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Grant-Free Coexistence of Critical and Non-Critical IoT Services in Two-Hop Satellite and Terrestrial Networks

Kassab, Rahif und Munari, Andrea und Clazzer, Federico und Simeone, Osvaldo (2022) Grant-Free Coexistence of Critical and Non-Critical IoT Services in Two-Hop Satellite and Terrestrial Networks. IEEE Internet of Things Journal, 9 (16), Seiten 14829-14843. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JIOT.2021.3115483. ISSN 2327-4662.

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Kurzfassung

Terrestrial and satellite communication networks often rely on two-hop wireless architectures with an access channel followed by backhaul links. Examples include Cloud-Radio Access Networks (C-RAN) and Low-Earth Orbit (LEO) satellite systems. Furthermore, communication services characterized by the coexistence of heterogeneous requirements are emerging as key use cases. This paper studies the performance of critical service (CS) and non-critical service (NCS) for Internet of Things (IoT) systems sharing a grant-free channel consisting of radio access and backhaul segments. On the radio access segment, IoT devices send packets to a set of non-cooperative access points (APs) using slotted ALOHA (SA). The APs then forward correctly received messages to a base station over a shared wireless backhaul segment adopting SA. We study first a simplified erasure channel model, which is well suited for satellite applications. Then, in order to account for terrestrial scenarios, the impact of fading is considered. Among the main conclusions, we show that orthogonal inter-service resource allocation is generally preferred for NCS devices, while non-orthogonal protocols can improve the throughput and packet success rate of CS devices for both terrestrial and satellite scenarios.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148205/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Grant-Free Coexistence of Critical and Non-Critical IoT Services in Two-Hop Satellite and Terrestrial Networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kassab, Rahifrahif.kassab (at) kcl.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Munari, AndreaAndrea.Munari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1506-2792NICHT SPEZIFIZIERT
Clazzer, Federicofederico.clazzer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9688-2436NICHT SPEZIFIZIERT
Simeone, Osvaldoosvaldo.simeone (at) kcl.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2022
Erschienen in:IEEE Internet of Things Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.1109/JIOT.2021.3115483
Seitenbereich:Seiten 14829-14843
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2327-4662
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Beyond 5G, IoT, Grant-Free, Radio Access, mMTC, URLLC
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Global Connectivity for People and Machines
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Clazzer, Federico
Hinterlegt am:12 Jan 2022 09:43
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:01

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