmektedir. Diğer taraftan, uydu ağlarının simetrik ve düzgün bir yapıya sahip olması, ağ hareketliliğinin önceden tahmin edilebilir ve periyodik olması gibi bir takım özellikleri vardır. Uydu ağları üzerinden verimli bir iletişim sağlamak için bunlar gibi bütün özelliklerin hesaba katılması gerekmektedir.Bu tezde, öncelikle uydu sistemlerini yer ağlarından ayıran temel özellikleri, bu özelliklerin doğurduğu ihtiyaçları ve getirdiği sonuçları sınıflandırarak ortaya çıkardık. Ardından, yeni yol atama ve ağ hareketliliğinin yönetim teknikleri önerdik. Birinci olarak, ağ yapısının geometrik özelliklerinden faydalanarak öncelik tabanlı uyarlamalı bir yol atama tekniği geliştirdik. İkinci olarak, ağ yapısının hareketliliğinin üstesinden gelmek için yersabit ayak izli uydu sistemlerini ele aldık. Bu sistemlerde hareketliliği yönetmek için çok bilinen bir yöntem olan sanal düğüm (VN) tekniğininin eksiklerini telafi eden çok durumlu bir sanal ağ mimarisi (MSVN) önerdik. MSVN tabanlı uydu sistemlerinde verimli el değiştirme ve ışın huzmelerinin yönlendirilmesi teknikleri geliştirerek önerilen mimarinin olası avantajlarını ortaya koyduk. Son olarak, yerdurağan olmayan uydular ile yüksek platformların (HAP) yüksek kapasiteli optik bağlar kullanarak verimli entegrasyonu problemine yöneldik. Uyduların hareketliliğini ve kaynak limitlerini göz önünde bulundurarak hangi uydular ile hangi HAP'lar arasında optik bağ kurulacağına karar verme problemine çözüm getirdik.
Özet (Çeviri)
Satellite networks are an attractive option to provide broadband telecommunication services to globally scattered users, due to their extensive geographic coverage, high bandwidth availability, inherent broadcast capabilities, etc. Satellites rotating in geostationary orbit (GEO) are very well suited for broadcast services, but they suffer from high free space attenuation and long delays. On the contrary non-geostationary (NGEO) systems consisting of Medium Earth Orbit (MEO) and Low Earth Orbit (LEO) satellites offer smaller latency, lower free space loss, and better re-use of available ground-space communication frequencies, hence they are more suitable for most applications (especially for those running in real-time). However, these advantages come with a price: Footprints of satellites at lower altitudes are smaller, and global coverage can be provided by higher number of satellites that are connected each other with inter-satellite links (ISL). Moreover, lower orbit satellites move with higher speeds relative to the Earth?s surface, resulting in high dynamic in the network topology. Dynamics of the satellite constellation constitute major challenge in providing efficient routing and quality of service (QoS) for rapidly-growing real-time multimedia services. On the other hand, regular NGEO satellite networks has some facilitating features like periodicity, predictability and having highly symmetric and regular topology. For efficient networking in NGEO satellite networks, all these features should be considered.In this thesis, we clarify features of satellite systems that differ them from their terrestrial counterparts and propose novel routing and network mobility management techniques in NGEO satellite networks. Firstly, we make use of geometrical properties of the network topology, and propose a priority-based adaptive routing (PAR) algorithm. Next, we focus on handling the mobility of network by utilizing satellites with Earth-fixed footprints, and extend a well-known mobility handling technique called Virtual Node (VN). We propose Multi-state Virtual Network (MSVN) topology that alleviates deficiencies of VN concept. We clarify potential advantages of MSVN by developing efficient handover mechanisms and beam management techniques in MSVN-based satellite systems. Finally, we investigate efficient integration of NGEO satellites with High Altitude Platforms (HAPs) via high-capacity free-space optical links for carrying dense and real-time multimedia traffic. Considering the mobility and resource limitations of satellites, we propose an efficient solution for the optimal link establishment problem between HAPs and satellites.
Benzer Tezler
- A software defined network framework in 5G wireless systems
5G kablosuz sistemlerde yazılım temelli ağ iskeleti
GÖKHAN SEÇİNTİ
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- A software-defined networking approach for wireless systems
Kablosuz ağlar için bir yazılıma dayalı ağ yaklaşımı
VOLKAN YAZICI
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÖzyeğin ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ SUNAY
- Gelecek nesil mobil ağlarda hareketlilik modelinin deneyim kalitesi üzerine etkilerinin analizi
Analysis of the impact of mobility model on quality of experience in next generation mobile networks
SHAYESTA NAZIRI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSüleyman Demirel ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT ERSOY
- Virtual cell layout based dynamic source routing algorithm for the mobile subsystem of the next generation tactical communications systems
Gelecek nesil taktik iletişim sistemlerinin gezgin altsistemi için sanal hücre kalıbı yapılı dinamik kaynak yolatama
MÜJDAT SOYTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. EMRE HARMANCI
- GSM sistemi ve santral tasarımı
GSM system and exchange design
IŞIL ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVDET IŞIK