Performance Evaluation of Multipath TCP with Multiple Cellular Networks on High-Speed Trains

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 망이 적용된 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 시스템과 MPTCP의 성능을 비교 분석하였다. 기존의 로드 밸런싱 시스템과 비교하여 MPTCP 적용 방안에서 처리량이 증가하였고 핸드오프 발생에도 안정적인 데이터 전송이 이루어지는 것을 확인하였다.