대역폭 할당 알고리즘

고정 할당은 네트워크 자원을 사전에 정해진 방식에 따라 각 사용자나 채널에 영구적으로 분배하는 방식이다. 이 방식은 할당된 대역폭이 시간이나 트래픽 상황에 관계없이 변하지 않으며, 예측 가능한 자원 보장이 가능하다는 특징을 가진다. 주로 전용 회선이나 특정 서비스에 안정적인 연결이 필요한 환경에서 활용된다.

대표적인 예로는 주파수 분할 다중접속과 시분할 다중접속이 있다. 주파수 분할 다중접속은 전체 사용 가능 주파수 대역을 여러 개의 작은 주파수 대역으로 나누어 각 사용자에게 고정적으로 할당한다. 시분할 다중접속은 시간을 작은 구간으로 분할하여 각 사용자에게 순차적으로 고정된 시간 슬롯을 제공한다. 이러한 방식은 할당이 명확하여 관리가 간단하고, 충돌이 발생하지 않아 지연 시간이 일정하게 유지될 수 있다.

그러나 고정 할당 방식은 사용자의 실제 트래픽 요구량이 변동함에도 불구하고 자원을 유연하게 재분배하지 못한다는 근본적인 한계를 가진다. 사용자가 자신에게 할당된 대역폭을 전혀 사용하지 않는 시간에는 해당 자원이 낭비되고, 반대로 순간적으로 많은 대역폭이 필요한 사용자는 할당량 이상의 자원을 사용할 수 없다. 따라서 네트워크 자원의 전체적인 이용 효율이 떨어질 수 있다.

이러한 특성 때문에 고정 할당은 트래픽 패턴이 비교적 일정하고 예측 가능한 전통적인 음성 통신 시스템이나 초기의 셀룰러 네트워크에서 널리 사용되었다. 하지만 데이터 트래픽이 폭발적으로 증가하고 그 패턴이 매우 동적인 현대의 무선 네트워크나 인터넷 환경에서는 자원 활용 효율을 높이기 위해 동적 할당 방식이 더 선호되는 추세이다.

동적 할당은 네트워크의 대역폭을 사용자의 실시간 요구나 네트워크 상태에 따라 유연하게 분배하는 방식이다. 고정 할당과 달리 사전에 정해진 양을 할당하지 않고, 트래픽 부하, 채널 상태, 우선순위 등의 조건을 고려하여 자원을 배분한다. 이 방식은 네트워크 자원의 활용도를 높이고, 변화하는 통신 환경에 더 잘 적응할 수 있다는 장점이 있다.

동적 할당의 핵심 원리는 사용자가 실제로 데이터를 전송하려 할 때 대역폭을 할당하는 데 있다. 예를 들어, CSMA/CA는 Wi-Fi와 같은 무선 네트워크에서 채널이 비어 있는지 감지한 후에만 데이터 전송을 시작하여 충돌을 회피하는 방식이다. OFDMA는 5G 및 최신 Wi-Fi 6 표준에서 사용되며, 주파수 자원을 여러 사용자에게 동시에 효율적으로 나누어 할당한다.

이 방식은 네트워크 혼잡을 효과적으로 관리하고, 다양한 서비스 품질 요구사항을 충족시키는 데 유리하다. 특히 실시간 스트리밍이나 화상 회의와 같이 지연에 민감한 트래픽과, 이메일이나 파일 전송과 같이 지연에 덜 민감한 트래픽이 공존하는 환경에서 중요한 역할을 한다. 네트워크 관리자는 동적 할당 정책을 통해 특정 응용 프로그램이나 사용자에게 더 많은 대역폭을 우선적으로 할당할 수 있다.

그러나 동적 할당은 할당 결정을 위한 추가적인 제어 정보 오버헤드가 발생하며, 알고리즘이 복잡해질 수 있다는 단점도 있다. 할당 결정을 내리기 위해 네트워크 상태 정보를 수집하고 처리해야 하므로, 시스템 설계 및 구현에 더 많은 고려가 필요하다.

혼합 할당은 고정 할당과 동적 할당의 장점을 결합한 방식이다. 이 방식은 네트워크 자원의 일부는 미리 예약된 방식으로 할당하고, 나머지 부분은 요구에 따라 유연하게 배분한다. 이를 통해 서비스 품질을 보장해야 하는 중요한 트래픽에는 안정적인 대역폭을 제공하면서도, 일반적인 데이터 트래픽에는 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

구체적인 예로, 셀룰러 네트워크나 위성 통신 시스템에서는 음성 통화와 같은 실시간 서비스에는 고정 할당 방식을, 인터넷 접속과 같은 데이터 서비스에는 동적 할당 방식을 적용하는 경우가 많다. 또한, 이더넷과 같은 유선 네트워크에서도 서비스 품질을 구현할 때 혼합 할당 원리가 사용된다. 이는 네트워크의 전체적인 효율성과 다양한 응용 프로그램의 요구사항을 동시에 만족시키는 실용적인 해결책을 제공한다.

TDMA는 시분할 다중접속 방식으로, 하나의 통신 채널을 시간 단위로 분할하여 여러 사용자가 순차적으로 사용하도록 하는 대역폭 할당 알고리즘이다. 각 사용자에게는 고정된 시간 슬롯이 할당되어, 해당 시간 동안만 데이터를 전송할 수 있다. 이 방식은 유선 네트워크보다는 무선 통신 시스템, 특히 2세대 셀룰러 네트워크에서 널리 사용되었다.

TDMA의 주요 장점은 할당 방식이 단순하고 예측 가능하다는 점이다. 각 사용자의 시간 슬롯이 미리 정해져 있어, 데이터 전송 시 충돌이 발생하지 않으며, 지연 시간이 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 사용자가 데이터를 전송하지 않는 시간 슬롯 동안 전송기를 끌 수 있어 전력 소모를 줄일 수 있다.

반면, TDMA의 단점은 네트워크 트래픽이 고르지 않을 때 채널 이용 효율이 떨어진다는 것이다. 사용자에게 할당된 시간 슬롯은 그 사용자가 데이터를 보내지 않아도 다른 사용자가 사용할 수 없기 때문에, 채널 자원이 낭비될 수 있다. 또한, 모든 사용자가 정확한 시간 동기를 유지해야 하므로 시스템이 복잡해질 수 있다.

이러한 특성으로 인해 TDMA는 실시간 음성 통신과 같이 일정한 대역폭이 지속적으로 필요한 서비스에 적합하다. 그러나 트래픽의 변동성이 큰 데이터 통신에는 동적 할당 방식이 더 효율적일 수 있어, 이후 등장한 3G, 4G 이동 통신 기술에서는 CDMA나 OFDMA와 같은 다른 다중접속 기술이 주로 채택되었다.

FDMA는 주파수 분할 다중접속의 약자로, 사용 가능한 전체 주파수 대역을 여러 개의 좁은 주파수 대역으로 분할하여 각 사용자에게 고정적으로 할당하는 방식이다. 각 사용자는 자신에게 할당된 주파수 채널을 통해 독립적으로 데이터를 송수신하며, 다른 사용자의 채널과는 주파수적으로 분리되어 있어 서로 간섭을 일으키지 않는다. 이 방식은 아날로그 통신 시스템에서 오래전부터 사용된 기본적인 다중접속 기술 중 하나이다.

FDMA의 주요 특징은 할당 방식이 정적 할당에 가깝다는 점이다. 통신 세션이 시작되기 전에 각 사용자에게 특정 주파수 대역이 고정적으로 배정되며, 통신이 진행되는 동안 그 할당이 변경되지 않는다. 이는 구현이 비교적 단순하고 제어가 용이하다는 장점을 제공하지만, 사용자가 실제로 데이터를 전송하지 않는 동안에도 해당 주파수 자원이 점유된 상태로 유지되어 자원 활용 효율이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.

이 기술은 초기 아날로그 셀룰러 네트워크(예: 1G)와 위성 통신, 그리고 일부 유선 통신 시스템에서 널리 적용되었다. 특히 라디오 방송과 텔레비전 방송에서 각 방송국이 서로 다른 주파수 채널을 사용하는 것이 FDMA의 대표적인 예시이다. 무선 통신에서 FDMA는 다른 다중접속 방식인 TDMA나 CDMA와 결합하여 사용되기도 한다.

FDMA의 단점은 주파수 자원의 유연한 활용이 어렵고, 사용자 수가 고정된 주파수 채널 수로 제한된다는 점이다. 또한, 인접 채널 간의 간섭을 방지하기 위해 충분한 가드 밴드를 두어야 하므로 스펙트럼 효율성이 상대적으로 낮은 편이다. 이러한 이유로 음성 중심의 아날로그 시스템에서 데이터 중심의 디지털 시스템으로 전환되면서, 보다 효율적인 OFDMA와 같은 새로운 기술로 진화하거나 보완되는 추세이다.

CDMA는 코드 분할 다중접속 방식으로, 여러 사용자가 동일한 주파수 대역과 시간을 공유하면서도 서로 다른 고유의 확산 코드를 사용하여 데이터를 전송하는 방식이다. 각 사용자의 신호는 이 코드에 의해 확산되어 넓은 대역폭에 걸쳐 섞이게 되며, 수신측에서는 동일한 코드를 사용해 해당 사용자의 신호만을 정확히 복원해낸다. 이는 주파수 분할 다중접속이나 시분할 다중접속과 달리 주파수나 시간 슬롯을 미리 분할하지 않는다는 점에서 차별화된다.

CDMA의 핵심 원리는 직교성을 갖는 코드를 할당받은 송신기가 신호를 확산시켜 보내면, 수신기가 그 코드를 정확히 알고 있어야만 원래 신호를 복조할 수 있다는 것이다. 다른 사용자의 신호는 서로 직교하는 다른 코드로 확산되어 있기 때문에, 수신기에는 간섭이나 잡음처럼 인식된다. 이러한 방식은 주파수 활용 효율이 높고, 보안성이 상대적으로 우수하며, 소프트 핸드오프가 용이하다는 장점을 가진다.

이 기술은 특히 2세대와 3세대 셀룰러 네트워크의 핵심 다중접속 기술로 널리 채택되었다. 대표적인 표준으로는 IS-95(cdmaOne)과 CDMA2000이 있으며, 이후 등장한 WCDMA는 3G UMTS 시스템의 기반이 되었다. 또한 GPS 위성 신호나 일부 위성 통신 시스템에서도 사용된다.

그러나 CDMA는 모든 사용자가 동일한 주파수를 공유하기 때문에 시스템 내 사용자 수가 증가하면 각 사용자의 신호가 서로에게 간섭을 일으키는 '자체 간섭' 현상이 발생하여 용량이 제한된다는 단점도 있다. 이는 코드의 직교성이 완벽하지 않거나 다중 경로 페이딩 등의 채널 환경에서 더 두드러지게 나타난다.

OFDMA는 직교 주파수 분할 다중화 방식을 기반으로 한 다중접속 기술이다. OFDM 기술은 하나의 넓은 주파수 대역을 여러 개의 직교하는 좁은 부반송파로 나누어 데이터를 전송하는데, OFDMA는 이 부반송파들을 시간뿐만 아니라 주파수 영역에서도 여러 사용자에게 동적으로 할당함으로써 다중 접속을 가능하게 한다. 즉, 하나의 OFDM 심볼 내에서 서로 다른 부반송파 묶음을 서로 다른 사용자가 동시에 사용할 수 있도록 한다.

이 방식은 특히 4세대 이동 통신 및 5세대 이동 통신의 핵심 기술로 채택되어 왔다. OFDMA는 사용자마다 채널 상태가 다를 수 있는 무선 환경에서 유연하게 대역폭을 할당할 수 있다는 장점이 있다. 채널 상태가 좋은 사용자에게는 더 많은 부반송파를 할당하여 높은 데이터 전송률을 제공하고, 상태가 나쁜 사용자에게는 적은 수를 할당하거나 채널 상태가 좋은 주파수 대역을 선택적으로 할당할 수 있어 전반적인 스펙트럼 효율성을 높인다.

주요 응용 분야는 Wi-Fi 6 및 LTE와 같은 무선 통신 시스템이다. Wi-Fi 6에서는 OFDMA를 도입하여 다수의 사용자가 동시에 소량의 데이터를 전송할 때 발생하는 오버헤드와 지연을 줄이고 네트워크 효율을 극대화한다. 이는 다수의 사물인터넷 기기가 연결된 환경에서 특히 효과적이다.

OFDMA의 주요 장점은 높은 스펙트럼 효율성, 다중 사용자 다이버시티 이득, 그리고 사용자별 채널 조건에 따른 유연한 자원 할당이다. 반면, 모든 사용자에게 정확한 채널 상태 정보가 필요하며, 이를 위한 피드백 오버헤드와 복잡한 스케줄링이 요구된다는 단점도 있다.

CSMA/CA는 무선 네트워크 환경에서 대역폭을 할당하고 데이터 프레임 전송 시 발생할 수 있는 충돌을 사전에 방지하기 위한 매체 접근 제어 프로토콜이다. 유선 네트워크에서 널리 쓰이는 CSMA/CD와 달리, 무선 환경에서는 모든 노드가 서로의 신호를 항상 감지할 수 있는 것은 아니므로(이는 히든 노드 문제로 알려져 있다) 충돌을 감지하는 방식이 비효율적이다. 따라서 CSMA/CA는 충돌이 발생하기 전에 회피하는 방식을 채택한다.

이 알고리즘의 핵심 동작 원리는 반송파 감지와 랜덤 백오프를 결합한 것이다. 노드는 데이터를 전송하기 전에 먼저 무선 매체가 사용 중인지 감지한다. 매체가 유휴 상태일 경우, 노드는 정해진 시간(DIFS)만큼 추가로 기다린 후, 0부터 특정 경쟁 창 사이의 값 중 무작위로 선택된 시간만큼 백오프 타이머를 감소시키며 대기한다. 이 과정에서 다른 노드가 매체를 선점하면 백오프 타이머는 일시 정지되고, 매체가 다시 유휴 상태가 되면 재개된다. 타이머가 0이 되면 노드는 데이터를 전송한다.

IEEE 802.11 표준(Wi-Fi)에서 CSMA/CA는 기본적인 접근 방식으로 채택되어 있다. 또한 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위해 확인 응답 메커니즘을 사용하며, RTS/CTS 핸드셰이크 절차를 옵션으로 도입하여 히든 노드 문제를 추가로 완화한다. 이러한 설계로 인해 CSMA/CA는 이더넷의 CSMA/CD에 비해 오버헤드가 크고 처리량이 낮을 수 있지만, 무선 채널의 특수한 조건에서 안정적인 다중 접속을 가능하게 한다.

최대-최소 공정성은 대역폭 할당 알고리즘에서 중요한 할당 정책 중 하나이다. 이 정책의 핵심 목표는 모든 사용자나 응용 프로그램이 최소한의 필요 대역폭은 보장받으면서, 남는 자원은 공정하게 분배되도록 하는 것이다. 즉, 각 흐름이 요구하는 최소 요구량을 먼저 충족시킨 후, 남은 네트워크 용량을 각 흐름에 균등하게 추가 배분하는 방식으로 작동한다. 이는 특정 사용자가 모든 자원을 독점하는 것을 방지하고, 동시에 자원 활용도를 높여 네트워크의 전반적인 효율성을 유지하는 데 기여한다.

이 알고리즘은 일반적으로 가중 공정 대기열이나 토큰 버킷 같은 메커니즘과 결합되어 구현된다. 각 트래픽 흐름은 사전에 정의된 최소 보장 속도나 가중치를 부여받으며, 네트워크 스케줄러는 이 값을 기준으로 자원을 할당한다. 만약 어떤 흐름이 자신에게 할당된 최소 자원을 모두 사용하지 않으면, 그 미사용 분은 다른 흐름들이 필요로 하는 추가 자원으로 재분배될 수 있다. 이러한 동작 원리는 네트워크에 과부하가 걸렸을 때도 각 사용자에게 기본적인 서비스 수준을 보장해야 하는 서비스 품질 관리에 매우 유용하다.

최대-최소 공정성의 주요 장점은 공정성과 효율성의 균형을 잘 맞춘다는 점이다. 모든 사용자에게 최소한의 성능을 보장함으로써 기아 상태를 방지하고, 동시에 남는 자원을 활용해 전체 처리량을 최대화한다. 그러나 단점으로는 알고리즘의 복잡성이 상대적으로 높아 구현과 계산에 오버헤드가 발생할 수 있으며, 각 흐름의 최소 요구량을 정확히 정의하고 동적으로 관리하는 것이 쉽지 않다. 이 정책은 인터넷 서비스 제공자의 트래픽 관리, 데이터 센터 네트워크, 그리고 멀티미디어 스트리밍 서비스와 같이 공정한 자원 분배가 중요한 다양한 분야에서 적용된다.

우선순위 기반 할당은 네트워크에서 사용자, 응용 프로그램 또는 데이터 흐름에 우선순위 수준을 부여하여 대역폭을 차별적으로 배분하는 방식이다. 이 방식은 모든 트래픽을 동등하게 취급하지 않고, 네트워크 관리자가 설정한 정책에 따라 중요한 트래픽이 충분한 대역폭과 낮은 지연 시간을 보장받을 수 있도록 설계된다. 예를 들어, 실시간 화상 회의나 VoIP 통화는 일반적인 파일 전송보다 높은 우선순위를 부여받아 네트워크가 혼잡한 상황에서도 원활한 서비스를 유지할 수 있다.

우선순위는 일반적으로 패킷 헤더에 포함된 특정 필드(예: 이더넷 프레임의 우선순위 코드 포인트 또는 IP 헤더의 서비스 유형 필드)를 통해 식별되며, 네트워크의 라우터나 스위치는 이 정보를 기반으로 패킷을 처리하는 순서를 결정한다. 높은 우선순위를 가진 패킷은 대기열에서 더 빨리 처리되어 전송되며, 낮은 우선순위의 패킷은 대역폭이 남는 경우에 전송되거나 지연될 수 있다. 이는 서비스 품질을 구현하는 핵심 메커니즘 중 하나로 작동한다.

이 할당 방식의 주요 장점은 중요한 업무나 실시간 서비스의 성능을 보장할 수 있다는 점이다. 병원의 원격 진료 시스템이나 금융 거래와 같은 중요한 트래픽은 항상 최적의 네트워크 자원을 할당받을 수 있다. 반면, 단점으로는 우선순위가 낮은 트래픽(예: 이메일, 백업 데이터)의 성능이 심각하게 저하될 수 있으며, 우선순위 정책을 공정하지 않게 설정할 경우 특정 사용자나 서비스가 불이익을 받을 수 있다는 점이 있다.

서비스 품질 보장은 대역폭 할당 알고리즘의 핵심 목표 중 하나이다. 네트워크 자원이 제한된 상황에서 음성 통화, 실시간 영상 스트리밍, 대용량 파일 전송 등 다양한 특성을 가진 트래픽이 공존할 때, 각 서비스가 요구하는 성능 기준을 충족시키기 위해 대역폭을 차별적으로 할당하는 정책을 의미한다. 이를 통해 지연, 지터, 패킷 손실 등이 민감한 실시간 서비스의 품질을 유지하면서도, 다른 트래픽의 효율적인 전송을 보장할 수 있다.

주요 할당 방식인 동적 할당은 서비스 품질 보장을 구현하는 데 적합한 기반을 제공한다. 차등화 서비스 모델에서는 패킷 헤더에 우선순위 또는 서비스 클래스를 표시하여, 네트워크 장비가 이를 인식하고 해당 정책에 따라 대역폭을 할당한다. 예를 들어, 음성 over IP 트래픽은 높은 우선순위를 부여받아 낮은 지연과 지터를 보장받는 반면, 이메일 같은 비실시간 트래픽은 여유 대역폭이 있을 때 전송되도록 할당될 수 있다.

보다 정교한 서비스 품질 보장을 위해서는 통합 서비스 모델과 같은 접근법이 사용되기도 한다. 이 모델에서는 애플리케이션이 네트워크에 특정 대역폭, 지연, 지터 요구사항을 사전에 신청하고, 네트워크가 이를 수용할 수 있는 자원이 있는지 확인한 후 경로를 따라 자원을 예약한다. 대역폭 예약 프로토콜은 이러한 자원 예약을 수행하는 대표적인 프로토콜이다.

서비스 품질 보장을 위한 대역폭 할당은 유선 네트워크의 이더넷 스위치에서의 트래픽 제어부터, 무선 네트워크인 Wi-Fi의 EDCA 및 셀룰러 네트워크의 스케줄링에 이르기까지 광범위하게 적용된다. 특히 5G 네트워크에서는 네트워크 슬라이싱 기술과 결합되어, 하나의 물리적 인프라 위에 서로 다른 품질 요구사항을 가진 가상의 논리적 네트워크를 생성하고 각 슬라이스에 필요한 대역폭을 보장하는 데 핵심적인 역할을 한다.

유선 네트워크에서 대역폭 할당 알고리즘은 이더넷을 비롯한 다양한 네트워크 기술의 핵심 동작 원리를 구성한다. 초기 이더넷은 CSMA/CD 방식을 기반으로 하여, 모든 호스트가 채널을 경쟁적으로 사용하는 경쟁 기반 접근 방식을 채택했다. 이 방식은 별도의 중앙 제어 없이도 동작할 수 있지만, 네트워크 부하가 증가할수록 충돌이 빈번해져 효율성이 떨어지는 단점이 있었다. 이러한 배경에서 보다 효율적인 대역폭 활용과 서비스 품질 보장을 위한 다양한 할당 방식이 발전하게 되었다.

현대의 유선 네트워크, 특히 고속 이더넷 및 기업용 네트워크에서는 스위치 기반의 전이중 통신이 일반화되어 충돌 도메인이 크게 축소되었다. 이 환경에서 대역폭 할당은 주로 스위치나 라우터와 같은 네트워크 장비에서 대기열 관리 및 트래픽 제어 기법을 통해 이루어진다. 예를 들어, IEEE 802.1Q 표준의 우선순위 태깅은 8개의 서로 다른 우선순위 수준을 정의하여, 음성이나 비디오와 같은 지연에 민감한 트래픽에 대역폭을 우선적으로 할당할 수 있도록 한다.

더욱 정교한 대역폭 제어를 위해 차등화 서비스나 통합 서비스 같은 QoS 아키텍처가 적용된다. 이러한 체계 하에서는 네트워크 관리자가 특정 응용 프로그램, 사용자 또는 프로토콜에 대해 최소 보장 대역폭이나 최대 대역폭 한도를 정책적으로 설정할 수 있다. MPLS 네트워크에서도 트래픽 엔지니어링을 통해 최적의 경로를 선택하고 해당 경로에 대역폭을 예약하는 방식으로 효율적인 할당이 이루어진다. 이는 전통적인 IP 라우팅이 제공하지 못하는 예측 가능한 성능과 자원 활용도를 제공한다.

무선 네트워크에서 대역폭 할당 알고리즘은 제한된 무선 자원을 효율적으로 분배하여 다수의 사용자가 동시에 안정적인 통신을 할 수 있도록 한다. 무선 환경은 채널 상태의 급격한 변화, 간섭, 이동성 등 유선 네트워크와 다른 특수한 도전 과제를 가지고 있어, 이에 적합한 할당 방식이 필요하다. 대표적인 무선 네트워크 기술로는 Wi-Fi와 셀룰러 네트워크가 있으며, 각각 다른 접근법을 사용한다.

Wi-Fi 네트워크는 주로 CSMA/CA 알고리즘을 기반으로 대역폭을 할당한다. 이 방식은 이더넷에서 사용되는 CSMA/CD와 달리 충돌을 사전에 감지하고 회피하는 메커니즘을 사용한다. 각 단말은 데이터를 전송하기 전에 채널이 비어 있는지 확인하고, 랜덤한 백오프 시간을 두어 다른 단말과의 전송 충돌 가능성을 줄인다. 이는 분산 조정 기능을 통해 중앙 제어 없이도 공정한 접근을 제공하지만, 사용자가 많아질수록 충돌과 지연이 증가할 수 있다.

반면, 셀룰러 네트워크(3G, 4G LTE, 5G 등)는 중앙 집중적인 스케줄링 방식을 주로 사용한다. 기지국이 셀 내 모든 단말의 채널 상태 정보를 수집하고, 이를 바탕으로 각 단말에 시간, 주파수, 코드 자원을 동적으로 할당한다. 예를 들어, OFDMA는 다수의 직교하는 부반송파를 여러 사용자에게 유연하게 분배하여 높은 스펙트럼 효율과 서비스 품질 보장을 가능하게 한다. 이러한 중앙 제어 방식은 네트워크 자원의 최적화와 사용자 간의 공정한 할당, 그리고 핸드오버 시 원활한 자원 재배치를 용이하게 한다.

위성 통신은 지상국과 위성 간, 또는 위성 간에 데이터를 전송하는 통신 방식으로, 광범위한 지리적 범위를 커버할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 위성 링크는 일반적으로 제한된 대역폭을 가지며, 긴 전송 지연(약 250ms 이상의 왕복 지연)이 발생하기 때문에 효율적인 대역폭 할당 알고리즘이 매우 중요하다. 위성 통신에서는 주로 주파수 분할 다중접속이나 시분할 다중접속 방식이 사용되며, 트래픽 패턴이 변동성이 큰 경우에는 동적 할당 방식이 채택된다.

위성 통신에서의 대역폭 할당은 크게 요청 기반 할당과 예측 기반 할당으로 나눌 수 있다. 요청 기반 할당에서는 각 지상국이 필요로 하는 대역폭을 위성에 요청하면, 위성 또는 네트워크 운영 센터가 이를 처리하여 할당한다. 예측 기반 할당은 과거 트래픽 패턴을 분석하여 미리 대역폭을 배분하는 방식이다. 특히 멀티미디어 서비스나 실시간 애플리케이션의 증가로 인해 서비스 품질을 보장하면서도 공정성을 유지하는 할당 정책 설계가 주요 과제이다.

현대의 위성 통신 시스템, 특히 저궤도 위성 인터넷 서비스에서는 수많은 사용자와 다양한 애플리케이션을 지원해야 한다. 따라서 직교 주파수 분할 다중접속과 같은 진보된 다중접속 기술과 함께, 인공지능을 활용한 트래픽 예측 및 지능형 할당 알고리즘 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 통해 제한된 위성 자원을 최적으로 관리하고 네트워크 성능을 극대화하는 것이 목표이다.