Handover management algorithms in leo satellite communication networks

Abstract

Düşuk-Yer Yürüngesi (LEO) uydu sistemleri, evrensel gezgin ağların gelişimindeusü ou g svar olan karasal sabit ve telsiz ağların tamamlayıcısı olarak düşunülmektedirler şunküg usü u cü uDüşuk-Yer Yürüngesi uydu sistemleri Yer ile Eş zamanlı Yürünge (GEO) uydu sis-usü ou s outemlerine kıyasla düşuk yayılım gecikmesi, düşuk güş gereksinimleri gibi ünemli getis-usü usü uc orilere sahiptirler. Ancak, Düşuk-Yer Yürüngesi uyduları ile ilgili başlıca sorunlardanusü ou sbiri bu uyduların düşuk hızla fakat daha rasgele yünlere haraket eden karasal gezginusü oterminallere nispeten daha yüksek hızda hareket etmeleridir. Düşuk-Yer Yürüngesiu usü ouuydularının hızlı harekete etme üzellikleri gezgin kullanıcıların sıklıkla komşu uydularo sarasında eldeğiştirmesine sebep olmaktadır. Bundan dolayı, evrensel mobil iletişimigs sgeliştirme amacı ile yola şıkıldığında, Düşuk-Yer Yürüngesi uydu sistemlerinde mey-s c g usü oudana gelen uydular arası eldeğiştirmelerin yünetimini sağlayabilmek oldukşa uğraştırıcıgs o g c gsbir iş haline gelmiştir. Düşuk-Yer Yürüngesi uydularının yayınlarının etkili olduğus s usü ou gyeryüzü alanları arasında gerşekleşen eldeğiştirmelerin idaresi işin etkili ve eksiksizuu c s gs cmetodlar gerekmektedir. Bu konudaki temel endişe son kullanıcılara eldeğiştirmelerins gssebep olabileceği kesintilere karşı güvenilir bir servis sağlayabilmektir.g su gGünümüzde Düşuk-Yer Yürüngesi uyduları arasında gerşekleşen eldeğiştirmeleruu u usü ou c s gsesnasında karşılaşılan problemlerle başa şıkabilmek işin şeşitli şalışmalar mevcuttur.ss sc c cs csBu konuda yapılan şalışmalar, yeni hareket yünetim sistemlerinin tasarlanmasına vecs oeldeğiştirme sürecindeki karar verme aşamasının eldeğiştirmeleri hızlı ve doğru birgs u s gs gşekilde tetikleyecek yünde geliştirmeye odaklanmıştır.s o s s Bu tez şalışması yakın za-csmanda Düşuk-Yer Yürüngesi uyduları işin ünerilen eldeğiştirme yünetimi modellerininusü ou co gs obir araştırması niteliğini taşır. Bunlarla beraber, bu tez şalışması kapsamında incele-s g s csnen sistemlerin eksiklik ve sakıncaları güzününe alınarak, Düşuk-Yer Yürüngesi uyduoou usü ouiletişim ağları işin uydular arası iletişimin verimliliğini ve uydu konum değişim modelinis g c s g gskullanan iki yeni Eldeğiştirme Yünetim Sistemi ünerilmektedir.gs o o

Since Low Earth Orbit satellite constellations have important advantages overGeosynchronous Earth Orbit satellite systems such as low propagation delay, low powerrequirements, they are considered to be used to complement the existing terrestrialï¬xed and wireless networks in the evolving global mobile network. However, one ofthe major problems with LEO satellites is their higher speed relative to the terrestrialmobile terminals, which move at lower speeds but at more random directions. Thishigh mobility characteristic of LEO satellites causes mobile users to hand over betweenfootprints of adjacent satellites very frequently. Therefore, handover management inLEO satellite networks becomes a very challenging task for supporting global mobilecommunication. Eï¬cient and accurate methods are needed for LEO satellite handoversbetween the moving footprints. The main concern of researches done in this area isproviding a reliable service to the user that prevents a communication from beingdropped due to a handover.Currently, there are many studies dealing with the problems of handover man-agement in LEO satellite communication networks. Related work in this area focuseson the development of new mobility management architectures as well as improvingthe handover decision mechanisms to quickly and accurately trigger handovers. Thisthesis includes a survey of recent handover management protocols for LEO satellites.By taking into consideration the inconvenience and incompleteness of the current pro-posals in literature, this thesis proposes two new mobility management schemes forLEO satellite communication networks which use the eï¬ciency of inter-satellite linksbetween satellites and satellites? mobility pattern.