The advancements of remote sensing (RS) pose increasingly high demands on computation and transmission resources. Conventional ground-offloading techniques, which transmit large amounts of raw data to the ground, suffer from poor satellite-to-ground link quality. In addition, existing satellite-offloading techniques, which offload computational tasks to low earth orbit (LEO) satellites located within the visible range of RS satellites for processing, cannot leverage the full computing capability of the network because the computational resources of visible LEO satellites are limited. This situation is even worse in hotspot areas. In this paper, for efficient offloading via LEO satellite networks, we propose a novel computing-aware routing scheme. It fuses the transmission and computation processes and optimizes the overall delay of both. Specifically, we first model the LEO satellite network as a snapshot-free dynamic network, whose nodes and edges both have time-varying weights. By utilizing time-varying network parameters to characterize the network dynamics, the proposed method establishes a continuous-time model which scales well on large networks and improves the accuracy. Next, we propose a computing-aware routing scheme following the model. It processes tasks during the routing process instead of offloading raw data to ground stations, reducing the overall delay and avoiding network congestion consequently. Finally, we formulate the computing-aware routing problem in the dynamic network as a combination of multiple dynamic single source shortest path (DSSSP) problems and propose a genetic algorithm (GA) based method to approximate the results in a reasonable time. Simulation results show that the computing-aware routing scheme decreases the overall delay by up to 78.31% compared with offloading raw data to the ground to process.


翻译:遥感的进步对计算和传输资源提出了越来越高的要求。常规地面卸载技术通过低地卫星网络将大量原始数据传送到地面,其质量不高。此外,现有的卫星卸载技术将计算任务卸载到位于可见的RS卫星范围内的低地轨道卫星进行处理,无法充分利用网络的完全计算能力,因为可见的低地轨道卫星的计算资源有限。这种情况在热点地区更加糟糕。在本文中,为了通过低地卫星网络高效率地卸载大量原始数据,我们提出了一个新的计算-觉知系统路程计划。它连接了传输和计算过程,并优化了两者的总体延迟。具体地说,我们首先将低地轨道卫星网络模型作为零光的动态动态网络(LEOO)网络模型模型模型,利用时间变化的网络参数来确定网络动态的特征,因此,拟议的方法建立了一个连续时间运行模型,在大型网络网络上进行缩放,并改进准确性。我们提议在快速路程中进行计算,然后用快速的轨道计划来降低系统运行结果,最后将数据推算成一个动态地面网络的流程。我们提议在快速地路路路路程中,然后将数据转换过程进行。最后,我们提出一个同步计算过程在计算过程中将数据转换成一个动态网络的流程,然后将数据转换成一个滚动的流程,然后将数据流程进行成一个滚动的流程。

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