고속열차 환경에서 다중 셀룰러 사업자망을 활용한 Multipath TCP 기법의 성능 평가 (Performance Evaluation of Multipath TCP with Multiple Cellular Networks on High-Speed Trains)

서지정보

· 발행기관 : 한국통신학회
· 수록지 정보 : 한국통신학회논문지 / 49권 / 9호 / 1240 ~ 1249페이지
· 저자명 : 김응협, 김민기, 조유제, 강순주

초록

고속 열차와 같이 이동성이 높은 환경에서는 무선 신호의 상태가 빠르게 변화하여 네트워크 상태가 불안정해지고 기지국 사이의 빈번한 핸드오프 발생으로 인해 처리량이 감소한다. 5G 및 6G와 같은 고용량 무선 기술을 고속열차에 적용하더라도 단일 경로만 사용하는 기존의 TCP는 고속 열차 환경에서 발생하는 핸드오프 문제를 해결할 수 없다. 한국철도공사는 KTX 열차에서 보다 빠른 인터넷 서비스를 제공하기 위해 다중 셀룰러 사업자 망이적용된 로드 밸런싱 시스템을 도입하였다. 하지만 다중 셀룰러 사업자 망의 대역폭을 동시에 활용할 수 없기 때문에 이러한 문제를 해결하기 위한 MPTCP(Multipath TCP) 적용 연구가 필요하다. 본 논문에서는 고속열차 환경에서 다중 셀룰러 사업자 망이 적용된 로드 밸런싱 시스템과 MPTCP의 성능 비교를 위해 각 시스템의 특성을 조사하였다. 또한, 실제 고속열차 환경에서 측정한 데이터를 기반으로 테스트베드를 구축하여 로드 밸런싱 시스템과MPTCP의 성능을 비교 분석하였다. 기존의 로드 밸런싱 시스템과 비교하여 MPTCP 적용 방안에서 처리량이 증가하였고 핸드오프 발생에도 안정적인 데이터 전송이 이루어지는 것을 확인하였다.

영어초록

In environments with high mobility, such as high-speed trains, the status of wireless signals changes rapidly, leading to network instability and decreased throughput due to frequent handoffs between base stations. Even when applying high-capacity wireless technologies like 5G and 6G to high-speed trains, the existing TCP, which uses a single path, cannot resolve handoff issues occurring in high-speed train environments. To provide faster internet services on KTX trains, KORAIL has introduced a load balancing system with multiple cellular networks. However, since it's not possible to simultaneously utilize the bandwidth of multiple cellular networks, research on applying MPTCP is necessary to address these issues. This paper investigates the characteristics of both the load balancing system with multiple cellular networks and MPTCP to compare their performance in the high-speed train environment. Additionally, a test bed was constructed based on data measured in an actual high-speed train environment to analyze and compare the performance of the load balancing system and MPTCP. In comparison to the existing load balancing system, it has been confirmed that the throughput increases in the MPTCP, and stable data transmission occurs even during handoff events.

참고자료

· 없음