Video streaming over satellite and 5G integrated networks : a channel analysis

Data and Multimedia delivery applications over the internet have developed rapidly over the past few years and are expected to grow even more with the advent of 5G (Fifth Generation). Such applications like high quality video streaming require high bandwidth which poses a challenge to the existing Internet. As a solution, satellite communication has recently been included as one of the 5G enabling technologies in delivering such enhanced mobile broadband data (eMBB) applications. This work presents a survey of the architectures and technologies which have been proposed for the integration of 5G and satellite communication to support the delivery of video streaming. In the satellite – 5G integrated networks, the satellite link may become a communication bottleneck because it is much affected by meteorological factors like rainfall. Therefore, this work presents also the channel analysis of the satellite link showing its time variability as a result of rain attenuation. Through computer simulation it has been found out that the highest channel capacity that can be achieved on the Ka – band satellite link in the considered scenario is 880.1Mbps when there is no rainfall; but the channel fluctuates and can go as low as 0.02Mbps on the rainiest day. This shows that proper modulation techniques and other attenuation mitigation schemes are required if the satellite link channel is to be used for providing reliable capacity and acceptable quality of experience for video streaming over 5G.

Le applicazioni di distribuzione di dati e contenuti multimediali su Internet si sono sviluppate rapidamente negli ultimi anni e si prevede che cresceranno ancora di più con l'avvento del 5G (quinta generazione). Tali applicazioni come lo streaming video di alta qualità richiedono una larghezza di banda elevata, il che rappresenta una sfida per Internet esistente. Come soluzione, la comunicazione satellitare è stata recentemente inclusa come una delle tecnologie abilitanti 5G nella fornitura di tali applicazioni avanzate di dati a banda larga mobile (eMBB). Questo lavoro presenta una rassegna delle architetture e delle tecnologie che sono state proposte per l'integrazione del 5G e della comunicazione satellitare per supportare la fornitura di streaming video. Nelle reti integrate satellite - 5G, il collegamento satellitare può diventare un collo di bottiglia di comunicazione perché è molto influenzato da fattori meteorologici come le precipitazioni. Pertanto, questo lavoro presenta anche l'analisi del canale del collegamento satellitare che mostra la sua variabilità temporale a seguito dell'attenuazione della pioggia. Attraverso la simulazione al computer si è scoperto che la massima capacità di canale ottenibile sul collegamento satellitare in banda Ka nello scenario considerato è di 880,1 Mbps in assenza di precipitazioni; ma il canale oscilla e può arrivare fino a 0,02 Mbps nel giorno più piovoso. Ciò dimostra che sono necessarie tecniche di modulazione adeguate e altri schemi di attenuazione dell'attenuazione se il canale di collegamento satellitare deve essere utilizzato per fornire una capacità affidabile e una qualità accettabile dell'esperienza per lo streaming video su 5G.