Analisi di reti non terrestri basate su droni e satelliti tramite simulazioni ns‑3

Non-Terrestrial Networks (NTNs) are considered a key component of the upcoming sixth generation (6G), capable of overcoming the limitations of terrestrial infrastructures alone by implementing a three-dimensional architecture made up of aerial and satellite nodes. This new 3D configuration integrates Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), High Altitude Platforms (HAPs), and satellites at different orbits; the objective is not to replace the terrestrial network, but rather to complement it, enabling a range of services such as on-demand connectivity, temporary backhaul, high-mobility support, and edge computing in the sky. This experimental thesis analyzes two elementary scenarios: a ground user communicating with a low-altitude UAV, which in turn is connected to a satellite in orbit. Measurements were carried out with the ns3-ntn simulator, evaluating goodput and one-way latency as functions of the application source rate, bandwidth, carrier frequency, and antenna configuration of the radio channel. The work carried out confirms the forecasts of the 3GPP TR 38.821 report, quantifying the parameters of the various analyzed scenarios and providing initial guidelines for future multilayer architectures, even in remote or emergency contexts.

Le reti non terrestri (NTN) sono considerate un tassello chiave della futura sesta generazione (6G), in grado di superare i limiti delle sole infrastrutture terrestri implementando un’architettura a tre dimensioni, costituita da nodi aerei e satellitari. Questa nuova configurazione 3D implementa Unmanned Aerial Vehicle (UAV), High Altitude Platform (HAP) e satelliti a diverse orbite; l’obiettivo, infatti, non è quello di sostituire la rete a terra, ma di complementarla, abilitando una serie di servizi come connettività on-demand, backhaul temporanei, supporto ad alta mobilità ed edge computing in quota. Questa tesi sperimentale analizza due scenari elementari: un utente a terra che comunica con un Unmanned Aerial Vehicle (UAV) a bassa quota, a sua volta collegato a un satellite in orbita. Le misurazioni sono state realizzate con il simulatore ns3-ntn, misurando goodput e latenza one-way al variare del source rate applicativo, banda, frequenza e antenne del canale radio. Il lavoro svolto conferma le previsioni del report 3GPP TR 38.821, quantificando i parametri dei vari scenari analizzati e fornendo una prima linea guida per future architetture multilayer, anche in contesti remoti o emergenziali.