شماره ركورد
34849
پديد آورنده
الينا شهري
عنوان
مسيريابي، اختصاص توان و تعيين درجه مدولاسيون در شبكه هاي ماهوارهاي مبتني بر لينك هاي ليزري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق- مخابرات سيستم
سال تحصيل
1402-1404
تاريخ دفاع
1404/12/26
استاد راهنما
دكتر نظام الحسيني
استاد مشاور
/
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
شبكههاي ماهوارهاي مدار پايين زمين مبتني بر لينكهاي نوري بينماهوارهاي، زيرساخت كليدي ارتباطات پرسرعت آينده هستند. اما پويايي ذاتي اين شبكهها - شامل حركت سريع ماهوارهها، توپولوژي زمانمتغير، و محدوديتهاي لينك نوري - طراحي الگوريتمهاي مسيريابي كارآمد را با چالش مواجه ميكند. در اين پژوهش، يك چارچوب مسيريابي ارائه ميشود كه به طور همزمان پويايي توپولوژي، كيفيت كانال و محدوديتهاي عملياتي لينكها را در نظر ميگيرد. لينكهاي بينماهوارهاي به دو دسته دائمي و موقت تفكيك ميشوند كه هر كدام مدل كانال مجزايي بر اساس تلفات مسير و خطاي نشانهروي دارند. مكانيزم انتخاب تطبيقي مدولاسيون و توان، ضمن تضمين نرخ خطاي بيت آستانه، بهره طيفي را بيشينه و مصرف انرژي را كمينه ميكند. نوآوري اصلي پژوهش، مدل تأخير راهاندازي لينك-محور است: لينك موقت تنها در اولين بار فعالسازي در اسلاتهاي زماني متوالي، هزينه راهاندازي ميپردازد كه بازتابدهنده فرآيند نشانهروي، آشكارسازي و رديابي است. مسئله مسيريابي با هدف كمينهسازي تأخير تحت قيد ظرفيت لينكها، توسط الگوريتم ابتكاري N-تلاش دايجسترا با جريمه گلوگاه حل ميشود. مكانيزم بازمسيريابي هوشمند نيز تداوم جريانهاي بلندمدت را در برابر تغييرات توپولوژي تضمين ميكند. نتايج شبيهسازي بر روي منظومهاي مشابه استارلينك نشان ميدهد: (1) افزايش لينكهاي موقت انعطاف توپولوژيك را بهبود ميبخشد اما به دليل حاشيه اطمينان بالاتر SNR، كاهش توان مصرفي را محدود ميكند؛ (2) افزايش تأخير راهاندازي، استفاده از لينكهاي موقت را كاهش داده و منجر به مسيرهاي طولانيتر و نرخ انسداد بالاتر ميشود؛ (3) الگوريتم پيشنهادي در بار ترافيكي بالا، نرخ انسداد را نسبت به مسيريابي تكتلاش به طور معناداري كاهش ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/29
عنوان به انگليسي
Routing, Power and Modulation Order Assignment in Laser Inter-satellite Networks
تاريخ بهره برداري
3/17/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
الينا شهري
چكيده به لاتين
Low Earth Orbit (LEO) satellite networks based on optical inter-satellite links (OISLs) are a key infrastructure for future high-speed communications. However, the inherent dynamics of these networks—including rapid satellite movement, time-varying topology, and optical link constraints—pose significant challenges for the design of efficient routing algorithms.
In this research, a routing framework is proposed that simultaneously considers topology dynamics, channel quality, and operational link constraints. Inter-satellite links are classified into permanent and temporary categories, each with a distinct channel model based on path loss and pointing error. An adaptive modulation and power selection mechanism maximizes spectral efficiency while ensuring a target bit error rate threshold and minimizing energy consumption.
The main novelty of this research is a link-aware setup delay model: a temporary link incurs a setup cost only upon its first activation within consecutive time slots, reflecting the pointing, acquisition, and tracking (PAT) process. The routing problem, with the objective of minimizing end-to-end delay under link capacity constraints, is solved using a heuristic N-try Dijkstra algorithm with bottleneck penalty. An intelligent rerouting mechanism also ensures the continuity of long-term flows against topology changes. Simulation results on a Starlink-like constellation show that:
Increasing the number of temporary links improves topological flexibility but limits power consumption reduction due to the higher SNR margins required.
Higher setup delay discourages the use of temporary links, leading to longer paths and increased blocking rates.
Under high traffic load, the proposed algorithm significantly reduces the blocking rate compared to single-try routing approaches.
كليدواژه هاي فارسي
ّشبكه هاي ماهواره اي مدار پايين زمين , لينك هاي بين ماهواره اي نوري , مسيريابي پويا , لينك موقت , تخصيص توان و مدولاسيون تطبيقي , تاخير راه اندازي , استارلينك
كليدواژه هاي لاتين
LEO satellite networks , optical inter-satellite links , dynamic routing , temporary link , adaptive modulation and power allocation , setup delay , Starlink
Author
Elina Shahri
SuperVisor
S. Alireza Nezamalhosseini