Hybride FSO/RF-Kommunikation in integrierten Netzwerken von Raum-Luft-Boden: Eine Politik zur Reduzierung des Overheads bei der Link-Auswahl

Integrierte Netze von Raum, Luft und Boden (SAGIN) werden als Ermöglicher für Netzwerke der sechsten Generation (6G) betrachtet. Durch die Integration terrestrischer und nicht-terrestrischer (Satelliten-, Luftfahrt-) Netzwerke scheint SAGIN eine vielversprechende Lösung zu sein, um überall und jederzeit zuverlässige Konnektivität bereitzustellen. Die Verfügbarkeit kann weiter verbessert werden, wenn hybride optische Freiraum- (FSO) und Funkfrequenz- (RF) Verbindungen angenommen werden. In diesem Papier wurde die Leistung eines hybriden FSO/RF-Kommunikationssystems, das in SAGIN betrieben wird, analytisch bewertet. Im betrachteten System wird eine Hochaltitüde-Plattformstation (HAPS) verwendet, um das Satellitensignal zur Bodenstation weiterzuleiten. Darüber hinaus berücksichtigt das angenommene FSO-Kanalmodell Turbulenzen, Ausrichtungsfehler und Pfadverluste, während für die RF-Verbindungen ein relativ neues zusammengesetztes Fading-Modell berücksichtigt wurde. In diesem Kontext wurde ein neues Link-Auswahlverfahren vorgeschlagen, das darauf abzielt, den für die Umschaltoperationen zwischen RF- und FSO-Links erforderlichen Signalisierungs-Overhead zu reduzieren. Der entwickelte analytische Rahmen basiert auf der Markov-Ketten-Theorie. Durch Nutzung dieses Rahmens wurde die Leistung des Systems anhand der Kriterien der Ausfallwahrscheinlichkeit und der durchschnittlichen Anzahl von Linkschätzungen untersucht. Die präsentierten numerischen Ergebnisse zeigen, dass das neue Auswahlverfahren einen guten Kompromiss zwischen Leistung und Komplexität bietet.