KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권6호
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pp.1638-1658
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2024
As a crucial development direction for the sixth generation of mobile communication networks (6G), Low Earth Orbit (LEO) satellite networks exhibit characteristics such as low latency, seamless coverage, and high bandwidth. However, the frequent changes in the topology of LEO satellite networks complicate communication between satellites, and satellite power resources are limited. To fully utilize resources on satellites, it is essential to determine the association between satellites before power allocation. To effectively address the satellite association problem in LEO satellite networks, this paper proposes a satellite association-based resource allocation algorithm. The algorithm comprehensively considers the throughput of the satellite network and the fairness associated with satellite correlation. It formulates an objective function with logarithmic utility by taking the logarithm and summing the satellite channel capacities. This aims to maximize the sum of logarithmic utility while promoting the selection of fewer associated satellites for forwarding satellites, thereby enhancing the fairness of satellite association. The problems of satellite association and power allocation are solved under constraints on resources and transmission rates, maximizing the logarithmic utility function. The paper employs an improved Kuhn-Munkres (KM) algorithm to solve the satellite association problem and determine the correlation between satellites. Based on the satellite association results, the paper uses the Lagrangian dual method to solve the power allocation problem. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm enhances the fairness of satellite association, optimizes resource utilization, and effectively improves the throughput of LEO satellite networks.
For constructionof the next generation satellite B-ISDN/ATM networks considering integration with terrestrial information infrastructure networks, various high speed and wideband satellites with be launched and they will make used of frequency reue techniques for efficient management of limited frequency resource. Therefore, CCI(Co-Channel Interference) inherent in frequency reuse will be a dominant factor in performance degradation of satellite networks. This paper alanyzes the ATM cell transmission performance degradation caused by CCI. The satellite link, including up-link and down-link thermal noise, CCI, and nonlinear satellite transponder, is modeled and interleaving technique is used for compensating the ATM cell transmission performance degradation caused by burst error of satellite link. First, each satellite link subsystem is analyzed in detail and then end-to-end ATM cell transmission performance is evaluated with BER and CLR. Specifically, ATMcell transmission performance degradation caused by CCI is evaluated in detail.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권9호
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pp.3907-3923
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2020
An enhanced irregular repetition slotted ALOHA (IRSA) protocol is proposed by using polarization characteristic of satellite link and MIMO detection in low earth orbit (LEO) satellite networks, which is dubbed polarized MIMO IRSA (PM-IRSA). In the proposed scheme, one or two packets in one slot can be decoded by employing polarized MIMO detection, and more than two collided packets in multiple slots which can construct the virtual MIMO model can be decoded by the MIMO detection algorithm. The performance of the proposed scheme is analyzed with the density evolution (DE) approach and the degree distribution is optimized to maximize the system throughput by using a differential evolution. Numerical results certify our analysis and show that the normalized throughput of the proposed PM-IRSA can achieve 1.89 bits/symbol.
The recent explosion in the number of low earth orbit (LEO) satellites launched to space allows to easily anticipate that the number of satellites in orbit will sustain a dramatic increase. As satellite components are integrated and unified with terrestrial cellular networks, they will play a key role in providing coverage and resilience for future cellular networks. We provide a brief overview of typical scenarios and network architectures for cellular-based LEO satellite communication systems. In addition, we outline 3GPP standardization trends in non-terrestrial networks and satellite access based on 5G/5G Advanced systems and analyze future evolution prospects of cellular-based satellite communication systems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권3호
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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.
The satellite networks provide global coverage. The integration of terrestrial networks with a satellite network is the most attractive approach to develop a global communication system. The IP Multimedia Subsystem (IMS) is intended to be the system that will merge the internet with the telecom world. A user with a dual-mode terminal can access both the satellite network and terrestrial network. The seamless handoff between two networks and a user's QoS level is the major issue concerning this integration. In this paper, we propose IMS-based satellite/terrestrial integrated network architecture for a global communication system. Based on the proposed architecture, an inter-network handoff and end-to-end soft QoS procedure is discussed. Our proposed soft QoS scheme is also analyzed to calculate the number of rejected calls.
Isaac Sim;Jinwoo Jeong;Sangbom Yun;Yunsik Lim;Junghyun Seo
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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제15권4호
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pp.128-133
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2023
Satellite based communication is networks in which users in a wide area can access without wired-based ground infrastructure. In particular, the need is emerging due to the recent Ukraine-Russia war. Satellite network systems acquire data that is difficult to observe on Earth as well as communication networks and are also used for research and development, which allows additional data to be produced. However, due to the nature of communication networks existing in outer space, certain vulnerabilities are revealed, and attacks based on them can be exposed. In this paper, we analyze vulnerabilities that may arise due to the nature of satellite communication networks and describes current research, countermeasures, and future research directions.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권10호
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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.
Recently, significant interest is shown to creation rather inexpensive global systems communications on base of Low-Earth-Orbit Satellite Networks (LEOSN). One of problems of design and creation LEOSN is development of the stream control methods and estimation it's efficiency in such networks. The given problem is complicated, that the topology of the satellite networks varies in time. It essentially hinders the analytical decision of the given problem. An effective way of overcoming of these difficulties is simulation modeling. For realization of research experiments on learning the information streams routing algorithms in LEOSN a special program complex SANET was developed. In the given paper principles of development of LEOSN simulation models and architecture of the manager by the process of a simulation modeling of the unit are considered. Methods of promotion of modeling time and architecture of a simulator complex offered in the article allow to boost essentially efficiency of simulation analysis and to ensure simulation modeling of the satellite networks consisting of several hundreds space vehicles.
The military satellite communication of ROK military, ANASIS is designed for analog data such as voice and streaming data. ANASIS cannot fully support ALL-IP communications due to its long propagation delay. The next generation satellite communication system is being designed to overcome the limitation. Next generation satellite communications system considers both high-speed and low-speed networks to support various operating environment. The low-speed satellite supports both broadband and narrow-band communication. This network works as the infrastructure for of wide-area internetworking over multiple AS's in the terrestrial network. It requires minimum satellite frequency and minimum power and works without PEP and router. In this paper, we propose a network operation structure to enable the inter-operation between high and low-speed satellite networks. In addition, we propose a data link protocol for low speed satellite networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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