MF-TDMA 위성네트워크에서 가상할당 기반 DAMA 기법

Abstract

위성네트워크는 지상에서 공중으로 통신이 가능한 위성체를 올려 무선 중계 기술을 이용해 데이터를 송수신하는 네트워크이다. 위성네트워크는 우주 공간에서 지상에 넓은 통신반경과 과거 공간적 제약으로 인해 통신을 수행할 수 없었던 곳에서도 통신 서비스를 제공한다. 이러한 이점으로 최대한 많은 사용자들이 빠른 속도로 효율적으로 통신을 하는 방안이 연구되어 왔는데 현재는 MF-TDMA(Multi Frequency Time Division Multiple Access) 기반의 DAMA(Demand Assigned Multiple Access) 방식의 자원할당방안이 활발히 연구되고 있다. 과거 위성통신은 초기 자원 할당방식으로 RCST(Return Channel Satellite Terminal)들에게 자원을 고정 할당하는 FAMA(Fix Assigned Multiple Access)방식이 사용되었다. 그러나 발전하는 데이터 통신기술로 위성통신을 사용하는 사용자가 많아지고 전송해야하는 데이터의 종류도 다양해짐에 따라서 비용이 비싼 FAMA 방식보다 효율적인 자원 할당방식이 요구되었다. DAMA 방식은 RCST이 NCC(Network Command Center)의 제어를 받아 데이터를 송수신하며 데이터 송수신이 끝나면 할당하고 있던 자원을 반납한다. 이러한 DAMA 방식은 FAMA 방식에 비해서 자원의 이용효율을 높였으나 NCC와 정기적으로 제어 메시지를 송수신받기 때문에 이에 대한 오버헤드가 존재했다. IT 기술이 발전함에 따라서 네트워크에 소비되는 데이터들은 짧은 시간에 데이터 조각들이 여러 번 반복적으로 발생하는 버스트 트래픽으로 변하였다. DAMA는 이러한 버스트 트래픽 환경에서 계속적인 제어 메시지 교환으로 인해서 지연시간이 발생하는 문제점이 있는 것이다. 이 문제점을 해결하기 위해서 CFDAMA(Combined Free Demand Assigned Multiple Access)가 개발되었으나 트래픽로드가 높은 네트워크 환경에서는 지연시간을 낮추지 못했다. 이에 본 논문은 가할당 기반의 DAMA 기법인 VADAMA(Virtual Allocation Demand Assigned Multiple Access)를 제안한다. VADAMA에서는 네트워크 로그온 단계에서 각 RCST에 자원을 가상으로 할당을 해준다. 이 가할당 정보를 바탕으로 데이터를 전송할 때 NCC에 제어메시지를 보내지 않고 목적지 RCST에 제어메시지를 전송하여 데이터 전송 링크를 구축한다. 이를 통해서 기존에 NCC에 제어메시지를 전송하면서 걸리는 두 번 RTT(Round Trip Time)을 한 번의 RTT로 줄이고 목적지 RCST에게 계속적으로 채널 히어링을 수행하는 랑데부 링크를 만듦으로써 제어메시지 전송 없이 바로 데이터를 전송이 가능하게 하였다. VADAMA의 성능을 평가하기 위해서 CFDAMA와 DAMA 기법을 Matlab으로 구현하여 지연시간, 지연시간 지터, 처리량, 자원할당 성공률의 기준으로 성능을 측정하였고 결과에 대해서 각 성능이 가지는 장단점을 비교 분석하였다.