Un algoritmo genético basado en una estrategia de enrutamiento asistido por optimización de acceso terrestre para constelaciones de satélites LEO
Autores: Zhang, Peiying; Lv, Chong; Xu, Guanjun; Wang, Haoyu; Tan, Lizhuang; Igorevich, Kostromitin Konstantin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un algoritmo genético basado en una estrategia de enrutamiento asistido por optimización de acceso terrestre para constelaciones de satélites LEO
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Redes de satélites en órbita terrestre baja a gran escala
Estrategias de enrutamiento
Constelaciones de LSN
Algoritmo genético
Estaciones terrestres
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 54
Citaciones: Sin citaciones
Las redes de satélites en órbita terrestre baja a gran escala (LSNs) han estado atrayendo cada vez más atención en los últimos años. Estos sistemas ofrecen ventajas como baja latencia, comunicación de alta velocidad y cobertura de todo terreno. Sin embargo, los principales desafíos enfrentados por las LSNs son el cálculo y mantenimiento de estrategias de enrutamiento. Esto se debe principalmente a la gran escala y topología de red dinámica de las constelaciones LSN. A medida que el número de satélites en las constelaciones sigue aumentando, la viabilidad de la estrategia de enrutamiento centralizado, que calcula todas las rutas más cortas entre cada satélite, se ve cada vez más limitada por las restricciones de espacio y tiempo. Este enfoque tampoco es adecuado para la formación Walker Delta, que está volviéndose más popular para las constelaciones gigantes. Para encontrar una estrategia de enrutamiento efectiva, este documento define el problema de enrutamiento de satélites como un problema de programación lineal entera mixta (MILP), propone una estrategia de enrutamiento basada en un algoritmo genético (GA) y considera de manera integral la eficiencia de las estaciones terrestres de origen o destino para acceder a las constelaciones de satélites. La estrategia de enrutamiento integra políticas de ingreso y salida de estaciones terrestres y políticas de reenvío de paquetes entre satélites y reduce el costo de las decisiones de enrutamiento. Los resultados experimentales muestran que, en comparación con el algoritmo de enrutamiento de satélites tradicional, la estrategia de enrutamiento propuesta tiene una mejor utilización de la capacidad de enlace, un menor tiempo de comunicación de ida y vuelta y una tasa de recepción de tráfico mejorada.
Descripción
Las redes de satélites en órbita terrestre baja a gran escala (LSNs) han estado atrayendo cada vez más atención en los últimos años. Estos sistemas ofrecen ventajas como baja latencia, comunicación de alta velocidad y cobertura de todo terreno. Sin embargo, los principales desafíos enfrentados por las LSNs son el cálculo y mantenimiento de estrategias de enrutamiento. Esto se debe principalmente a la gran escala y topología de red dinámica de las constelaciones LSN. A medida que el número de satélites en las constelaciones sigue aumentando, la viabilidad de la estrategia de enrutamiento centralizado, que calcula todas las rutas más cortas entre cada satélite, se ve cada vez más limitada por las restricciones de espacio y tiempo. Este enfoque tampoco es adecuado para la formación Walker Delta, que está volviéndose más popular para las constelaciones gigantes. Para encontrar una estrategia de enrutamiento efectiva, este documento define el problema de enrutamiento de satélites como un problema de programación lineal entera mixta (MILP), propone una estrategia de enrutamiento basada en un algoritmo genético (GA) y considera de manera integral la eficiencia de las estaciones terrestres de origen o destino para acceder a las constelaciones de satélites. La estrategia de enrutamiento integra políticas de ingreso y salida de estaciones terrestres y políticas de reenvío de paquetes entre satélites y reduce el costo de las decisiones de enrutamiento. Los resultados experimentales muestran que, en comparación con el algoritmo de enrutamiento de satélites tradicional, la estrategia de enrutamiento propuesta tiene una mejor utilización de la capacidad de enlace, un menor tiempo de comunicación de ida y vuelta y una tasa de recepción de tráfico mejorada.