Roteamento ciente da capacidade e consumo energético em redes de satélites LEO

Abstract

Resumo-Este artigo apresenta uma métrica de roteamento para redes de satélites de órbita baixa (Low Earth Orbit-LEO), de forma que permita aumentar a demanda de tráfego atendida, observando o consumo energético das baterias dos satélites que estão na área de eclipse. Nossa proposta aproveita o movimento dos satélites em suas órbitas para favorecer o tráfego de dados entre satélites que estão expostos à luz solar, em oposição aos satélites que estão na área de eclipse, a fim de reduzir a profundidade de descarga das baterias. Além disso, também são observadas as capacidades dos enlaces entre os satélites adjacentes, com o objetivo de evitar congestionamentos na rede, aumentando o escoamento de tráfego de dados. Os resultados das simulações demonstraram aumento de demanda em 14%, na situação com 100 fontes com taxa de 1,5Mbps, quando comparado a métrica LASER [1], sem aumentar o consumo energético das baterias dos satélites em área de eclipse.

Otimização de Energia em uma Rede de Satélites LEO em Cenários de Alta Vazão

“…Por fim, o trabalho desenvolvido por [6] também não limita o nível mínimo da bateria dos satélites. Os autores propuseram uma nova métrica denominada ECARS (Energy and Capacicity Aware Routing -Roteamento Consciente de Energia e Capacidade) com o objetivo de maximizar a demanda de tráfego atendida, minimizando o consumo energético das baterias dos satélites que estão na área de eclipse.…”

“…As simulações foram realizadas no simulador para redes de satélites LEO, desenvolvido por [6] e implementado em software MATLAB.…”

“…No método ERU-DOD ganha-se 54% a mais de vida útil do satélite na simulação de um dia. Isso significa que se um satélite operasse por 15 anos na proposta de [6], aplicando o método ERU-DOD para a mesma rede de satélites LEO, os satélites operariam por aproximadamente 23 anos. Este resultado representa um ganho relevante, tendo em vista que os satélites possuem custo elevado e suas baterias não podem ser repostas.…”

“…Neste artigo propomos um método para balanceamento de carga no roteamento de pacotes nos satélites de uma constelação LEO, limitando o nível mínimo da bateria, a fim de aumentar a vida útil das baterias dos satélites. Dessa forma, apresentamos dois métodos denominados ERU-DOD (Energy Routing prUning -Depth of Discharge) e ERA-DOD (Energy Routing penAlty -Depth of Discharge) que adaptam a métrica de roteamento proposta por [6]. Aplicamos o algoritmo de caminho com menor custo, Dijkstra, em conjunto com os métodos de roteamento ERU-DOD e ERA-DOD, a fim de encontrar os caminhos mais vantajosos em termos de energia.…”

“…Os resultados das simulações mostram que ERU-DOD e ERA-DOD aumentaram a vida útil das baterias dos satélites em até 54% e 10%, respectivamente, nos cenários investigados. Além disso, a energia residual média obtida quando comparamos nossas propostas ERU-DOD e ERA-DOD com a proposta ECARS [6], resultaram em ganhos maiores que 113% e 29%, respectivamente.…”