Otimização do consumo de energia em uma rede de satélites de baixa órbita em cenários de alta vazão

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Macambira, Renata do Nascimento Mota
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/8566141190141504
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Amazonas; Faculdade de Tecnologia; Brasil; UFAM; Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Palavras-chave em Português: Low Earth Orbit; Profundidade de descarga; Eficiência Energética; Comunicação satelital; Algoritmo Dijkstra; ENGENHARIAS; Satélites LEO; Eclipse; Vida Útil; Bateria; Roteamento; Energia; DOD
• Link de acesso: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8509

A constelação de satélites da Órbita Baixa da Terra (LEO Low Earth Orbit), quando expostos ao sol, utiliza a energia solar para operação, processamento e comunicação, e com a energia excedente carregam suas baterias. Entretanto, quando os satélites estão em área sem incidência de luz solar, chamadas de áreas de eclipse, operam utilizando apenas a energia de suas baterias. As baterias possuem limitação na quantidade de recarga/descarga, também conhecido como ciclo de profundidade de descarga (DOD Deep of Discharge) de forma que isso restringe a vida útil das próprias baterias e também dos satélites. Neste trabalho, propomos dois diferentes métodos para o roteamento de pacotes em redes de satélites LEO, que otimizam o tráfego a fim de reduzir o DOD dos satélites. A métrica ECARs (Energy and Capacity Aware Routing) foi adaptada através dos métodos ERU (Energy Routing prUning Roteamento com Poda para Eficiência Energética) DOD e ERA (Energy Routing penAlty Roteamento com Penalização para Eficiência Energética) DOD os quais poda e penaliza, respectivamente, os enlaces cujos satélites alcançaram certo limiar mínimo de carga das baterias. A partir dos métodos propostos, evitamos o descarregamento em excesso da bateria dos satélites e, assim, aumentamos a vida útil. Os resultados das simulações mostram que comparados com a métrica ECARs, os métodos ERU DOD e ERA DOD podem aumentar a vida útil da bateria dos satélites em até 133% e 10%, respectivamente. Além disso, a energia residual média obteve um ganho maior que 110% e 29%, com os métodos ERU DOD e ERA DOD, respectivamente.