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Transforming 5G Mega-Constellation Communications: A Self-Organized Network Architecture Perspective

Corici, Marius und Caus, Marius und Artiga, Xavier und Guidotti, Alessandro und Barth, Benjamin und Cola, Tomaso und Tallon, Justin und Zope, Hemant und Tarchi, Daniele und Parzysz, Fanny und Naseh, David und Sadashiv Shinde, Swapnil (2025) Transforming 5G Mega-Constellation Communications: A Self-Organized Network Architecture Perspective. IEEE Access, 13, Seiten 14770-14788. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/ACCESS.2025.3530930. ISSN 2169-3536.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10844267

Kurzfassung

With the widespread adoption of 5G as a communication standard, satellite mega-constellations have emerged as viable alternatives and complement terrestrial networks, offering extensive and reliable communication services across a broad spectrum of users and applications. These constellations are already equipped with inter-satellite links and adaptable payloads capable of supporting Radio Access Network (RAN) and core network functionalities, forming complex space-based networks characterized by overlapping layers of multi-orbit, grid-like topologies that undergo continuous, yet predictable, changes—peculiarities not currently addressed within the 5G standards framework. To cope with this technology gap, this paper introduces a novel architecture for 5G services relying on satellite mega-constellations, which adhere to the principles of self-organized networks. This architecture is designed to align seamlessly with 5G service requirements, while also accommodating the unique topological and infrastructural constraints of mega-constellations. In more detail, the paper first outlines the fundamental principles of self-organizing networks that facilitate real-time system adaptation to internal topological shifts and external fluctuations in service demand. Then, we detail a 5G network architecture incorporating these principles, which includes i) dynamic placement and migration of radio and core network control plane functions, ii) the strategic positioning of the data path, service, and AI decision functionalities to improve end-to-end service quality and reliability, and iii) the integration of dynamically established multi-connectivity options to increase the overall service dependability. These innovations aim for a seamless integration of space-based networks with terrestrial counterparts, creating a robust, cost-effective convergent telecommunication system.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214086/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Transforming 5G Mega-Constellation Communications: A Self-Organized Network Architecture Perspective
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Corici, Mariusmarius-iulian.corici (at) fokus.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Caus, Mariusmarius.caus (at) cttc.catNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Artiga, XavierCTTCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guidotti, AlessandroUniversity of BolognaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barth, BenjaminBenjamin.Barth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0233-4667NICHT SPEZIFIZIERT
Cola, TomasoTomaso.deCola (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tallon, JustinSRSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zope, HemantFraunhofer FOKUSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tarchi, DanieleUniversity of BolognaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Parzysz, FannyOrangeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naseh, DavidUniversity of BolognaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sadashiv Shinde, SwapnilUniversity of BolognaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 Januar 2025
Erschienen in:IEEE Access
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.1109/ACCESS.2025.3530930
Seitenbereich:Seiten 14770-14788
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2169-3536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:5G mobile communication;Satellites;Satellite broadcasting;Space vehicles;Topology;Routing;Logic gates;Delays;Aerospace electronics;Real-time systems;5G;NTN;self-organizing networks;satellite;mega-constellations
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 - Projekt Global Connectivity - Sat
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Barth, Benjamin
Hinterlegt am:14 Mai 2025 10:34
Letzte Änderung:14 Mai 2025 10:34

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