Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético
Os satélites artificiais constituem uma importante infraestrutura tecnológica para vários tipos de aplicações. Nesse contexto, uma constelação de satélites consiste em uma rede formada por um conjunto de satélites que se comunicam uns com os outros utilizando enlaces de rádio, permitindo desta fo...
| Autor principal: | Maceno, Francisco Enedelson Passos da |
|---|---|
| Outros Autores: | http://lattes.cnpq.br/8119904045929872 |
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Amazonas
2019
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7233 |
| id |
oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-7233 |
|---|---|
| recordtype |
dspace |
| spelling |
oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-72332019-07-03T05:03:44Z Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético Maceno, Francisco Enedelson Passos da Carvalho, Celso Barbosa http://lattes.cnpq.br/8119904045929872 http://lattes.cnpq.br/8269546823033896 Mota, Edjair de Souza http://lattes.cnpq.br/5771638576099195 Cavalcante, André Luiz Duarte http://lattes.cnpq.br/4129171042070633 Satélites artificiais - Órbitas Satélites artificiais - Consumo de energia Eclipses ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELÉTRICA Os satélites artificiais constituem uma importante infraestrutura tecnológica para vários tipos de aplicações. Nesse contexto, uma constelação de satélites consiste em uma rede formada por um conjunto de satélites que se comunicam uns com os outros utilizando enlaces de rádio, permitindo desta forma, o envio de informações de um ponto de origem no globo para um outro ponto da superfície terrestre, independentemente da distância entre eles. Deste modo, o roteamento nas redes de satélites baseia-se em determinar qual a melhor rota origem/destino para escoamento dos pacotes. Em seus movimentos ao redor de nosso planeta, os satélites passam por áreas sem incidência da luz solar, em razão da sombra projetada do planeta, isto é, áreas de eclipse. Durante a estadia dos satélites nestas áreas, seus painéis solares não fornecem energia para o funcionamento dos componentes eletrônicos que os mantêm ativos e suas baterias iniciam um processo de descarga que, dependendo da profundidade da descarga, pode impactar no tempo de vida útil destas fontes de energia. Como é impraticável a substituição das baterias nos satélites em órbita, e considerando o alto custo envolvido para construção e lançamento de um satélite, faz-se necessário desenvolver tecnologias que permitam melhorar o consumo energético das comunicações satelitais, contribuindo para o incremento da vida útil dos satélites. Nesta pesquisa, apresentamos uma métrica de roteamento em redes de satélites de baixa órbita, considerando a exposição dos satélites nas áreas de eclipse, de forma que se permita melhorar os resultados, relacionado ao aumento do tráfego de dados e do consumo energético. Para tanto, desenvolvemos em software MATLAB um modelo computacional que permite simular a dinâmica orbital dos satélites, o roteamento de dados entre eles e o consumo energético. Para delimitação do escopo deste trabalho, adotamos a rede de satélites da constelação Iridium, composta por 66 satélites em órbita terrestre. A métrica proposta, Energy and Capacicity Aware Routing metric in LEO Satellite networks (ECARS), consiste na combinação dos dados referentes ao tempo de propagação dos enlaces que constituem uma determinada rota origem/destino, a capacidade remanescente das baterias dos satélites expostos nas áreas de eclipse e a capacidade dos enlaces. Os resultados demonstram uma melhoria na demanda total atendida de até 21,67% com valores aproximados de consumo energético, em relação a métrica LASER, proposta por Hussein, Jakllari e Paillassa (2014). The artificial satellites are an important technological infrastructure for various types of applications. In this context, a satellite constellation consists of a network formed by a set of satellites that communicate with each other using intersatellite links, thus allowing the sending of information from one point of origin on the globe to another point on the surface, regardless of the distance between them. Thus, routing in satellite networks is based on determining the best route to send the packets from source to the destination. In their movements around our planet, the satellites pass through areas without sunlight, due to the projected shadow of the planet, that is, eclipse area. During their stay in these areas, the solar panels of the satellites do not provide energy for the operation of the electronic components of the satellites and their batteries begin a discharge process that, depending on the depth of the discharge, can impact the battery life time. As it is impracticable to replace batteries in orbiting satellites, and considering the high cost involved in the construction and launching of a satellite, it is necessary to develop technologies that allow to improve the energy consumption of satellite communications. In this dissertation, we present a routing metric in low-orbit satellite networks, considering the satellites exposure in the eclipse areas, in order to improve results, related to the increase in data traffic and energy consumption. For this, we developed in MATLAB a software model that allows simulating the orbital dynamics of satellites, data routing between them and energy consumption. To delimit the scope of this work, we adopted the satellites network of the Iridium constellation, composed of 66 satellites in Earth orbit. The proposed metric, Energy and Capacicity Aware Routing metric in LEO Satellite networks (ECARS), consists of combining the data related to the propagation delay, the remaining capacity of the exposed satellites batteries in the eclipse areas and the capacity of the links. The results demonstrate an improvement in the total delivery rate of up 21.67% with approximate values of energy consumption, in relation to the LASER metric, proposed by Hussein, Jakllari e Paillassa (2014). . 2019-07-02T12:47:26Z 2019-03-01 Dissertação MACENO, Francisco Enedelson Passos da. Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético. 2019. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2019. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7233 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
| institution |
TEDE - Universidade Federal do Amazonas |
| collection |
TEDE-UFAM |
| language |
por |
| topic |
Satélites artificiais - Órbitas Satélites artificiais - Consumo de energia Eclipses ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELÉTRICA |
| spellingShingle |
Satélites artificiais - Órbitas Satélites artificiais - Consumo de energia Eclipses ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELÉTRICA Maceno, Francisco Enedelson Passos da Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| topic_facet |
Satélites artificiais - Órbitas Satélites artificiais - Consumo de energia Eclipses ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELÉTRICA |
| description |
Os satélites artificiais constituem uma importante infraestrutura tecnológica para vários
tipos de aplicações. Nesse contexto, uma constelação de satélites consiste em uma rede
formada por um conjunto de satélites que se comunicam uns com os outros utilizando
enlaces de rádio, permitindo desta forma, o envio de informações de um ponto de origem
no globo para um outro ponto da superfície terrestre, independentemente da distância
entre eles. Deste modo, o roteamento nas redes de satélites baseia-se em determinar qual
a melhor rota origem/destino para escoamento dos pacotes. Em seus movimentos ao
redor de nosso planeta, os satélites passam por áreas sem incidência da luz solar, em
razão da sombra projetada do planeta, isto é, áreas de eclipse. Durante a estadia dos
satélites nestas áreas, seus painéis solares não fornecem energia para o funcionamento
dos componentes eletrônicos que os mantêm ativos e suas baterias iniciam um processo
de descarga que, dependendo da profundidade da descarga, pode impactar no tempo de
vida útil destas fontes de energia. Como é impraticável a substituição das baterias nos
satélites em órbita, e considerando o alto custo envolvido para construção e lançamento de
um satélite, faz-se necessário desenvolver tecnologias que permitam melhorar o consumo
energético das comunicações satelitais, contribuindo para o incremento da vida útil dos
satélites. Nesta pesquisa, apresentamos uma métrica de roteamento em redes de satélites
de baixa órbita, considerando a exposição dos satélites nas áreas de eclipse, de forma
que se permita melhorar os resultados, relacionado ao aumento do tráfego de dados e
do consumo energético. Para tanto, desenvolvemos em software MATLAB um modelo
computacional que permite simular a dinâmica orbital dos satélites, o roteamento de dados
entre eles e o consumo energético. Para delimitação do escopo deste trabalho, adotamos a
rede de satélites da constelação Iridium, composta por 66 satélites em órbita terrestre. A
métrica proposta, Energy and Capacicity Aware Routing metric in LEO Satellite networks
(ECARS), consiste na combinação dos dados referentes ao tempo de propagação dos
enlaces que constituem uma determinada rota origem/destino, a capacidade remanescente
das baterias dos satélites expostos nas áreas de eclipse e a capacidade dos enlaces. Os
resultados demonstram uma melhoria na demanda total atendida de até 21,67% com
valores aproximados de consumo energético, em relação a métrica LASER, proposta por
Hussein, Jakllari e Paillassa (2014). |
| author_additional |
Carvalho, Celso Barbosa |
| author_additionalStr |
Carvalho, Celso Barbosa |
| format |
Dissertação |
| author |
Maceno, Francisco Enedelson Passos da |
| author2 |
http://lattes.cnpq.br/8119904045929872 |
| author2Str |
http://lattes.cnpq.br/8119904045929872 |
| title |
Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| title_short |
Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| title_full |
Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| title_fullStr |
Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| title_full_unstemmed |
Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| title_sort |
roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético |
| publisher |
Universidade Federal do Amazonas |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7233 |
| _version_ |
1831969770413490176 |
| score |
11.753896 |