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Tesis:

Contribución a la mejora de la QOS y eficiencia en sistemas de comunicación por satélite interactivos de banda ancha

  • Autor: RODRIGUEZ BEJARANO, Juan Manuel

  • Título: Contribución a la mejora de la QOS y eficiencia en sistemas de comunicación por satélite interactivos de banda ancha

  • Fecha: 2021

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION

  • Departamentos: INGENIERIA DE SISTEMAS TELEMATICOS

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/69127/

  • Director/a 1º: MIGUEL NIETO, Carlos

  • Resumen: Recent advances in space technology have evolved satellites from being mere repeaters to offer a wide range of telecom services similar to the ones of terrestrial or mobile networks. Some of the factors that have led to this change have been the use of on-board processors at the satellites (managing the traffic QoS) and novel approaches that multiply the system capacity (constellations and VTHS). In this background, a huge effort on standardization has been done in the context of integration with terrestrial technologies and the use of those extended capabilities like QoS. Even so, standards are focused to build a common framework for interoperability and are open for the way of implementation in an on-bard processor or in a VHTS context. This thesis aims at a practical implementation of a satellite system based on those standards and it offers some recommendations for their future update. In particular, the first contribution of this thesis is an improvement in the efficiency of VHTS systems by increasing the total capacity of the system and an improvement in the quality of service with a change proposal for the traditional architecture of interactive satellite systems. The efficiency improvement has been achieved due to the design of two new radio resource allocation algorithms that evaluate co-channel interferences in multi-spot systems with MF-TDMA. The new algorithms allow an improvement of 10% of the total capacity of the system. This is accomplished as the possible interferences of the co-channel beams are evaluated before assigning a position in the resource management MF-TDMA table. These improvements have been evaluated with system parameters extracted from actual systems. The validity of the algorithms has been verified through simulations and contrasted with theoretical results. The second contribution of this thesis is an improvement on the QoS of interactive satellite systems. This contribution is based on the modification of the DVB-RCS2 systems architecture suggesting a new approach in the implementation of the Radio Resource Management function on board the satellite. The new approach provides an improvement on the QoS for end users by dramatically reducing the access link delay. In particular the delay for the traffic resources allocation is reduced by half. As an additional point to these innovations and with the perspective of a possible implementation in a real system, all those proposals have been evaluated in the context of a possible implementation with current space technologies. In this way, different experiments have been carried out where the proposed algorithms have been tested on real architectures and space qualified processors. This has highlighted that the implementation of this novelties is not only beneficial, but also is technologically possible and reduces the risk for its inclusion in a future satellite mission. ----------RESUMEN---------- Los recientes avances en tecnología espacial han hecho que los satélites pasen de ser simples repetidores a ofrecer una amplia gama de servicios similares a los que proporcionan las redes terrestres o móviles. Alguno de los factores que han hecho posible este cambio son el uso de procesadores integrados en los satélites (que gestionan la calidad de servicio del tráfico) y enfoques novedosos que multiplican la capacidad del sistema (constelaciones y VHTS). En este contexto, se ha realizado un gran esfuerzo de estandarización para la integración con tecnologías terrestres y el uso de capacidades extendidas como QoS. Aun así, los estándares están enfocados a construir un marco para la interoperabilidad y son abiertos en cuanto la implementación práctica en un procesador integrado o en un contexto VHTS. Esta tesis se basa en una implementación práctica de un sistema satélite basado en dichos estándares y ofrece recomendaciones para su futura actualización. En particular, la primera contribución de esta tesis es una mejora en la eficiencia de los sistemas VHTS al aumentar la capacidad total del sistema y una mejora de la calidad de servicio con una propuesta de cambio en la arquitectura tradicional de los sistemas interactivos por satélite. La mejora en eficiencia se ha logrado mediante el diseño de dos nuevos algoritmos para la asignación de recursos espectrales que evalúan las interferencias co-canal en sistemas multi-spot con MF-TDMA. Los nuevos algoritmos permiten una mejora del 10% de la capacidad total del sistema, ya que las posibles interferencias de los haces co-canal son evaluadas antes de asignar una posición en la tabla de gestión de recursos MF-TDMA. Estas mejoras han sido evaluadas con parámetros de sistemas reales. La validez de los algoritmos ha sido comprobada mediante simulaciones y contrastada con resultados teóricos. La segunda mejora que propone esta tesis está en el contexto de la QoS en los sistemas satélite interactivos. Se bas en una modificación de la arquitectura de sistemas DVB-RCS2 sugiriendo un nuevo enfoque en la implementación de la función de gestión de recursos de radio a bordo del satélite. El nuevo enfoque reduce drásticamente la demora del enlace de acceso proporcionando una mejora de QoS a los usuarios finales haciendo que el retardo en la asignación de recursos se reduzca a la mitad. Como punto adicional a estas innovaciones y con la perspectiva de una posible implementación en un sistema real, todas las posibles implementaciones han sido evaluadas en el contexto de una posible implementación con tecnologías espaciales actuales. De esta forma se han llevado a cabo diferentes experimentos donde se han evaluado los algoritmos propuestos sobre arquitecturas reales y procesadores que poseen una calificación espacial. Esto ha permitido poner de relevancia que su implementación no solo es beneficiosa, sino que es tecnológicamente posible y reduce el riesgo para su inclusión en una futura misión.