Roteamento em redes de satélites de uma constelação de baixa órbita com vistas a redução do consumo energético

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Maceno, Francisco Enedelson Passos da
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/8119904045929872
• 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: Satélites artificiais - Órbitas; Satélites artificiais - Consumo de energia; Eclipses; ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELÉTRICA
• Link de acesso: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7233

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).