Integrated QoS, Energy-Aware Traffic Engineering, and Weather-Resilient Optical Downlink Scheduling for LEO Satellite Networks
The presentation will be in English / La présentation sera en anglais.
Integrated QoS, Energy-Aware Traffic Engineering, and Weather-Resilient Optical Downlink Scheduling for LEO Satellite Networks
Abstract:
Low Earth orbit (LEO) mega-constellations are becoming a key component of the future Internet, offering global coverage and supporting applications with diverse performance requirements. Managing traffic in these dynamic networks requires approaches that consider routing, quality of service (QoS), energy efficiency, and environmental factors. Advances in QoS-aware routing, green segment-routed traffic engineering, and weather-resilient optical downlink scheduling show how LEO systems can better adapt to variable loads, heterogeneous QoS demands, and adverse conditions. We divide the presentations in three parts focusing on QoS-driven, energy-aware, and weather-resilient traffic management in LEO satellite networks as follows:
Part I: Topology-Aware and QoS-Driven Traffic Management in LEO Satellite Networks
Part II: Green Traffic Engineering for Satellite Networks using SRv6, Flex-Algo, and SDN
Part III: Optical Downlink Scheduling in Adverse Weather Conditions for Delay-Tolerant Sparse Satellite Constellations.
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Qualité de service intégrée, ingénierie du trafic écoénergétique et planification de la liaison descendante optique résistante aux intempéries pour les réseaux de satellites LEO
Résumé:
Les méga-constellations en orbite terrestre basse (LEO) deviennent un élément clé de l’Internet du futur, offrant une couverture mondiale et prenant en charge des applications aux exigences de performance variées. La gestion du trafic dans ces réseaux dynamiques nécessite des approches qui prennent en compte le routage, la qualité de service (QoS), l’efficacité énergétique et les facteurs environnementaux. Les progrès réalisés en matière de routage prenant en compte la QoS, d’ingénierie du trafic par segments verts et de planification des liaisons descendantes optiques résistantes aux intempéries montrent comment les systèmes LEO peuvent mieux s’adapter aux charges variables, aux exigences de QoS hétérogènes et aux conditions difficiles. Nous divisons les présentations en trois parties, axées sur la gestion du trafic axée sur la QoS, l’efficacité énergétique et la résilience aux intempéries dans les réseaux de satellites LEO.
Partie I : Gestion du trafic prenant en compte la topologie et la QoS dans les réseaux de satellites LEO
Partie II : Ingénierie du trafic vert pour les réseaux satellitaires utilisant SRv6, Flex-Algo et SDN
Partie III : Planification des liaisons descendantes optiques dans des conditions météorologiques défavorables pour les constellations satellitaires clairsemées tolérantes aux délais.
Dhiraj Bhattacharjee (Carleton U) Jiantao Liang (Carleton U)
About / A propos
The High Throughput and Secure Networks (HTSN) Challenge program is hosting regular virtual seminar series to promote scientific information sharing, discussions, and interactions between researchers.
Le programme Réseaux Sécurisés à Haut Débit (RSHD) organise régulièrement des séries de séminaires virtuels pour promouvoir le partage d’informations scientifiques, les discussions et les interactions entre chercheurs.
NEW: In order to promote more open discussions/interactions, at the end of the presentation and Q/A, we will allow other experts in this field (quantum comm) to present very briefly their work (1 slide, 2 min max) or their company. / Afin de favoriser des discussions/interactions plus ouvertes, à la fin de la présentation et des questions/réponses, nous permettrons aux experts de ce domaine (communications quantiques) de présenter très brièvement leurs travaux (1 diapositive, 2 min max) ou leur compagnie.
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- Co-sponsored by National Research Council, Canada.
- Starts 30 November 2025 05:00 AM UTC
- Ends 16 December 2025 04:00 PM UTC
- No Admission Charge
Speakers
Dhiraj Bhattacharjee of Dhiraj Bhattacharjee, Carleton University
Integrated QoS, Energy-Aware Traffic Engineering, and Weather-Resilient Optical Downlink Scheduling for LEO Satellite Ne
Abstract:
Part I: Topology-Aware and QoS-Driven Traffic Management in LEO Satellite Networks
This work jointly optimizes routing, bandwidth allocation, and queue scheduling to satisfy heterogeneous QoS needs. Treating QoS as soft constraints and using a Monte Carlo tree search (MCTS)-inspired method with Lyapunov-based scheduling, the system identifies efficient routing and resource decisions. Evaluation on the Starlink Phase 1 Version 2 constellation shows improvements in end-user experience and fairness, along with insights into trade-offs between performance and fairness under varying traffic loads.
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Résumé :
Partie I : Gestion du trafic prenant en compte la topologie et la QoS dans les réseaux de satellites LEO
Ce travail optimise conjointement le routage, l’allocation de bande passante et la planification des files d’attente afin de satisfaire des besoins de QoS hétérogènes. En considérant la qualité de service (QoS) comme des contraintes souples et en utilisant une méthode inspirée de la recherche arborescente de Monte Carlo (MCTS) avec une planification basée sur la théorie de Lyapunov, le système identifie des décisions efficaces en matière de routage et d'allocation des ressources. L'évaluation sur la constellation Starlink Phase 1 Version 2 montre des améliorations en termes d'expérience utilisateur et d'équité, ainsi que des informations sur les compromis entre performance et équité en fonction des variations de charge.
Biography:
Dhiraj Bhattacharjee (Student Member, IEEE) received the Bachelor of Engineering (B.E.) degree in electronics and communication engineering from the University Institute of Technology, University of Burdwan, Bardhaman, India, in 2016, and the M.Tech. degree in electronics and telecommunication engineering with specialization in communication engineering and signal processing from the Department of Electronics and Telecommunication Engineering, Indian Institute of Engineering Science and Technology, Shibpur, Howrah, India, in 2020. He is currently working toward the Ph.D. degree in electrical and computer engineering with the Department of Systems and Computer Engineering, Carleton University, Ottawa, ON, Canada. His current research interests include routing in satellite mega-constellations, laser inter-satellite links, integrated terrestrial-aerial-satellite communication, and application of machine learning and artificial intelligence in next generation wireless communication.
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Dhiraj Bhattacharjee (membre étudiant de l’IEEE) a obtenu une licence d’ingénieur (B.E.) en électronique et communications à l’Institut universitaire de technologie de l’Université de Burdwan, à Bardhaman, en Inde, en 2016, et un master (M.Tech.) en électronique et télécommunications, avec une spécialisation en ingénierie des communications et traitement du signal, au Département d’électronique et de télécommunications de l’Institut indien des sciences et technologies de l’ingénierie de Shibpur, à Howrah, en Inde, en 2020. Il prépare actuellement un doctorat en génie électrique et informatique au Département de génie des systèmes et informatique de l’Université Carleton, à Ottawa, en Ontario, au Canada. Ses recherches portent sur le routage dans les méga-constellations de satellites, les liaisons laser inter-satellites, les communications intégrées terre-air-satellite et l’application de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle aux communications sans fil de nouvelle génération.
Jintao Liang of Jintao Liang, Carleton University
Integrated QoS, Energy-Aware Traffic Engineering, and Weather-Resilient Optical Downlink Scheduling for LEO Satellite Ne
Abstract:
Part II: Green Traffic Engineering for Satellite Networks using SRv6, Flex-Algo, and SDN
A software defined network (SDN) controlled segment routing over IPv6 (SRv6) architecture with Flexible Algorithm (Flex-Algo) slices for energy efficiency, reliability, and latency applies a unified mixed-integer linear program to balance CPU power, packet delivery, and delay. Emulation on the Telesat Lightspeed constellation demonstrates notable energy savings and robust performance across default, bursty, and urgent-flow scenarios, highlighting the practicality of SRv6/Flex-Algo for sustainable LEO traffic engineering.
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Résumé:
Partie II : Ingénierie du trafic vert pour les réseaux satellitaires utilisant SRv6, Flex-Algo et SDN
Une architecture de routage de segments contrôlée par un réseau défini par logiciel (SDN) sur IPv6 (SRv6) avec des tranches d'algorithme flexible (Flex-Algo) pour une efficacité énergétique, une fiabilité et une latence accrues applique un programme linéaire en nombres entiers mixtes unifié afin d'équilibrer la puissance du processeur, la livraison des paquets et le délai. L'émulation sur la constellation Telesat Lightspeed démontre des économies d'énergie notables et des performances robustes dans des scénarios de flux par défaut, par rafales et urgents, soulignant la praticité de SRv6/Flex-Algo pour une ingénierie du trafic LEO durable.
Biography:
Jintao Liang (Student Member, IEEE): received his Bachelor of Engineering degree in Automation Engineering from Shandong University (China) in 2019 and his M.A.Sc degree in Electrical and Computer Engineering from Carleton University (Canada) in 2022. He is currently a Ph.D. candidate in the Department of Systems and Computer Engineering in Carleton University (Canada) since 2023. Mr. Liang's research interest includes free-space optical satellite networks, software-defined networks, green traffic engineering, and segment routing.
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Jintao Liang (membre étudiant de l’IEEE) a obtenu son baccalauréat en génie de l’automatisation à l’Université du Shandong (Chine) en 2019 et sa maîtrise ès sciences appliquées en génie électrique et informatique à l’Université Carleton (Canada) en 2022. Il est doctorant au Département de génie des systèmes et informatique de l’Université Carleton (Canada) depuis 2023. Ses recherches portent sur les réseaux optiques par satellite en espace libre, les réseaux définis par logiciel, l’ingénierie du trafic efficace énergétiquement et le routage segmenté.
Ethan Fettes of Ethan Fettes, Carleton University
Integrated QoS, Energy-Aware Traffic Engineering, and Weather-Resilient Optical Downlink Scheduling for LEO Satellite Ne
Abstract:
Part III: Optical Downlink Scheduling in Adverse Weather Conditions for Delay-Tolerant Sparse Satellite Constellations.
For delay-tolerant missions such as Earth observation and satellite IoT, high-capacity free space optical (FSO) downlinks are vulnerable to weather conditions. Weather-aware scheduling that accounts for cloud cover improves both delivery ratio and energy efficiency by aligning downlink opportunities with favourable conditions, reducing wasted transmissions and increasing reliability in sparse constellations.
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Résumé:
Partie III : Planification des liaisons descendantes optiques dans des conditions météorologiques défavorables pour les constellations satellitaires clairsemées tolérantes aux délais.
Pour les missions tolérantes aux délais telles que l'observation de la Terre et l'IoT par satellite, les liaisons descendantes optiques en espace libre (FSO) à haute capacité sont vulnérables aux conditions météorologiques. La planification tenant compte des conditions météorologiques et de la couverture nuageuse améliore à la fois le taux de livraison et l'efficacité énergétique en alignant les opportunités de liaison descendante sur des conditions favorables, en réduisant les transmissions inutiles et en augmentant la fiabilité dans les constellations clairsemées.
Biography:
Ethan Fettes is currently a PhD candidate in electrical and computer engineering at Carleton University. His research interests include delay-tolerant networking in satellite networks and satellite network reliability. He holds a Master of Applied Science from Carleton University and a Bachelor of Engineering from Memorial University of Newfoundland.
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Ethan Fettes est doctorant en génie électrique et informatique à l’Université Carleton. Ses recherches portent sur les réseaux tolérants aux délais dans les réseaux satellitaires et la fiabilité des réseaux satellitaires. Il est titulaire d’une maîtrise des sciences appliquées de l’Université Carleton et d’un baccalauréat en génie de l’Université Memorial de Terre-Neuve.
Due to limited spaces onlines, registered IEEE members will get priority to access the webinar. / En raison du nombre limité de places en ligne, les membres de l'IEEE inscrits seront prioritaires pour accéder au webinaire.