Un marco de detección y protección basado en gemelos digitales para nodos de hundimiento y agujero gris inducidos por SDC en redes satelitales
Autores: Qiao, Gongzhe; Zhuang, Yi; Ye, Tong; Qiao, Yuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un marco de detección y protección basado en gemelos digitales para nodos de hundimiento y agujero gris inducidos por SDC en redes satelitales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Rayos cósmicos
Partículas de alta energía
Fallo de evento único
Corrupción de datos silenciosa
Redes de satélites
Gemelos digitales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
En el entorno espacial, los rayos cósmicos y las partículas de alta energía pueden causar un fallo de evento único (SEU) durante la ejecución del programa, y además provocar errores de corrupción silenciosa de datos (SDC) en las salidas del programa. Después de una extensa investigación sobre los errores SEU y SDC, se ha encontrado que los errores SDC en el programa de enrutamiento en redes de satélites pueden llevar a la aparición de nodos de agujero negro (SH) y agujero gris (GH) en la red, lo que puede causar daños a las redes de satélites. Para encontrar y resolver los problemas a tiempo, se propone un marco de detección y protección basado en gemelos digitales para nodos SH y GH inducidos por SDC en redes de satélites. Primero, se describe el modelo de fallo de la red de satélites bajo SEU y el mecanismo de generación de nodos SH y GH inducidos por errores SDC. Luego, se diseña la estructura de datos basada en gemelos digitales requerida por el marco de detección y protección propuesto, y se proponen los métodos de detección de nodos SH y GH inducidos por errores SDC. Se utilizan herramientas de simulación SKT y LLFI para construir una red de satélites Iridium simulada y llevar a cabo experimentos de inyección de fallos. Los resultados de los experimentos muestran que la precisión del método de detección propuesto es del 98-100%, y el costo adicional de tiempo de convergencia de enrutamiento causado por el marco propuesto es del 3.1-28.2%. En comparación con los métodos existentes de detección de SH y GH, los métodos propuestos pueden detectar fallos de manera oportuna y precisa durante la etapa de actualización de enrutamiento.
Descripción
En el entorno espacial, los rayos cósmicos y las partículas de alta energía pueden causar un fallo de evento único (SEU) durante la ejecución del programa, y además provocar errores de corrupción silenciosa de datos (SDC) en las salidas del programa. Después de una extensa investigación sobre los errores SEU y SDC, se ha encontrado que los errores SDC en el programa de enrutamiento en redes de satélites pueden llevar a la aparición de nodos de agujero negro (SH) y agujero gris (GH) en la red, lo que puede causar daños a las redes de satélites. Para encontrar y resolver los problemas a tiempo, se propone un marco de detección y protección basado en gemelos digitales para nodos SH y GH inducidos por SDC en redes de satélites. Primero, se describe el modelo de fallo de la red de satélites bajo SEU y el mecanismo de generación de nodos SH y GH inducidos por errores SDC. Luego, se diseña la estructura de datos basada en gemelos digitales requerida por el marco de detección y protección propuesto, y se proponen los métodos de detección de nodos SH y GH inducidos por errores SDC. Se utilizan herramientas de simulación SKT y LLFI para construir una red de satélites Iridium simulada y llevar a cabo experimentos de inyección de fallos. Los resultados de los experimentos muestran que la precisión del método de detección propuesto es del 98-100%, y el costo adicional de tiempo de convergencia de enrutamiento causado por el marco propuesto es del 3.1-28.2%. En comparación con los métodos existentes de detección de SH y GH, los métodos propuestos pueden detectar fallos de manera oportuna y precisa durante la etapa de actualización de enrutamiento.