TECNICHE DI DECISIONE AUTOMATICA PER L'INSTRADAMENTO DEL TRAFFICO IN RETI TERRESTRI E NON TERRESTRI (TN-NTN)

L’evoluzione delle reti di telecomunicazione verso l’integrazione tra reti terrestri (TN) e reti non terrestri (NTN) rappresenta uno degli sviluppi più significativi nell’ambito delle future reti di comunicazione. Tale integrazione consente di com- binare i punti di forza delle due tecnologie: da un lato, le elevate capacità trasmissive e la bassa latenza delle reti terrestri, come il 5G, e dall’altro la vasta copertura ge- ografica e la continuità del servizio offerte dalle reti satellitari. In questo contesto, una delle principali sfide da gestire riguarda il traffic steering, ossia la selezione e la ripartizione dinamica del traffico tra i diversi collegamenti disponibili in funzione delle condizioni della rete e dei requisiti di Quality of Service (QoS). L’obiettivo di questa tesi è analizzare e validare un modello matematico di traffic steering per reti integrate TN-NTN, basato sulla suddivisione del traffico tra il collegamento terrestre e quello satellitare mediante il bilanciamento delle latenze dei due percorsi, con l’obiettivo di sincronizzare l’arrivo dei pacchetti a destinazione e ridurre gli effetti dovuti alla congestione della rete. Per il controllo del traffico viene inoltre adottato un controllore di traffic shaping di tipo dead-beat, il quale impone un profilo prefissato alla coda applicativa e determina dinamicamente la quantità di traffico da instradare sui due segmenti. Questo approccio permette di caratterizzare in maniera deterministica parametri prestazionali come il ritardo massimo di accodamento e il jitter massimo, garantendo un controllo più accurato del comportamento del sistema. Per la validazione del modello è stato utilizzato il simulatore di rete NS-3, nel quale sono stati sviluppati moduli personalizzati per rappresentare approssimati- vamente il comportamento dei collegamenti terrestri e satellitari e un’applicazione dedicata alla generazione, gestione e distribuzione del traffico tra i due segmenti di rete. Attraverso tali strumenti sono stati realizzati numerosi scenari di simulazione, variando progressivamente il livello di degradazione del collegamento 5G, al fine di analizzare le decisioni adottate dal meccanismo di traffic steering e confrontarne le prestazioni con quelle ottenibili in assenza di tale funzionalità. Le simulazioni effettuate evidenziano che il modello proposto è in grado di adattare dinamicamente la ripartizione del traffico tra i segmenti terrestre e satel- litare in funzione delle condizioni del canale. In particolare, il meccanismo di traffic i steering privilegia il collegamento 5G quando questo offre prestazioni adeguate, in- crementando progressivamente il contributo del segmento NTN al peggiorare delle condizioni della rete terrestre. I risultati confermano inoltre la coerenza tra il modello analitico e la sua implementazione in ambiente NS-3, mostrando come l’approccio proposto contribuisca a migliorare l’affidabilità della comunicazione e la gestione della congestione nelle reti integrate TN-NTN.