UA141528U - SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE - Google Patents

SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE Download PDF

Info

Publication number
UA141528U
UA141528U UAU201910576U UAU201910576U UA141528U UA 141528 U UA141528 U UA 141528U UA U201910576 U UAU201910576 U UA U201910576U UA U201910576 U UAU201910576 U UA U201910576U UA 141528 U UA141528 U UA 141528U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
satellites
satellite
communication
root
orbit
Prior art date
Application number
UAU201910576U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Володимир Григорович Сайко
Володимир Миколайович Домрачев
Теодор Миколайович Наритник
Наталія Максимівна Сивкова
Original Assignee
Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка filed Critical Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка
Priority to UAU201910576U priority Critical patent/UA141528U/en
Publication of UA141528U publication Critical patent/UA141528U/en

Links

Abstract

Система низькоорбітального супутникового зв'язку із FC-архітектурою містить штучні супутники Землі, кожен з яких функціонує на навколоземній орбіті і оснащений бортовими ретрансляторами, міжсупутниковий зв'язок, мережу наземних станцій зв'язку і управління штучними супутниками Землі, угруповання низькоорбітальних космічних апаратів (LEO-система), яке включає угрупування кореневих (ведучих) супутників та супутників-ретрансляторів (ведених). Навколо кожного кореневого супутника формується мікроугрупування супутників-ретрансляторів. Функції кореневого супутника в вибраній фазовій точці орбітальної площині робочої орбіти виконують міні- або мікросупутники, які пов'язані в кільцеву мережу лініями зв'язку між супутниками. Функції супутників-ретрансляторів виконують кубсати. Додатково введено багаторівневу систему граничних хмар, яка являє собою гетерогенну розподілену обчислювальну хмарну структуру.The system of low-orbit satellite communication with FC-architecture contains artificial satellites of the Earth, each of which operates in orbit and is equipped with on-board repeaters, intersatellite communication, a network of ground communication stations and control of artificial satellites of the Earth, low-orbit space -system), which includes a group of root (leading) satellites and satellite repeaters (slave). A microgroup of repeater satellites is formed around each root satellite. The functions of the root satellite in the selected phase point of the orbital plane of the working orbit are performed by mini- or microsatellites, which are connected to the ring network by communication lines between the satellites. The functions of satellite repeaters are performed by kubsats. Additionally, a multilevel system of boundary clouds was introduced, which is a heterogeneous distributed computing cloud structure.

Description

Корисна модель належить до області мобільних телекомунікацій, а саме до систем супутникового зв'язку, і може бути використана для забезпечення зв'язку низькоорбітальних космічних апаратів з наземними станціями та користувачами супутникових послуг.The utility model belongs to the field of mobile telecommunications, namely satellite communication systems, and can be used to provide communication between low-orbit spacecraft and ground stations and users of satellite services.

Потреба надання інформації по каналу зв'язку ведучого супутника абонентам, що дислоковані на території, покритій веденим супутником, координати якого можуть бути в сусідній точці, виникає в результаті необхідності надання інформації таким абонентам. Це також приводить до розширення кількості обслуговуваних абонентів джерелом інформації, підключеним до каналу ведучого супутника.The need to provide information via the communication channel of the leading satellite to subscribers located in the territory covered by the leading satellite, the coordinates of which may be at a nearby point, arises as a result of the need to provide information to such subscribers. This also leads to the expansion of the number of subscribers served by the information source connected to the channel of the leading satellite.

Відомий патент КО 2549832 "Способ космической связи", МПК НО4В 7/185, опубл. 10.03.2014, який включає два і більше геостаціонарних супутників зв'язку, міжсупутникові двосторонні лінії зв'язку, наземні пункти зв'язку та командно-вимірювальні пункти (1). Спосіб полягає в тому, що ведені супутники обладнують апаратурою радіонавігації і системою навігації та управління рухом. Управління веденими супутниками і контроль над їх технічним станом виконуються за допомогою ведучого супутника, що знаходиться постійно в зонах видимості хоча б одного наземного командно-вимірювального пункту і наземного пункту зв'язку - антиподу адресним наземним пунктам зв'язку.Known patent KO 2549832 "Method of space communication", IPC NO4B 7/185, publ. 10.03.2014, which includes two or more geostationary communication satellites, intersatellite two-way communication lines, ground communication points and command and measurement points (1). The method consists in equipping guided satellites with radio navigation equipment and a navigation and traffic control system. Management of the controlled satellites and control over their technical condition is carried out with the help of the leading satellite, which is constantly located in the visibility zones of at least one ground command and measurement point and a ground communication point - the antipode to the addressable ground communication points.

Відомий спосіб включає виконання наступних операцій: встановлення на супутниках комплектів приймально-передавальної апаратури, апаратури радіонавігації програмного забезпечення; проведення планування та реєстрацію робочих позицій, планування польотного завдання; виведення веденого супутника на розрахункову довготу; проведення траєкторних вимірювання та розрахунок і реалізація попереднього плану корекцій приведення супутника на задану орбітальну позицію.The known method includes performing the following operations: installation of sets of receiving and transmitting equipment, radio navigation software equipment on satellites; carrying out planning and registration of work positions, flight task planning; output of the guided satellite to the calculated longitude; conducting trajectory measurements and calculation and implementation of the preliminary plan of corrections to bring the satellite to the given orbital position.

За допомогою апаратури радіонавігації і бортових систем, яка включає комплекс алгоритмічних програм щодо забезпечення польоту супутника, які відповідають за автономну "посадку" веденого супутника на задану орбітальну позицію і утримання його на цій позиції протягом заданого часу або протягом терміну активного існування. Управління веденим супутником і контроль над його технічним станом проводять за допомогою ведучого супутника.With the help of radio navigation equipment and on-board systems, which includes a set of algorithmic programs for ensuring the satellite's flight, which are responsible for the autonomous "landing" of the guided satellite to a given orbital position and keeping it in this position for a given time or during the period of active existence. Control of the controlled satellite and control over its technical condition is carried out with the help of the controlled satellite.

Для функціонування відомої системи радіонавігації і передачі інформації, яка базується на апаратурі радіонавігації, необхідно створити канал передачі даних або канал зв'язку.For the functioning of the known system of radio navigation and information transmission, which is based on radio navigation equipment, it is necessary to create a data transmission channel or a communication channel.

Зо Недоліком відомого рішення є те, що такий канал при використанні стандартної частоти в супутниковій системі при обслуговуванні міжсупутникового зв'язку може впливати на інші канали зв'язку і спотворювати сигнал та відповідно впливати на якість передачі.The disadvantage of the known solution is that such a channel, when using a standard frequency in a satellite system for servicing intersatellite communication, can affect other communication channels and distort the signal and, accordingly, affect the quality of the transmission.

Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є технічне рішення (21), в якому система низькоорбітального супутникового зв'язку, представляє угруповання низькоорбітальних космічних апаратів (ГЕО-система) з архітектурою "розподіленого супутника" та яка включає угрупування кореневих (ведучих) супутників та супутників-ретрансляторів (ведених). Навколо кожного кореневого супутника формується мікроугрупування супутників-ретрансляторів, яке називається "розподілений супутник". Функції кореневого супутника в обраній фазової точки орбітальної площині робочої орбіти виконують міні-або мікросупутники, а функції супутників- ретрансляторів - кубсати. Кореневі супутники пов'язані між собою в кільцеву мережу високошвидкісними лініями зв'язку між супутниками. Геометричний розмір "розподіленого супутника" - область навколо кореневого супутника радіусом приблизно 1 км. Це означає, що кубсати здійснюють груповий політ на відстані не більше 1 км від кореневого супутника.The closest analog to a useful model is the technical solution (21), in which the low-orbit satellite communication system represents a grouping of low-orbiting spacecraft (GEO-system) with a "distributed satellite" architecture and which includes a grouping of root (leading) satellites and satellites- repeaters (led). A microgroup of repeater satellites is formed around each root satellite, which is called a "distributed satellite". The functions of the root satellite in the selected phase point of the orbital plane of the working orbit are performed by mini- or micro-satellites, and the functions of relay satellites are performed by cubesats. The root satellites are connected to each other in a ring network by high-speed communication lines between the satellites. The geometric size of the "distributed satellite" is the area around the root satellite with a radius of approximately 1 km. This means that cubesats perform a group flight at a distance of no more than 1 km from the root satellite.

Космічний сегмент ГЕО-системи складається з декількох орбітальних площин, що мають однакову кількість розподілених супутників, однаковий спосіб, і відрізняються довготою висхідного вузла. У кожній орбітальній площині розподілені супутники рівномірно розміщені з однаковою відносною істинною аномалією, при цьому кожен розподілений супутник пов'язаний з двома сусідніми розподіленими супутниками в своїй орбітальній площині і з двома найближчими розподіленими супутниками в двох сусідніх орбітальних площинах - по одному в кожній орбітальній площині.The space segment of the GEO system consists of several orbital planes that have the same number of distributed satellites, the same way, and differ in the longitude of the ascending node. In each orbital plane, distributed satellites are evenly spaced with the same relative true anomaly, while each distributed satellite is associated with two neighboring distributed satellites in its orbital plane and with two nearest distributed satellites in two neighboring orbital planes - one in each orbital plane.

Недоліком відомого рішення є те, що у ньому не наведена архітектура міжсупутникового каналу зв'язку, що не дозволяє оцінити його технічні характеристики та відповідно технічні можливості системи низькоорбітального супутникового радіозв'язку для надання якісних послуг в інтегрованих мережах зв'язку 50 та ІоТ. Крім цього, для реалізації в космічному сегменті ГЕО- системи ЕС-архітектури в склад "розподіленого супутника" включений окремий супутник- обчислювач, завданням якого є виконання необхідних обчислень для забезпечення функціонування обслуговування пристроїв (ОТ в межах зони обслуговування "розподіленого супутника". Таке рішення не забезпечує гнучкість та високу надійність системи при перевантаженнях мережі та при виході з ладу окремого супутника-обчислювача.The disadvantage of the known solution is that it does not specify the architecture of the intersatellite communication channel, which does not allow to evaluate its technical characteristics and, accordingly, the technical capabilities of the low-orbit satellite radio communication system for providing quality services in integrated communication networks 50 and IoT. In addition, for the implementation in the space segment of the GEO system of the EC architecture, a separate satellite computer is included in the composition of the "distributed satellite", the task of which is to perform the necessary calculations to ensure the functioning of the maintenance of devices (OT within the service area of the "distributed satellite". Such a solution does not provide flexibility and high reliability of the system in case of network overloads and failure of a separate computing satellite.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення системи низькоорбітального супутникового зв'язку для зменшення затримки при передачі сигналів споживачам та ймовірності перевантаження мережі.The basis of the useful model is the task of improving the low-orbit satellite communication system to reduce the delay in transmitting signals to consumers and the probability of network overload.

Поставлена задача вирішується тим, що в систему низькоорбітального супутникового зв'язку, яка містить штучні супутники Землі, кожен з яких функціонує на навколоземній орбіті і оснащений бортовими ретрансляторами, міжсупутниковий зв'язок, мережу наземних станцій зв'язку і управління штучними супутниками Землі, угруповання низькоорбітальних космічних апаратів (ГЕО-система), яке включає угрупування кореневих (ведучих) супутників та супутників- ретрансляторів (ведених), навколо кожного кореневого супутника формується мікроугрупування супутників-ретрансляторів, а функції кореневого супутника в вибраній фазовій точці орбітальної площині робочої орбіти виконують міні-або мікросупутники, які пов'язані в кільцеву мережу лініями зв'язку між супутниками, при цьому функції супутників-ретрансляторів виконують кубсати, згідно з корисною моделлю, додатково введено багаторівневу систему граничних хмар, яка представляє собою гетерогенну розподілену обчислювальну хмарну структуру.The task is solved by the fact that in the system of low-orbit satellite communication, which includes artificial satellites of the Earth, each of which functions in a near-Earth orbit and is equipped with on-board repeaters, intersatellite communication, a network of ground stations for communication and control of artificial satellites of the Earth, groups low-orbit spacecraft (GEO-system), which includes a grouping of root (leading) satellites and relay satellites (slaves), a micro-grouping of relay satellites is formed around each root satellite, and the functions of the root satellite at the selected phase point of the orbital plane of the working orbit are performed by mini- or microsatellites, which are connected in a ring network by communication lines between satellites, while the functions of relay satellites are performed by cubesats, according to a useful model, a multi-level system of boundary clouds is additionally introduced, which is a heterogeneous distributed computing cloud structure.

Запропонована багаторівнева система використовує чотири рівні обчислень з гетерогенними можливостями. При цьому перший рівень системи являє собою пікохмари з невеликими обчислювальними можливостями і пам'яттю, безпосередньо з'єднані з шлюзами та головними пристроями зони обслуговування супутникової мережі. Другий рівень використовує більш ефективну хмару по обчислювальних можливостях і пам'яті - мікро-хмару. Кожна мікро- хмара пов'язана з групою пікохмар і керує ними за допомогою бездротового надвисокошвидкісного з'єднання терагерцового діапазону. Кожна макро-хмара на третьому рівні має з'єднання з фіксованим числом мікро-хмар і керує ними за допомогою бездротових високошвидкісних з'єднань терагерцового діапазону. Рівень головної хмари розташовується в ядрі "розподіленого супутника" (кореневому супутнику), має потужні обчислювальні можливості і пам'ять. Головне хмара з'єднується з усіма макро-хмарами, управляє і здійснює їх моніторинг.The proposed multi-level system uses four levels of computing with heterogeneous capabilities. At the same time, the first level of the system is picoclouds with small computing capabilities and memory, directly connected to gateways and main devices of the satellite network service area. The second level uses a more efficient cloud in terms of computing capabilities and memory - a micro-cloud. Each micro-cloud is connected to and controls a group of pico-clouds by means of an ultra-high-speed wireless connection in the terahertz range. Each macro-cloud in the third layer is connected to a fixed number of micro-clouds and controls them using high-speed wireless connections in the terahertz range. The level of the main cloud is located in the core of the "distributed satellite" (root satellite), has powerful computing capabilities and memory. The main cloud connects to all macro-clouds, manages and monitors them.

Крім цього, головна хмара використовується як шлюз до хмар загального користування.In addition, the main cloud is used as a gateway to public clouds.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями фіїг 1 та фіг. 2.The essence of the useful model is explained by the drawings in fig. 1 and fig. 2.

На фіг. 1 зображена схема реалізації запропонованої системи низькоорбітальної системи супутникового зв'язку мережі 5ОЛот. На ній:In fig. 1 shows the implementation scheme of the proposed low-orbit satellite communication system of the 5OLOt network. On her:

Зо 1 - кореневий супутник; 2, З, 4, 5 - супутники-ретранслятори; 6 - фідерні лінії; 7 - зона обслуговування системи супутникового зв'язку; 8 - пікохмара хмарної структури; 9 - мікро-хмара хмарної структури; 10 - макро-хмара хмарної структури; 11 - головна хмара хмарної структури; 12 - міжсупутникова лінія передачі.Zo 1 - root satellite; 2, Z, 4, 5 - relay satellites; 6 - feeder lines; 7 - satellite communication system service area; 8 - picocloud of the cloud structure; 9 - micro-cloud cloud structure; 10 - macro-cloud cloud structure; 11 - the main cloud of the cloud structure; 12 - intersatellite transmission line.

На фіг. 2 зображена хмарна структура низькоорбітальної супутникової системи мережіIn fig. 2 shows the cloud structure of the network's low-orbit satellite system

ІоТ/50. На ній: 13 - рівень пікохмари хмарної структури; 14 - рівень мікро-хмари хмарної структури; 15 - рівень макро-хмари хмарної структури; 16 - рівень головної хмари хмарної структури.IoT/50. On it: 13 - the peak level of the cloud structure; 14 - the micro-cloud level of the cloud structure; 15 - macro-cloud level of the cloud structure; 16 - the level of the main cloud of the cloud structure.

Схема функціонування "розподіленого супутника" в складі низькоорбітальної системи супутникового зв'язку мережі 50ЛОоТ працює наступним чином.The scheme of operation of the "distributed satellite" as part of the low-orbit satellite communication system of the 50LOoT network works as follows.

Інформаційним та інтелектуальним ядром розподіленого супутника є кореневий супутник 1 (див. фіг. 1). Супутники-ретранслятори 2, 3, 4, 5 розподіленого супутника формують промінь/промені користувачів з обмеженою зоною обслуговування. Сукупність променів, які формуються супутниками-ретрансляторами, складають зону обслуговування 7 І ЕО-системи.The information and intellectual core of the distributed satellite is the root satellite 1 (see Fig. 1). Repeater satellites 2, 3, 4, 5 of the distributed satellite form a beam/beams of users with a limited service area. The set of beams formed by relay satellites make up the service area of 7 I EO-system.

Вимоги по інтегральній зоні обслуговування І ЕО-системи (географічна зона обслуговування) визначають вимоги до кількості розподілених супутників в системі в цілому.Requirements for the integral service area of the I EO system (geographical service area) determine the requirements for the number of distributed satellites in the system as a whole.

Фідерні лінії б забезпечують з'єднання кореневого супутника з супутниками- ретрансляторами та призначені для передачі транспортного цифрового потоку відповідного формату до кінцевих користувачів. Фідерна лінія 6 між кореневим супутником і супутником- ретранслятором є внутрішньою лінію зв'язку між супутниками в складі розподіленого супутника.Feeder lines b provide the connection of the root satellite with the repeater satellites and are designed to transmit the transport digital stream of the appropriate format to the end users. Feeder line 6 between the root satellite and the repeater satellite is an internal communication line between the satellites as part of the distributed satellite.

Ця лінія - комбінована радіолінія, яка забезпечує дуплексну передачу інформації, вимір похилої дальності і взаємного кутового положення між кореневим супутником 1 і супутниками- ретрансляторами 2, 3, 4, 5.This line is a combined radio line that provides duplex information transmission, measurement of slant range and mutual angular position between the root satellite 1 and repeater satellites 2, 3, 4, 5.

Розподілені супутники в ГЕО-системі пов'язані між собою міжсупутниковими лініями 12 терагерцового зв'язку, які формують магістральну мережу ГЕО-системи. Кожен розподілений супутник пов'язаний з двома сусідніми розподіленими супутниками в своїй орбітальній площині і з двома найближчими розподіленими супутниками в двох сусідніх орбітальних площинах - по одному в кожній орбітальній площині. У складі розподіленого супутника функції підтримки лінії зв'язку між супутниками покладені на кореневий супутник І, який оснащений модулями фідерних ліній 6 та відповідними високочастотними прийомо-передавачами супутників-ретрансляторів.Distributed satellites in the GEO system are connected to each other by intersatellite lines of 12 terahertz communication, which form the trunk network of the GEO system. Each distributed satellite is associated with two neighboring distributed satellites in its orbital plane and with two nearest distributed satellites in two neighboring orbital planes - one in each orbital plane. As part of a distributed satellite, the functions of supporting the communication line between satellites are assigned to the root satellite I, which is equipped with feeder line modules 6 and the corresponding high-frequency transceivers of repeater satellites.

Запропонована багаторівнева система для низькоорбітальної супутникової системи радіозв'язку мережі 50/ОТ являє собою розвиток систем хмарних обчислень для мереж зв'язку від централізованої системи до гетерогенної розподіленої системи.The proposed multi-level system for the low-orbit satellite radio communication system of the 50/OT network represents the development of cloud computing systems for communication networks from a centralized system to a heterogeneous distributed system.

Суть нового підходу до побудови багаторівневої хмарної системи для низькоорбітальних супутникових мереж зв'язку (див. фіг. 2) полягає в тому, що пристрої взаємодій зони обслуговування окремих супутників-ретрансляторів 2, З з'єднуються з пікохмарами 8 рівня пікохмари 13 хмарної структури з досить невеликими обчислювальними можливостями для виконання граничних обчислень. Ці пікохмари 8 в свою чергу з'єднуються з мікро-хмарами 9 рівня мікро-хмари 14 хмарної структури, які з'єднуються з окремими супутниками- ретрансляторами 2, З і мають більш потужні обчислювальні можливості. Кожна мікро-хмара 9 має з'єднання з фіксованим числом пікохмар 8, а в свою чергу кожна група мікро-хмар 9 пов'язана з більш великою за можливостями обробки і зберігання даних макро-хмарою 10 рівня макро-хмари 15 хмарної структури. Макро-хмара 10 використовується для тих операцій, які не можуть бути виконані мікро-хмарами 9. Кожна макро-хмара 10 містить також контролер для підключення мікро-хмар 9. Макро-хмари 10 представляють також шлюзи для взаємодії мікро- хмар 9 з ядром мережі при необхідності. Кожна макро-хмара 10 має з'єднання з фіксованим числом мікро-хмар 9 і керує ними за допомогою бездротових високошвидкісних з'єднань терагерцового діапазону. Головна хмара 11 рівня головної хмари 16 хмарної структури з'єднується з усіма макро-хмарами 10, управляє і здійснює їх моніторинг і яка з'єднується з кореневим супутником 1. Ядро "розподіленого супутника" (кореневий супутник) забезпечує взаємодію макро-хмар 10 в системі в цілому. Запропонована система зменшує затримку при передачі сигналів споживачам і ймовірність перевантаження мережі, одночасно збільшуючиThe essence of the new approach to the construction of a multi-level cloud system for low-orbit satellite communication networks (see Fig. 2) is that the interaction devices of the service area of individual repeater satellites 2, C are connected to picoclouds of the 8th level of the picocloud 13 of the cloud structure with sufficiently small computational capabilities to perform boundary calculations. These picoclouds 8, in turn, are connected to micro-clouds 9 of the micro-cloud level 14 of the cloud structure, which are connected to individual relay satellites 2, C and have more powerful computing capabilities. Each micro-cloud 9 has a connection with a fixed number of pico-clouds 8, and in turn, each group of micro-clouds 9 is connected to a macro-cloud 10 of the macro-cloud 15 level of the cloud structure, which is more capable of processing and storing data. Macro-cloud 10 is used for those operations that cannot be performed by micro-clouds 9. Each macro-cloud 10 also contains a controller for connecting micro-clouds 9. Macro-clouds 10 also represent gateways for interaction of micro-clouds 9 with the network core if necessary. Each macro-cloud 10 is connected to a fixed number of micro-clouds 9 and controls them using wireless high-speed connections in the terahertz range. The main cloud 11 of the level of the main cloud 16 of the cloud structure connects to all macro-clouds 10, controls and monitors them and which connects to the root satellite 1. The core of the "distributed satellite" (root satellite) ensures the interaction of the macro-clouds 10 in system as a whole. The proposed system reduces the delay in the transmission of signals to consumers and the probability of network overload, while simultaneously increasing

Зо гнучкість її побудови і доступність.Because of the flexibility of its construction and availability.

Згідно з корисною моделлю, чотири рівні хмар 13, 14, 15, 16 з'єднані за допомогою надвисокошвидкісних бездротових ліній радіозв'язку терагерцового діапазону. Така побудова включає і використання бездротових оптичних систем зв'язку (РІММІ), які є однією з найважливіших особливостей майбутніх мереж 50/ЛоТ. При цьому відстань між призначеним для користувача обладнанням і найближчою хмарою в мережі становить всього один бездротовий перехід. Це дозволяє забезпечити зменшення затримка передачі даних та ймовірність перевантаження в мережі, збільшити доступність мережі та поліпшити безпеку, оскільки додатки надаються користувачам всередині мережі.According to a useful model, the four cloud levels 13, 14, 15, 16 are connected by ultra-high-speed wireless radio communication lines in the terahertz range. This construction includes the use of wireless optical communication systems (RIMMI), which are one of the most important features of future 50/LoT networks. At the same time, the distance between the equipment intended for the user and the nearest cloud in the network is only one wireless transition. This allows for reduced data transmission latency and the likelihood of network congestion, increased network availability, and improved security as applications are delivered to users within the network.

Багаторівневу систему, що заявляється, використовують наступним чином.The claimed multi-level system is used as follows.

Вивантаження даних від користувача на рівень хмари у запропонованому рішенні включає в себе три складових затримки: затримку по висхідним і спадним лініях, затримку поширення і затримку обробки інформації.The uploading of data from the user to the cloud level in the proposed solution includes three component delays: delay on the uplink and downlink, propagation delay and information processing delay.

Для оцінки часу доступу в "туманних обчисленнях" пропонується модель доступу в "гуманних обчисленнях" з дозволом колізій джерел даних, що реалізують режим опитування. В системі з режимом опитування є центральний вузол (маршрутизатор, шлюз або сервер) і деяку кількість джерел даних, яке в силу динамічних змін заздалегідь "невідомо" вузлу. Джерела даних починають передачу даних тільки за запитом центрального вузла. Якщо у джерел даних немає підготовленого для передачі пакета даних, то спеціальний логічний механізм джерел даних формує ідентифікаційний пакет, що містить унікальний ідентифікаційний номер джерел даних. Завдання центрального вузла ідентифікувати всі джерела даних, які знаходяться в зоні його обслуговування і якщо у джерел даних є дані для передачі, то прийняти їх.To estimate the access time in "fog computing", an access model in "humane computing" with the resolution of collisions of data sources implementing polling mode is proposed. In a polling mode system, there is a central node (router, gateway, or server) and a certain number of data sources that, due to dynamic changes, are "unknown" to the node in advance. Data sources start data transfer only when requested by the central node. If the data sources do not have a data packet prepared for transmission, then a special logical mechanism of the data sources forms an identification packet containing a unique identification number of the data sources. The task of the central node is to identify all data sources that are in its service area and, if the data sources have data to transmit, then accept them.

Процес опитування - часовий інтервал, який розділений на блоки - вікна. Вікна - нефіксовані відрізки часу, розмір яких визначається кількістю слотів, на які він ділиться. Розмір слота - фіксована величина для кожного джерела даних. Так як слот - це теж часовий інтервал, його розмір визначається швидкістю передачі даних від джерел даних до вузла, тобто його визначає обладнання, що використовується в системі.The survey process is a time interval that is divided into blocks - windows. Windows are unfixed segments of time, the size of which is determined by the number of slots into which it is divided. The slot size is a fixed value for each data source. Since a slot is also a time interval, its size is determined by the speed of data transmission from data sources to the node, that is, it is determined by the equipment used in the system.

Тоді загальна затримка на передачу по висхідним і спадним лініях (Ту, Ти) може бути обчислена на основі наступних рівнянь |З1:Then the total delay for transmission on the uplink and downlink (Tu, Ty) can be calculated based on the following equations |Z1:

ТУ-(1--Мьо)(ОбБ/Мь), (1) 10) Та-(1 ня Мпо)(Ор/Ми), (2)TU-(1--Myo)(ObB/My), (1) 10) Ta-(1 nya Mpo)(Or/My), (2)

де Мьо і Мпо - швидкості передачі для висхідної і спадної ліній відповідно, при яких настає відмова в обслуговуванні, Оь і Юп - загальне число переданих біт по висхідній і низхідній лініях відповідно і, нарешті, Мь і Ми - швидкості передачі даних для висхідній і низхідній лініях відповідно.where Myo and Mpo are the transmission rates for the uplink and downlink lines, respectively, at which a denial of service occurs, Oh and Yup are the total number of transmitted bits on the uplink and downlink lines, respectively, and finally, My and My are the data transfer rates for the uplink and downlink lines respectively.

Затримка поширення Т, є функцією відстані і може бути обчислена в такий спосіб:The propagation delay, T, is a function of distance and can be calculated as follows:

ТАВо/М, (3) де Воь - відстань між мобільним користувачем і хмарою, а М, - швидкість поширення.TAVo/M, (3) where Vo is the distance between the mobile user and the cloud, and M is the propagation speed.

Затримка через обробку даних грунтується на числі необхідних операцій і швидкості обробки інформації процесором в хмарі. Затримка через обробку даних Тор обчислюється таким чином:The delay due to data processing is based on the number of necessary operations and the speed of information processing by the processor in the cloud. The delay due to Tor data processing is calculated as follows:

Тоьг - М/Мргос, (4) де М - загальне число необхідних операцій і Мрос - швидкість процесора хмари. Резюмуючи все вищесказане, загальна затримка може бути обчислена як сума зазначених трьох затримок.Tog is M/Mrgos, (4) where M is the total number of required operations and Mros is the speed of the cloud processor. Summarizing all of the above, the total delay can be calculated as the sum of these three delays.

Тоді загальна затримка вивантаження даних в хмару Таз обчислюється таким чином:Then the total delay of uploading data to the Taz cloud is calculated as follows:

Тгад- ГА Гая ГА Гоьс, (5)Tgad- GA Gaya GA Gos, (5)

Відповідно повний цикл взаємодії М джерел даних і центрального вузла становить Т-М т гад.Accordingly, the full cycle of interaction of M data sources and the central node is T-M t ha.

Якщо кожне джерело даних в середньому 7. пакетів в секунду, то при наявності в системі М джерел даних, загальна інтенсивність потоку даних складе ХМ пакетів в секунду, а середній інтервал між їх надходження 1/ЛМ. Отже, щоб уникнути необмеженого зростання черг, час обслуговування Т;ад повинно відповідати умові:If each data source averages 7 packets per second, then if there are M data sources in the system, the total intensity of the data flow will be XM packets per second, and the average interval between their arrivals will be 1/LM. Therefore, in order to avoid the unlimited growth of queues, the service time of T;ad must meet the condition:

Тгаа1/ХМ, (6)Tgaa1/XM, (6)

Вирішуючи (6) при умові Ме--Ми щодо необхідної швидкості передачі даних для висхідній і низхідній радіоліній М-Мь-Ми, отримаємо умову гарантування відсутності черги для кожного джерела даних і відповідно можна сформулювати вимоги до пропускної спроможності радіоканалу.Solving (6) under the condition Me--My regarding the required data transfer rate for the uplink and downlink radio lines M-M-My, we will obtain the condition of guaranteeing the absence of a queue for each data source and, accordingly, it is possible to formulate the requirements for the bandwidth of the radio channel.

Грунтуючись на останньому виразі, можна сказати, що загальна затримка, в основному, залежить від відстані. Таким чином, в разі введення макро-хмар затримка менше, ніж затримка при використанні ресурсів ядра мережі.Based on the last expression, we can say that the total delay mainly depends on the distance. Thus, in the case of the introduction of macro-clouds, the delay is less than the delay when using network core resources.

Введення рівня макро-хмари на супутниках-ретрансляторах і забезпечення взаємозв'язку макро-хмари за допомогою бездротових високошвидкісних радіосистем передачі терагерцового діапазону дозволяє також використовувати новий спосіб вивантаження трафіку. що при спільному застосуванні з технологією взаємодії пристрій-пристрій 020 значно покращує характеристики якості обслуговування мережі 5О/Лот.The introduction of the macro-cloud level on relay satellites and the provision of macro-cloud interconnection using wireless high-speed radio transmission systems in the terahertz range also allows using a new way of offloading traffic. which, when used together with the 020 device-device interaction technology, significantly improves the service quality characteristics of the 5O/Lot network.

Результати моделювання показали, що в порівнянні з традиційним рішенням з побудови ядра мережі Емоїмей РасКкеї Соге, заснованим на версії 15 ЗОРР, запропоноване рішення забезпечує зменшення кругової затримки в середньому на 50-60 95.The simulation results showed that compared to the traditional solution for building the core of the Emoimei RasKkeyi Soge network, based on version 15 of ZORR, the proposed solution provides a reduction in round-trip delay by an average of 50-60 95.

Джерела інформації: 1. Патент КО 2549832, НО4В 7/185. Способ космической связи / Афанасьев С.М., АнкудиновSources of information: 1. Patent KO 2549832, НО4В 7/185. The method of space communication / Afanasyev S.M., Ankudynov

А.В. Патентообладатель "Информационньюе спутниковье системь" имени академика М.Ф.A.V. Patentee "Information Satellite Systems" named after Academician M.F.

Решетнева. опубл. 27.02.2007. 2. Патент на корисну модель 134409 Україна, НО4-В 7/185 Система низькоорбітального супутникового зв'язку/ Наритник Т.М., Сайко В.Г., Авдєєнко Г.Л., Казіміренко В.Я., СарапуловReshetneva. published 27.02.2007. 2. Patent for utility model 134409 Ukraine, НО4-В 7/185 System of low-orbit satellite communication/ T.M. Narytnyk, V.G. Saiko, G.L. Avdeyenko, V.Ya. Kazimirenko, Sarapulov

С.В; Заявник і патентовласник НТУУ "КПІ імені Ігоря Сікорського"; заявл. 29.12. 2018; опубл. 10.05.2019 // Бюл. Мо 9.S.V.; Applicant and patent owner of NTUU "KPI named after Igor Sikorsky"; statement 29.12. 2018; published 05/10/2019 // Bul. Mo 9.

З. МикНегієве, А.А. Роутег апа Іаепсу Амаге Сіоцаїеї Зеїесіоп Бігаїеду їог Мийі-СіоцаеїZ. MykNegieve, A.A. Routeg apa Iaepsu Amage Siotsaei Zeiesiop Bigaiedu yog Miyi-Siotsaei

Епмігоптепі // ІЄЕЕ Тгапзасіїоп5 оп Сіоца Сотршиііпдо Мад., ушу 2016. - Мої. 1.Epmigoptepi // IEEEE Tgapsaziiop5 op Siotsa Sotrshiiipdo Mad., wushu 2016. - My. 1.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 1. Система низькоорбітального супутникового зв'язку із ЕС-архітектурою, яка містить штучні супутники Землі, кожен з яких функціонує на навколоземній орбіті і оснащений бортовими ретрансляторами, міжсупутниковий зв'язок, мережу наземних станцій зв'язку і управління штучними супутниками Землі, угруповання низькоорбітальних космічних апаратів (І ЕоО- система), яке включає угрупування кореневих (ведучих) супутників та супутників-ретрансляторів (ведених), навколо кожного кореневого супутника формується мікроугрупування супутників- ретрансляторів, а функції кореневого супутника в вибраній фазовій точці орбітальної площини робочої орбіти виконують міні- або мікросупутники, які пов'язані в кільцеву мережу лініями зв'язку між супутниками, при цьому функції супутників-ретрансляторів - кубсати, яка відрізняється тим, що додатково введено багаторівневу систему граничних хмар, яка являє 60 собою гетерогенну розподілену обчислювальну хмарну структуру.1. A system of low-orbital satellite communication with EC-architecture, which includes artificial Earth satellites, each of which functions in a near-Earth orbit and is equipped with on-board repeaters, intersatellite communication, a network of ground stations for communication and control of artificial Earth satellites, a group of low-orbital spacecraft (I EoO system), which includes a grouping of root (leading) satellites and repeater satellites (followers), a micro grouping of repeater satellites is formed around each root satellite, and the functions of the root satellite at the selected phase point of the orbital plane of the working orbit are performed by mini- or microsatellites, which are connected in a ring network by communication lines between satellites, while the functions of relay satellites are cubesats, which is distinguished by the fact that a multi-level system of boundary clouds is additionally introduced, which is a heterogeneous distributed computing cloud structure. 2. Система низькоорбітального супутникового зв'язку із ЕС-архітектурою за п. 1, яка відрізняється тим, що граничні хмари багаторівневої системи з'єднані за допомогою надвисокошвидкісних бездротових ліній радіозв'язку терагерцового діапазону та бездротових оптичних систем зв'язку. п т З я НН ЗОНИ - хо ши ще | я по п ЕНН і я хх, ЗД рон ан есе 7 ; ги я я г З їх оо я 7 вх З ве де тод доох 7 с ї 5 х їх у х ко ре, Ми я я, щої г саВе а мно ва м. ШК Но че НН я «М Шу стати зл Ак ножі нт ї БВ В З 7 Баш х х дк С ше ве ще пек ША й ким ни З Ин о В ПВ2. The system of low-orbit satellite communication with EC-architecture according to claim 1, which is characterized by the fact that the boundary clouds of the multi-level system are connected by means of ultra-high-speed wireless radio communication lines of the terahertz range and wireless optical communication systems. p t Z i NN ZONY - ho shi still | I on p ENN and I xx, ZD ron an essay 7 ; ги я г Z их оо я 7 вх Z ve de tod dooh 7 s і 5 х і х х kore, We і і schoyi g saVe a mno va m. SHK No che NN і "M Shu become evil Ak knives nt i BV V Z 7 Bash x x dk S she ve esh pek SHA y kim ni Z In o V PV Фіг. 1 іє а й у М п і я а НИЙ - 5 І ше " З У еВ ПИЛИП ППП гу. доп ПИ оКЖКНЕ не Й ух, х сек Мих С ех ек єм ІВ ї т В; Ть, З З я х х. й ех ї КУ З в Кн Я ж и В У ї Ж ше ЕХ БО я Ба Кут, Ве ща пф дет т » їе шо за : кеВ М АВ Б пен Шк і ж Зони у «Е Меч ве Кз а ШЕ я 3 ся І о й ї б р ден в А п о п ши а м п п ОК хх х и -хFig. 1 ie a y u M p i ia a NY - 5 I she " Z U eV PYLIP PPP gu. dop PY oKZHKNE ne Y uh, x sec Myh S eh ek em IV i t V; T, Z Z я х х. y eh y KU Z v Kn I zh i V U y Ш she EH BO y Ba Kut, Ve scha pf det t » ye sho za: keV M AV B pen Shk i zh Zones y "E Mech ve Kz a SHE i 3 sya I o y i b r den v A p o p shi a m p p OK xx h i -x Фіг. 2Fig. 2
UAU201910576U 2019-10-24 2019-10-24 SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE UA141528U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201910576U UA141528U (en) 2019-10-24 2019-10-24 SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201910576U UA141528U (en) 2019-10-24 2019-10-24 SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA141528U true UA141528U (en) 2020-04-10

Family

ID=71118459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU201910576U UA141528U (en) 2019-10-24 2019-10-24 SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA141528U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11722214B2 (en) Dynamic spatial allocation of satellite capacity based on mobile vessel load forecasting
Dong et al. An edge computing empowered radio access network with UAV-mounted FSO fronthaul and backhaul: Key challenges and approaches
CN105490729B (en) A kind of one-to-many data transmission system and method based on satellite link
US9461733B2 (en) Device and method for optimizing the ground coverage of a hybrid space system
US10405234B2 (en) Load balancing of committed information rate service sessions on TDMA inroute channels
CN113452432B (en) Dynamic allocation method for downlink resources of multi-beam low-orbit satellite communication
CN110291727B (en) Ultra low delay telecommunications system
US20160269100A1 (en) Satellite laser communications relay node
WO2014160997A1 (en) Wide area network infrastructure using aircraft
US20230245571A1 (en) Systems and methods for implementing an air traffic control voice relay for unmanned aircraft systems over an aviation network
CN113489530B (en) Method for synchronously switching feeder links in low-earth-orbit constellation satellite communication system
CN113348636B (en) Method and system for managing doppler and framing effects in a network
CN103684576A (en) High-speed data communication method based on minisatellite cluster ad-hoc network
CN113853024B (en) Data transmission method, system, device and storage medium
CN109039433A (en) A kind of installed load system of high throughput satellite
UA141528U (en) SYSTEM OF LOW-ORBIT SATELLITE COMMUNICATION WITH FC-ARCHITECTURE
US20230247484A1 (en) Adaptive load balancing in a satellite network
US11368213B1 (en) System for distributed management of satellite uplink communication
US11595113B1 (en) System to preshape data sent via satellite
CN111817769B (en) Time slot design method for satellite-ground data chain propagation delay compensation
CN110365397A (en) The TT&C system of load-carrying dirigible
JP5667711B2 (en) Air mobile station
CN114726470B (en) Terminal synchronization method of non-ground network
RU2681692C1 (en) High-frequency data exchange system
RU2713293C1 (en) Spacecraft flight control system using low-orbit satellites interconnected by inter-satellite links as transponders