두 번째 위성 선택을 고려한 저궤도 위성 통신망 고신뢰 핸드오버 전략

Abstract

전 세계 통신 인프라에서 각광받고 있는 저궤도(Low earth orbit, LEO) 위성은 빠른 속도로 인해 핸드오버가 빈번하게 발생한다. 이때 적절한 핸드오버 전략이 없다면 사용자의 서비스 품질(Quality of service, QoS)과 신뢰도가 저하될 수 있다. 본 논문에서는 서비스 시간 동안의 전반적인 링크 품질을 반영하기 위해 비트 잠재력을 새롭게 정의하고 위성 선택 사이에 상호 의존적인 시간적 차원을 고려한 두 번째 위성 선택(the second satellite selection, SSS) 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 가시 위성 정보를 기반으로 서비스 시간, 링크 품질, 핸드오버 발생 예상 시간을 예측하고, 두 번째 위성까지 고려한 최적의 선택 조합을 선택한다. 또한 높은 평균 링크 품질을 유지하기 위해 핸드오버 예상 시간을 조정하고 핸드오버 횟수와 실패율을 낮추기 위해 가중치를 적용한다. 글로벌스타 위성군의 2라인 요소 세트(Two-line element set, TLE)를 기반으로 MATLAB에서 시뮬레이션을 수행한 결과, 핸드오버 실패율이 최대 95%까지 크게 감소하고 각 선택의 평균 비트 역량이 최대 22%까지 향상되어 다른 벤치마크 방식에 비해 사용자의 QoS와 신뢰성이 개선되는 것으로 나타났다. 또한 다양한 시나리오를 고려하기 위해 버스트 트래픽에 대해 시뮬레이션을 진행하였으며 세 번째 위성까지 고려하는 방식과 기존 방식을 비교하였다.