Low Earth orbit (LEO) satellites, which are gaining prominence in the global communications infrastructure, cause frequent handovers due to their high speed. Without a proper handover strategy, the quality of service (QoS) and reliability of users will be reduced. In this paper, we propose the second satellite selection (SSS) algorithm that defines the bit potential to reflect the overall link quality during the service time and considers the temporal dimension that satellite selection depends on. The algorithm predicts the service time, link quality, and expected handover time based on the visible satellite information and selects the optimal selection combination considering the second satellite. We also adjust the predicted time for handover in order to maintain a high average link quality and apply weights to reduce the number of handovers and failures. Simulations conducted in MATLAB, based on Globalstar’s two-line element set (TLE), demonstrate a significant reduction in the handover failure rate of up to 95% and an enhancement in the average bit potential for each selection of up to 22%, improving user’s QoS and reliability when compared to other benchmark schemes. Simulations were also performed on bursty traffic to consider diverse scenarios and to compare the existing methods with the selection of the third satellite.
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.
