Performance Analysis of Handover Triggering Schemes in Base Station Based Underwater Acoustic Networks

기지국 기반 수중 음파 네트워크(base station-based underwater acoustic networks, B-UANs)에서는 자율무인잠 수정과 수상 부이 기반 기지국 간 통신 연속성을 보장하기 위해 수중 환경에 적합한 핸드오버 기술이 필요하다. 본 연구에서는 수중 음파 통신 환경의 고유한 특성을 고려하여 B-UAN에 효과적인 핸드오버 트리거링 기법을 제안한다. 이를 위해 무조건 트리거링(Unconditional Triggering, UT), 윈도우 기반 무조건 트리거링(Window-based UT, WUT), 윈도우 기반 조건부 트리거링(Window-based Conditional Triggering, WCT)의 세 가지 방식을 설계하고, 각 기법의 성능을 핸드오버 성공 확률(HSP), 핸드오버 지연 비율(HDR), 및 핸드오버 오버헤드 비율(HOR) 측면에서 비교 및 분석하였다. 성능 평가는 수학적 모델링을 기반으로 다양한 중첩 영역 구성과 해상 환경 조건을 반영한 모의시험을 통해 검증하였다. 모의시험 결과, UT는 HSP와 HDR 측면에서 가장 우수한 성능을 보였으나, 과도한 핸드오버 시도로 인해 높은 HOR을 유발하였다. 반면, WCT는 핸드오버 조건을 충족하는 경우에만 트리거링을 수행하므로 HOR을 크게 줄일 수 있었지만, 그에 따라 HSP가 낮아지고 HDR이 증가하는 경향을 보였다. WUT는 두 방식의 중간적 특성을 보여 세 가지 성능 지표 간 균형 잡힌 결과를 나타냈다. 이러한 결과는 B-UAN에서 핸드오버 트리거링 방식을 선택할 때 통신 신뢰성, 에너지 효율성 및 자원 활용성 간에 명확한 상충 관계(trade-off)가 존재함을 보여준다. 따라서, 채널 상태에 따라 UT/WUT와 WCT를 선택적으로 적용함으로써, 네트워크 자원 효율성과 핸드오버 성공률 간의 균형을 도모할 수 있다.