Handover triggering prediction system using ensemble algorithm 2-Step XGBOOST in Non-Terrestrial Network

Abstract

A non-terrestrial network (NTN) is a network system that enables service to areas where terrestrial networks cannot service. NTN provides communication services using flying objects such as UAVs, HAPs, and satellites. Leo Earth Orbit (LEO) In the case of satellites, it moves in Earth's orbit at a constant speed. Ground services from continuously moving satellites cause frequent handovers. In addition, frequent handover may come as a load between User Equipment (UE) and the communication system, which leads to degradation of service quality. In addition, unlike Terrestrial Network (TN), communication services are provided to UEs at altitudes ranging from 20 km to 35584 km, rather than from base stations close to the ground. Service at high altitude is unreliable for measurement values that were previously used as quality indicators to operate terrestrial networks. In addition, the service at high altitude is long-distance communication, and propagation delay occurs in long-distance communication. In the 3GPP Rel 17 document, it is suggested that the above problems should be solved. In this paper, to solve this problem of NTN, we try to solve the problem by using XGBOOST, a CART-based Gradient Boosting Model. Handover in TN uses measurement-based conditional handover (CHO), but the measured value in NTN environment is not valid. Using this, the distance between the UE and the center of the cell and the elevation angle are used to construct a model that predicts the HO triggering time point. In order to overcome the propagation delay caused by communication at a high distance, a model that predicts the distance and elevation angle between the UE and the center of the cell considering the propagation delay is constructed. We propose a handover triggering model system in NTN using two models.|NTN(Non-Terrestrial Network)은 지상파 네트워크가 서비스할 수 없는 지역에 서비스를 제공하는 네트워크 시스템이다. NTN은 UAV, HAP, 위성과 같은 비행물체를 이용한 통신 서비스를 제공한다. LEO(Leo Earth Orbit) 위성의 경우 지구 궤도를 일정한 속도로 움직인다. 지속적으로 움직이는 위성의 지상 서비스로 인해 빈번한 핸드오버가 발생한다. 또한, 빈번한 핸드오버는 단말과 통신 시스템 사이에 부하로 작용하여 서비스 품질 저하로 이어질 수 있다. TN(Terrestrial Network)과 달리 지상에 가까운 기지국이 아닌20km~35584km 고도에 있는 단말에게 통신 서비스를 제공한다. 높은 고도에서의 서비스는 이전에 지상 네트워크를 운영하기 위한 품질 지표로 사용되었던 측정 값에 대해 신뢰할 수 없다. 또한, 높은 고도에서의 서비스는 장거리 통신이며, 장거리 통신에서는 전파 지연이 발생한다. 3GPP Rel 17 문서에서는 위와 같은 문제를 해결해야 한다고 제안한다. 본 논문에서는 이러한 NTN의 문제를 해결하기 위해 CART 기반의 Gradient Boosting Model인 XGBOOST를 이용하여 문제를 해결하고자 한다. TN에서의 핸드오버는 측정 기반 CHO(Conditional Handover)를 사용하지만 NTN 환경에서 측정된 값은 신뢰할 수 없다. 이를 해결하기 위하여 단말과 셀 중심 사이의 거리와 고도각을 이용하여 HO 트리거링 시점을 예측하는 모델을 구축한다. 원거리 통신으로 인한 전파 지연을 극복하기 위해 전파 지연을 고려하여 단말과 셀 중심 사이의 거리와 고도각을 예측하는 모델을 구성한다. 두 가지 모델을 사용하여 NTN에서 핸드오버 트리거링 모델 시스템을 제안한다.