KR100329357B1 - 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가입자 테이블의 검색시 전화번호(MIN : Mobile Identification Number)를 망식별자(NPA : Numbering Plan Area)+국번(Prefix) 및 4자리의 가입자번호(DN : Directory Number)로 구별하여 인덱스를 구하고 이를 이용하여 가입자 테이블을 검색토록 함으로써 가입자 테이블의 검색시간을 최소화하도록 한 이동통신 시스템에서 홈위치등록기의 인덱스 생성방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 해쉬 함수를 이용하여 망식별자+국번에 대한 해쉬 값을 산출하고, 산출한 해쉬 값이 해쉬 테이블에서 충돌을 발생하는지를 확인한다. 이때 해쉬 테이블에서 충돌이 발생한 경우 충돌이 발생하지 않을 때까지 재해쉬 함수를 이용하여 테이블의 다른 엘리먼트로 매핑하여 다시 해쉬 값을 산출하고, 산출한 해쉬 값을 이용하여 가입자번호를 저장하고 있는 DN 테이블의 ID를 산출한다. 산출한 ID를 이용하여 DN테이블에서 실제 튜플이 저장되어 있는 주소를 산출하여, 그 주소로 가입자 테이블을 검색함으로써, 가입자 테이블의 검색시간을 단축시킨다.

Description

이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법{Method for generating index of home location registor in mobile communication system}
본 발명은 코드분할 다중접속(CDMA) 방식 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기(Home Location Register)의 가입자 테이블 관리에 관한 것으로, 특히 가입자 테이블의 검색시 전화번호(MIN : Mobile Identification Number)를 망식별자(NPA : Numbering Plan Area)+국번(Prefix) 및 4자리의 가입자번호(DN : Directory Number)로 구별하여 인덱스를 구하고 이를 이용하여 가입자 테이블을 검색토록 함으로써 가입자 테이블의 검색시간을 최소화하도록 한 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법에 관한 것이다.
일반적인 CDMA 방식 이동통신 시스템의 구성은 도1에 도시된 바와 같다.
이에 도시된 바와 같이, 이동하거나 특정되어 있지 않은 지점에 정지하는 중에 운용되는 이동국(MS : Mobile Station)(10), 이동국(10)의 호처리 요구를 수신하고, 제어국(30)의 호전송 요구를 이동국(10)에 송신하는 기지국(BTS : Base Transceiver Station)(20), 기지국(20)과 교환국(40)간의 신호처리를 제어하는 제어국(BSC : Base Station Controller)(30), 제어국(30)의 제어에 따라 이동국(10)의 호처리 요구를 공중망 또는 전용망을 통해 공중전화 교환망(PSTN : Public Switching Telephone Network)이나 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)와 다른 통신망에 전송하여 개인휴대통신 서비스가 이루어질 수 있도록 하는 교환국(MSC : Mobile Switching Center)(40), 교환국(40)과 연결되어 교환국(40)에 가입한 이동국(10)의 위치정보와 교환국(40)의 서비스 반경에 진입한 이동국(10)의 위치정보를 저장하고 있는 홈/방문자 위치등록부(HLR/VLR)(50), 제어국(30)과 연결되어 제어국(30)을 관리하며 기지국 탐색창 크기 파라미터 정보를 구비한 제어국관리부(BSM : Base Station Manager)(60), 교환국(40)과 연결되어 음성으로 전해지는 음성정보와 팩스정보 등을 교환시켜 음성/팩스정보의 서비스를 수행하는 음성/팩스정보 시스템(VMS/FMS : Voice Mail System/ Fax Mail System)(70)으로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 일반적인 CDMA 방식 이동통신 시스템은, 가입자가 자신의 이동국(10)을 가지고 교환국(40)의 서비스 반경 이내에 있으면서 개인휴대통신 서비스를 사용하고자 하면, 교환국(40)은 홈/방문자 위치등록부(50)를 통해 이동국(10)의 위치를 파악하고, 이동국(10)의 요구에 따라 음성/팩스정보 서비스를 수행하거나 다른 통신망과 연결시켜 개인휴대통신 서비스를 수행한다.
여기서 제어국 관리부(60)는 제어국(30)과 접속되고 기지국(20)의 탐색창 크기 파라미터 정보를 구비한 상태에서, 초기 기지국(20) 설치시 이를 기지국(20)측으로 로딩시켜주어 탐색창 크기가 설정되도록 한다.
이러한 일반적인 이동통신 시스템에서, 홈 위치등록기(HLR)(참조부호 50내에 구성됨)는 가입자의 이동성 관리와 루팅 정보 및 부가서비스 정보 제공을 위한 가입자 관리를 관장하는 망 구성요소이다.
이러한 기능을 제공하기 위하여 홈 위치등록기는 가입자 테이블에 튜플(Tuple : 가입자)을 삽입, 변경, 삭제 , 검색하는 일련의 연산을 수행한다.
연산 수행시 가입자 테이블에 대한 접근을 위해 인덱스(Index)를 사용하게 되며, 홈 위치등록기는 처리 속도를 증가시키기 위해 주메모리 데이터베이스를 사용하므로 인덱스도 주메모리에 적합하도록 구현되어야 한다.
상기 인덱스를 주메모리에 적합한 구조로 구현하기 위한 종래의 인덱스 생성 방법은, T-tree[참고문헌 : T. J Lehman and M. J Carey, 'A study of index structures for main memory database management systems', In Proc. of the Int'l Conf. on Very Large Databases, pages 294-303, August 1986.], Hashing[참고문헌 : A. Analyti and S. [ramanik, 'Fast search in main memory databases', Proc. of ACM-SIGMOD Int'l Conference on Management of Data, 1992. Alfred V. Aho, Jone E. Hopcroft, Jeffrey D. Ullman, 'Data Structures and Algorithms', Addison-Wesley, 1986.] 등이 주로 사용되었다.
이 중 T_tree는 가변 트리의 일종으로 노드내의 키의 개수를 늘린 방식이며, Hashing은 해쉬 함수를 사용하여 키 값에 대해 매핑 하는 방식이다.
한편, 주지한 바와 같이 홈 위치등록기는 가입자 테이블에 튜플(Tuple)을 삽입, 변경, 삭제 , 검색하는 일련의 연산을 수행하며, 이러한 연산 수행시 가입자 테이블에 대한 접근 속도를 증가시키기 위해 10자리 숫자의 MIN을 키 값으로 하는 인덱스 방식이 필요한데, 기존의 T-tree에 MIN을 키 값으로 적용하면 연산속도가 저하되는 단점이 있고, 해싱 방식에 MIN을 키 값으로 적용하면 많은 메모리 용량이 필요하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 홈 위치등록기의 가입자 테이블 검색시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로,
본 발명의 목적은, 가입자 테이블의 검색시 전화번호(MIN : Mobile Identification Number)를 망식별자(NPA : Numbering Plan Area)+국번(Prefix) 및 4자리의 가입자번호(DN : Directory Number)로 구별하여 인덱스를 구하고 이를 이용하여 가입자 테이블을 검색토록 함으로써 가입자 테이블의 검색시간을 최소화하도록 한 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
가입자 전화번호는 망식별자+국번(NPA + Prefix)과 가입자번호(DN)로 구성되므로 각각에 대하여 이중 인덱스를 구성한다. 즉, 망식별자+국번에 대한 인덱스는 일정한 크기의 해쉬 테이블을 이용하는 폐쇄(Closed) 해싱 방식을 이용하고, 가입자번호(DN)에 대한 인덱스는 직접(Direct) 해싱 방식을 이용하여 인덱스를 구성한다. 이러한 이중 인덱스 구조를 이용하여 특정 MIN값에 해당하는 튜플을 찾을 수 있다.
다시 말해, MIN의 망식별자+국번에 대한 해쉬 값을 이용하여 해쉬 테이블에서 해당하는 DN 테이블의 주소 값을 얻고, DN 값을 이용하여 DN 테이블에서 해당 튜플의 주소 값을 얻는다.
도1은 일반적인 이동통신 시스템의 개략 구성도,
도2는 본 발명이 적용되는 홈 위치등록기의 구성을 보인 블록,도3은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성 방법을 보인 흐름도,
도4는 본 발명에서 홈 위치등록기의 주메모리 데이터베이스를 인덱싱하기 위한 인덱스의 구조도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 망 접속장치120 : 중앙 처리 장치130 : 데이터 저장부140 : 운용 관리 장치
이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도면 도2는 본 발명이 적용되는 홈 위치 등록기의 구성을 보인 도면이다.상기 홈 위치 등록기는, 크게 망접속장치(110)와, 중앙처리장치(120)와, 데이터저장부(130)와, 운용관리장치(140)로 구성된다.여기서 망접속장치(110)는 교환기와 접속하기 위한 메시지 전달부와 신호 연결 제어부 그리고 서비스 관리 장치와 접속하기 위한 X.25 접속부로 구성되어 있다.또한, 중앙처리장치(120)는 서비스 요구 메시지에 의하여 데이터 베이스를 조회하거나 갱신하여 서비스를 요구한 망요소에 전달하는 기능을 수행하며, 내부적으로 위치 등록 및 삭제, 가입자 정보처리, 오류 복구, 호처리, 부가 서비스를 담당하는 서비스 처리부와, 가입자 인증과 암호화에 필요한 인증 파라미터를 제공하는 가입자 인증 처리부와, 단말기의 사용 여부에 대한 정보와 유지 관리 및 정보 제공을 담당하는 단말기 정보 처리부로 구성되어있다.또한, 130은 가입자 정보가 저장되는 부분으로서, 가입자 정보와 위치 정보가 저장된 서비스 데이터베이스(DB)와, 인증과 관련된 파라미터를 저장한 인증 정보 데이터베이스와, 단말기의 리스트가 저장된 단말기 정보 데이터베이스로 구성되어있다.또한, 운용관리장치(140)는 시스템의 장애를 처리하고, 가입자 정보 처리장치, 가입자 인증장치, 단말기 인증장치와 시스템 사용자간에 사용자 인터페이스를 제공하며, 시스템의 운용 상태와 서비스 메시지 처리 현황 등의 데이터를 분석하여 운용자와 사용자에게 필요한 정보를 제공해주는 기능을 수행한다.첨부한 도면 도3은 본 발명에 의한 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 해쉬 함수를 이용하여 망식별자+국번에 대한 해쉬 값을 산출하는 단계(ST101), 해쉬 테이블에서 충돌이 발생하였는지를 확인하는 단계(ST102), 해쉬 테이블에서 충돌이 발생한 경우 충돌이 발생하지 않을 때까지 재해쉬 함수를 이용하여 테이블의 다른 엘리먼트로 매핑 하여 해쉬 값을 산출하는 단계(ST103), 상기 산출한 해쉬 값을 이용하여 해쉬 테이블 내에 저장된 전화번호의 뒤 자리인 DN을 저장하고 있는 테이블의 ID를 산출하는 단계(ST104), 상기 산출한 ID를 이용하여 DN테이블에서 실제 튜플이 저장되어 있는 주소를 산출하는 단계(ST105), 상기 산출한 튜플 어드레스를 이용하여 튜플을 검색하는 단계(ST106)로 이루어진다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 홈 위치등록기의 인덱스 생성과정은 다음과 같다.
일반적으로, MIN을 키 값으로 하는 테이블에서 튜플의 검색/삽입/삭제 연산을 빠르게 하려면 MIN에 대한 인덱스를 구성하여야 한다. 예를 들면, 특정 MIN에 해당하는 가입자를 테이블에서 찾으려고 할 경우, 인덱스가 없다면 전체 테이블을 처음부터 차례로 검색하여야 한다. 여기서 가입자의 MIN은 10자리 숫자로 고정되어 있으며, 이것은 6자리의 (NPA+Prefix)와 4자리의 DN으로 나뉘어진다. 본 발명에서는 각각에 해당하는 인덱스를 구성하여 보다 빠른 검색연산이 이루어지도록 함과 동시에 보다 적은 메모리를 차지하도록 설계한다.
이를 위해서, 중앙처리장치(120)내의 서비스 처리부는 해쉬 함수를 이용하여 망식별자+국번(NPA+Prefix)에 대한 해쉬 값(h_val=h(NPA+Prefix))을 산출한다(ST101). 즉, 해쉬 함수 h(x)는 키 x에 대하여 특정 값으로 매핑 한다. 여기서 해쉬 테이블(서비스 데이터베이스에 저장)내의 하나의 엘리먼트로 매핑 시킨다. 상기 해쉬 테이블은 (NPA+Prefix)에 대한 해당 DN 테이블 ID를 저장하고 있다.
도4에서 보면 크기가 B인 해쉬 테이블이 존재하며, 해쉬 함수 h(x)는 0에서 B-1 범위의 정수를 리턴 한다. 여기서 x = (NPA+Prefix)이다.
예를 들어, 전화번호가 016-313-6973인 경우, NPA = 016, Prefix = 313이다. 테이블의 크기 B = 1000, 해쉬 함수 h(x) = x mod B이라 하면, h(x) = h(016313) = 13이므로 테이블의 13번지 위치에 아직 사용하고 있지 않은 DN 테이블중 하나의 주소 값이 넣어진다.
다음 단계로 서비스 처리부는 해쉬 테이블에서 충돌(Collision)이 발생하였는지를 확인한다(ST102). 여기서 해쉬 테이블의 크기가 고정되어 있으므로 서로 다른 x값에 대하여 동일한 해쉬 값을 리턴할 수 있다.
따라서 해쉬 테이블에서 충돌이 발생하면, 즉 해쉬 테이블의 엘리먼트에 다른 키 값이 저장되어 있으면, 재해쉬 함수(Rehash Function)를 이용하여 테이블의 다른 엘리먼트로 매핑 한다(h_val = h_val + hi(NPA+Prefix). 여기서 hi(x)는 키 x에 대한 i번째 리해쉬 함수). 이러한 과정은 충돌이 발생하지 않을 때까지 반복한다(ST103). 여기서 해쉬 테이블의 크기는 소수 값으로 하며, 해쉬 함수나 재해쉬 함수는 랜덤 함수를 써야 충돌이 발생하는 빈도를 줄일 수 있다. 해쉬 테이블의 크기가 총(NPA+Prefix) 개수보다 어느 정도 크면 충돌이 거의 발생하지 않고 한번의 연산으로 DN 테이블에 접근이 가능하다.
한편, 상기와 같이 (NPA+Prefix)에 대한 인덱스를 산출하면, 다음 단계로 서비스 처리부는 상기 산출한 해쉬 값을 이용하여 해쉬 테이블 내에 저장된 전화번호의 뒤 4자리인 DN을 저장하고 있는 테이블의 ID를 구한다(dn_id = H[h_val]. 여기서 H[]는 해쉬 테이블)(ST104).
다음으로 DN 테이블에서 DN을 이용하여 실제 튜플이 저장되어 있는 주소를 산출한다(t-addr = DNdn_id[DN]. 여기서 DNi[]는 i번째 DN 테이블이고, DNi[j]는 i번째 DN 테이블의 j번째 엘리먼트의 값이며, dn_in은 DN 테이블의 ID이고, t-addr은 튜플의 실제 주소를 각각 나타낸다)(ST105).
즉, DN은 4자릿수(0000 ~ 9999)이며, DN 테이블은 10,000개의 엘리먼트를 포함하기 때문에 DN 값에 해당하는 엘리먼트로 직접 매핑이 가능하다. 이러한 방식을 직접 해싱이라 하며, 한 번의 연산으로 직접 해당하는 주소로 이동이 가능하다. DN 테이블의 엘리먼트에는 찾고자 하는 MIN 값에 해당하는 튜플의 주소를 가지고 있다.
도4에서 DN 테이블의 개수는 시스템이 지원 가능한 총 가입자(튜플)의 개수에 비례하여야 한다. 예를 들면, (NPA+Prefix) 당 5,000 가입자를 포함한다고 가정하면 DN 테이블의 절반이 채워지고, 시스템이 총 1000만 가입자를 지원한다고 하면 200개의 DN 테이블이 필요하다. 이 경우 해쉬 테이블의 크기는 최소한 200 이상이어야 한다.
다음으로 서비스 처리부는 상기에서 산출한 실제 튜플이 저장되어 있는 주소(t_addr)를 액세스하여 튜플을 검색하게 된다(ST106).
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, HLR 시스템에서 각종 MAP(Mobile Application Part) 연산이 이루어지는 경우, MIN을 키 값으로 하여 인덱스를 생성하고 그 인덱스로 가입자 테이블을 검색함으로써 검색시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 가입자 테이블에 대한 검색 시간의 단축으로 홈 위치등록기의 처리 능력 및 성능의 향상도 도모할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 이동통신 시스템에서 서비스 처리부, 가입자 인증 처리부, 단말기 정보 처리부를 포함하는 중앙처리장치를 구비한 홈 위치등록기의 가입자 테이블(서비스 데이터베이스) 검색을 위한 인덱스 생성방법에 있어서,
    상기 중앙처리장치내의 서비스 처리부는,
    해쉬 함수를 이용하여 망식별자+국번에 대한 해쉬 값을 산출하는 제1단계와;
    상기 산출한 해쉬 값이 해쉬 테이블에서 충돌을 발생하는지를 확인하는 제2단계와;
    상기 해쉬 테이블에서 충돌이 발생한 경우 충돌이 발생하지 않을 때까지 재해쉬 함수를 이용하여 테이블의 다른 엘리먼트로 매핑 하여 다시 해쉬 값을 산출하는 제3단계와;
    상기 제1 또는 제3 단계에서 산출한 해쉬 값을 이용하여 가입자번호를 저장하고 있는 DN 테이블(서비스 데이터베이스내)의 ID를 산출하는 제4단계와;
    상기 산출한 ID를 이용하여 DN테이블에서 실제 튜플이 저장되어 있는 주소를 산출하는 제5단계를 수행하여 인덱스를 생성하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 해쉬 값 산출은 아래와 같은 식(1)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법.
    h_val=h(NPA+Prefix) .....식(1)
    여기서, h(x)는 키 x에 대한 해쉬 함수이고, h_val은 키 (x)에 대하여 해쉬 함수를 적용한 경우 얻어지는 해쉬 값이며, x = (NPA+Prefix)이다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서의 해쉬 값 산출은 아래와 같은 식(2)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법.
    h_val = h_val + hi(NPA+Prefix) ....식(2)
    여기서 hi(x)는 키 x에 대한 i번째 리해쉬 함수이다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제4단계의 ID 산출은 아래와 같은 식(3)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법.
    dn_id = H[h_val] .... 식(3)
    여기서 H[]는 해쉬 테이블이고, dn_id는 DN 테이블의 ID이다.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제5단계의 실제 튜플이 저장되어 있는 주소의 산출은 아래와 같은 식(4)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 홈 위치등록기의 인덱스 생성방법.
    t-addr = DNdn_id[DN] ....식(4)
    여기서 DNi[]는 i번째 DN 테이블이고, DNi[j]는 i번째 DN 테이블의 j번째 엘리먼트의 값이며, dn_in은 DN 테이블의 ID이고, t-addr은 튜플의 실제 주소를 각각 나타낸다.
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