Εισαγωγή: Ένα σύστημα απωλειών (loss system) αποτελείται από δύο μέρη: τους εξυπηρετητές κλήσεων (servers) και τις κλήσεις (calls) οι οποίες καταφθάνουν στο σύστημα και ζητούν να εξυπηρετηθούν χωρίς καθυστέρηση. Η άφιξη των κλήσεων ακολουθεί την διαδικασία Poisson, ενώ ο χρόνος εξυπηρέτησης των κλήσεων είναι εκθετικά κατανεμημένος. Η πιθανότητα απώλειας κλήσεως πραγματοποιείται μέσω του μοντέλου Erlang (Erlang loss model) και σύμφωνα με την κλασσική Erlang Loss formula. Επέκταση του παραπάνω μοντέλου αποτελεί το σύστημα απωλειών πολυδιάστατης τυχαίας κίνησης, γνωστό στην βιβλιογραφία ως Erlang Multirate Loss Model (EMLM).

Σκοπός: Η εργασία αυτή πραγματεύεται τον υπολογισμό της πιθανότητας απώλειας κλήσεων και λοιπών παραμέτρων (Quality of Services - QoS) σε δίκτυα χαμηλής γήινης τροχιάς (Low Earth Orbit - LEO) που εξυπηρετούν πολυδιάστατη τυχαία κίνηση. Για την ανάλυση τέτοιου τύπου δικτύων θα ληφθούν υπόψιν οι κλήσεις μεταπομπής, ενώ θα θεωρηθεί πως τα κανάλια διαμοιράζονται βάσει της πολιτικής πλήρους διάθεσης (Complete Sharing Policy - CSP), της πολιτικής δέσμευσης (Bandwidth Reservation – Policy BRP) και της πολιτικής αποδοχής κατωφλίου (Threshold Call Admission - TCA).

Μέθοδος:  Η ανάλυση θα βασιστεί στην μοντελοποίηση του συστήματος ως σύστημα απωλειών, ενώ η μαθηματική περιγραφή θα γίνει βάσει πολυδιάστατων Μαρκοβιανών αλυσίδων. Στην παρούσα εργασία θα επεκταθεί το εν λόγω μοντέλο, προκειμένου να μοντελοποιηθεί και να αναλυθεί η απόδοση δικτύων χαμηλής γήινης τροχιάς (LEO) που εξυπηρετούν πολυδιάστατη τυχαία κίνηση καθώς και του υπολογισμού των μέτρων απόδοσης (QoS) βάσει της υιοθέτησης των παραπάνω πολιτικών.

Αποτελέσματα: Σε σύγκριση με την CSP η πολιτική TCA αποτρέπει ορισμένες κλήσεις να μονοπωλούν τους πόρους καναλιού, ορίζοντας κατάλληλα όρια (κατώφλια) για την εισερχόμενη κίνηση. Σε σύγκριση με την BRP, η πολιτική TCA επιτυγχάνει βελτιωμένη χρήση καναλιού μειώνοντας αποτελεσματικά τις αστοχίες μεταπομπής και διακοπής κλήσεων και προσαρμόζοντας τα κατώφλια για την αντιμετώπιση των μεταβαλλόμενων συνθηκών κυκλοφορίας στο LEO-MSS.           

Συμπεράσματα: Η μέθοδος TCA αναδεικνύεται ως μια αποδοτικότερη εναλλακτική προσέγγιση για την αξιολόγηση της απόδοσης των QoS με επαρκή ακρίβεια, η οποία δύναται να βελτιωθεί περαιτέρω προκειμένου να υποστηρίξει την κυκλοφορία κλήσεων κατηγορίας υπηρεσιών Κ μέσα σε ένα σύστημα LEO-MSS.

Introduction: A loss system consists of two parts, the servers and the calls that are expected at the system requesting to be served without a delay. The new and handover call arrival processes are modeled as independent Poisson processes, while the call duration is distributed exponentially. The call blocking probability is modeled through the Erlang model (Erlang loss model) and according to the classic Erlang Loss formula. An extension of the above model is the multi- class traffic loss system, known in the literature as the Erlang Multirate Loss Model (EMLM).

Aim: This thesis studies the evaluation of call blocking probability and other well-known quality of service (QoS) performance measure criteria in Low Earth Orbit (LEO) mobile satellite systems for multi – class traffic in LEO-MSS. For the analysis of such type of networks, handover failure probability of the class-k calls will be taken into account as well, while it will be assumed that the channels are assigned based on complete sharing policy (CSP), the bandwidth reservation policy (BRP) and the threshold call admission policy (TCA).

Methodology: The analysis is based on the modeling of the system as a loss system, while the mathematical approached is based on a Markovian queuing model. In this study, the above model will be extended, in order to analyze the overall performance of Low Earth Orbit (LEO) mobile satellite systems for multi – class traffic as well as evaluating the performance of the above policies.

Results: Various performance results shows that TCA policy vs CSP policy prevents some calls from monopolizing channel resources by setting appropriate thresholds for incoming traffic. Compared to BRP, the TCA policy achieves better channel utilization by effectively reducing handover and call drop failure probabilities and adjusting thresholds in line with changing traffic conditions in LEO-MSS.

Conclusions: The TCA policy method emerges as a more efficient alternative approach to evaluate the QoS performance parameters with sufficient accuracy, which can be further improved to support the multi-class K traffic service call within a LEO-MSS system.