論文の概要: Scalable Scheduling Policies for Quantum Satellite Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09464v1
- Date: Wed, 15 May 2024 15:58:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-16 12:56:32.578254
- Title: Scalable Scheduling Policies for Quantum Satellite Networks
- Title（参考訳）: 量子衛星ネットワークのためのスケーラブルなスケジューリングポリシー
- Authors: Albert Williams, Nitish K. Panigrahy, Andrew McGregor, Don Towsley,
- Abstract要約: 衛星・地上局の資源制約を考慮した量子衛星ネットワークにおける送信スケジューリングの問題点を考察する。
衛星を地上局に割り当てる際の最も一般的な問題はNPハードであることを示す。
そこで我々は,Starlinkメガコンステレーションの4つのスケーラブルアルゴリズムを提案し,その性能評価を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.91414940065524
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As Low Earth Orbit (LEO) satellite mega constellations continue to be deployed for satellite internet and recent successful experiments in satellite-based quantum entanglement distribution emerge, a natural question arises: How should we coordinate transmissions and design scalable scheduling policies for a quantum satellite internet? In this work, we consider the problem of transmission scheduling in quantum satellite networks subject to resource constraints at the satellites and ground stations. We show that the most general problem of assigning satellites to ground station pairs for entanglement distribution is NP-hard. We then propose four heuristic algorithms and evaluate their performance for Starlink mega constellation under various amount of resources and placements of the ground stations. We find that the maximum number of receivers necessary per ground station grows very slowly with the total number of deployed ground stations. Our proposed algorithms, leveraging optimal weighted b-matching and the global greedy heuristic, outperform others in entanglement distribution rate, entanglement fidelity, and handover cost metrics. While we develop these scheduling algorithms, we have also designed a software system to simulate, visualize, and evaluate satellite mega-constellations for entanglement distribution.
- Abstract（参考訳）: 低軌道軌道(LEO)衛星メガコンステレーションが衛星インターネットに展開され続けており、最近の衛星ベースの量子エンタングルメント分布の実験が成功しているため、自然な疑問が浮かび上がっている。
本研究では,衛星・地上局の資源制約を考慮した量子衛星ネットワークにおける送信スケジューリングの問題点について考察する。
衛星を地上局に割り当てる際の最も一般的な問題はNPハードであることを示す。
次に、4つのヒューリスティックアルゴリズムを提案し、地上局の様々な資源と配置の下でStarlinkメガコンステレーションの性能を評価する。
地上局1台当たりの受信機数は,設置する地上局の総数に比して非常に緩やかに増加することが判明した。
提案アルゴリズムは, 最適重み付きbマッチングとグローバルグリーディヒューリスティックを利用して, 絡み合い分布率, 絡み合いの忠実度, ハンドオーバコストの指標において, 他よりも優れていた。
また,これらのスケジューリングアルゴリズムを開発しながら,衛星の巨視像をシミュレーションし,可視化し,評価するソフトウェアシステムを設計した。
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