A routing strategy based on traffic prediction and dynamic cache allocation for satellite nodes is proposed to address the issues of high propagation delay and overall delay of inter-satellite and satellite-to-ground links in low Earth orbit (LEO) satellite systems. The spatial and temporal correlations of satellite network traffic were analyzed, and the relevant traffic through the target satellite was extracted as raw input for traffic prediction. An improved gradient boosting regression tree algorithm was used for traffic prediction. Based on the traffic prediction results, a dynamic cache allocation routing strategy is proposed. The satellite nodes periodically monitor the traffic load on inter-satellite links (ISLs) and dynamically allocate cache resources for each ISL with neighboring nodes. Simulation results demonstrate that the proposed routing strategy effectively reduces packet loss rate and average end-to-end delay and improves the distribution of services across the entire network.
Lim, Hyung-Chul;Park, Jong Uk;Choi, Mansoo;Choi, Chul-Sung;Choi, Jae-Dong;Kim, Jongah
Journal of Astronomy and Space Sciences
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v.37
no.1
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pp.11-18
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2020
Satellite optical communication has gained significant attention owing to its many quality features (e.g., a larger bandwidth, license free spectrum, higher data rate, and better security) compared to satellite microwave communication. Various experiments have been performed during many space missions to demonstrate and characterize inter-satellite links, downlinks, and uplinks. Korea has also planned to establish an experimental communication system using a geostationary earth orbit (GEO) satellite and the Geochang station as an optical ground station for low Earth orbit (LEO)-to-ground optical relay links. In this study, the performance of inter-satellite communication links and downlinks was investigated for the new Korean experimental communication system in terms of link margin, bit error rate (BER), and channel capacity. In particular, the performance of the inter-satellite links was analyzed based on the receiving apertures and the transmitting power, while that of the downlink was analyzed in terms of atmospheric turbulence conditions and transmitting power. Finally, we discussed two system parameters of receiving aperture and transmitting power to meet the three criteria of link margin, BER, and channel capacity.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.2
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pp.327-333
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2017
This study presents the orbit determination (OD) of a candidate Korea Regional Navigation Satellite System (KRNSS) using both inter-satellite links (ISLs) and ground observations. The candidate constellation of KRNSS is first introduced. The OD algorithm based on both ISL and ground observation is developed, and consists of three main components: dynamic model for Korean navigation satellites, measurement model for ISLs and ground observations, and the batch least-square filter for estimating OD parameters. As numerical simulations are performed to analyze the OD performances, the present study focuses on investigating the effects of ISL measurements on the OD accuracy of KRNSS. Simulation results show that the use of ISLs can considerably enhance the OD accuracy to one meter (design preference) under certain distributions of ground stations.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.28
no.4
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pp.21-29
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2003
The traffic scheduling problem for a satellite cluster with an arbitrary number of satellites is considered. which is one of the most interesting problems in the satellite communication scheduling area. This problem is to find a time slot assignment maximizing the transponder utilization for a satellite cluster This problem is known to be NP-complete, and several heuristic algorithms have been proposed. In this paper, we suggest new efficient algorithms for this problem, which have less time complexity than the best existing one and provide much better solution quality. Extensive simulation results are reported.
This paper proposes a routing scheme for multi-hop LEO satellite networks with inter-satellite links aiming for reducing the number of link handovers while keeping the efficient use of network resource. The proposed routing scheme controls the link handovers by taking account of the deterministic LEO satellite system dynamics, geographical location of a ground terminal and statistic information of call duration. The performance of the proposed routing scheme has been evaluated and compared with previous routing schemes in terms of average number of link handovers during a call, the call blocking and dropping probability, and the network utilization.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.3
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pp.980-998
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2023
In Low Earth Orbit (LEO) satellite networks, satellites operate fast and the inter-satellite link change period is short. In order to sense the spectrum state in LEO satellite networks in real-time, a space-based satellite network intelligent spectrum sensing algorithm based on artificial neural network (ANN) is proposed, while Geosynchronous Earth Orbit (GEO) satellites are introduced to make fast and effective judgments on the spectrum state of LEO satellites by using their stronger arithmetic power. Firstly, the visibility constraints between LEO satellites and GEO satellites are analyzed to derive the inter-satellite link building matrix and complete the inter-satellite link situational awareness. Secondly, an ANN-based energy detection (ANN-ED) algorithm is proposed based on the traditional energy detection algorithm and artificial neural network. The ANN module is used to determine the spectrum state and optimize the traditional energy detection algorithm. GEO satellites are used to fuse the information sensed by LEO satellites and then give the spectrum decision, thereby realizing the inter-satellite spectrum state sensing. Finally, the sensing quality is evaluated by the analysis of sensing delay and sensing energy consumption. The simulation results show that our proposed algorithm has lower complexity, the sensing delay and sensing energy consumption compared with the traditional energy detection method.
Gennady V., Chechin;Valentin E., Kolesnichenko;Anton I., Selin
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.9
no.6
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pp.525-536
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2022
The current state of telecommunications infrastructure in the Arctic does not allow providing a wide range of required services for people, businesses and other categories, which necessitates the use of non-traditional approaches to its organization. The paper proposes an innovative approach to building a combined communication network based on tethered high-altitude platform station (HAPS) located at an altitude of 1-7 km and connected via radio channels with terrestrial and satellite communication networks. Network configuration and composition of telecommunication equipment placed on HAPS and located on the terrestrial and satellite segment of the network was justified. The availability of modern equipment and the distributed structure of such an integrated network will allow, unlike existing networks (Iridium, Gonets, etc.), to organize personal mobile communications, data transmission and broadband Internet up to 100 Mbps access for mobile and fixed subscribers, rapid transmission of information from Internet of Things (IoT) sensors and unmanned aerial vehicles (UAV). A substantiation of the possibility of achieving high network capacity in various paths is presented: inter-platform radio links, subscriber radio links, HAPS feeder lines - terrestrial network gateway, HAPS radio links - satellite retransmitter (SR), etc. The economic efficiency of the proposed solution is assessed.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.10
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pp.2620-2631
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2012
In this paper, a rerouting-controlled ISL (Inter-Satellite link) handover protocol for LEO satellite networks (RCIHP) is proposed. Through topological dynamics and periodic characterization of LEO satellite constellation, the protocol firstly derives the ISL related information such as the moments of ISL handovers and the intervals during which ISLs are closed and cannot be used to forward packet. The information, combined with satellite link load status, is then been utilized during packet forwarding process. The protocol makes a forwarding decision on a per packet basis and only routes packets to living and non-congested satellite links. Thus RCIHP avoids periodic rerouting that occurs in traditional routing protocols and makes it totally unnecessary. Simulation studies show that RCIHP has a good performance in terms of packet dropped possibility and end-to-end delay.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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v.36S
no.8
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pp.17-29
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1999
Inter-Satellite Links(ISL) technique in the Polar Orbit Satellite plays the key role in the communication methods in IRIDIUM system, where the ISL is commonly established between neighbor satellites. The system has major drawbacks in maintaining the multi-hopping link connectivities while the satellite nodes are communicating each other. The proposed system is newly designed to allow diagonal link connections between the satellites and shows how it does improve the performance. The optimized number of satellites in the terms of their altitudes and visible distance are calculated. The traffic parameters and the probability of blocking are analyzed to compare the visible satellite link method with the neighbor link method mathermatically.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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