An Efficient Location Cache Scheme for 3-level Database Architecture in PCS Networks

PCS 네트워크에서 3-레벨 데이터베이스 구조를 위한 효과적인 위치 캐시 기법

  • 한연희 (고려대학교 컴퓨터학과) ;
  • 송의성 (고려대학교 컴퓨터학과) ;
  • 황종선 (고려대학교 컴퓨터학과) ;
  • 정영식 (원광대학교 컴퓨터정보통신공학부)
  • Published : 2002.06.01

Abstract

Recently, hierarchical architectures of databases for location management have been proposed in order to accommodate the increase in user population in future personal communication systems. In particular, a 3-level hierarchical database architecture is compatible with current cellular mobile systems. In the architecture, a newly developed additional databases, regional location database(RLR), are positioned between HLR and VLRs. We propose an efficient cache scheme, called the Double T-thresholds Location Cache Scheme. The cache scheme extends the existing T-threshold location cache scheme which is competent only under 2-level architecture of location databases currently adopted by IS-41 and GSM. The idea behind our scheme is to use two pieces of cache information, VLR and RLR serving called portables. The two pieces are required in order to exploit root only locality of registration area(RA) but also locality of regional registration area(RRA) which is the wide area covered by RLR. We also use two threshold values in order to determine whether the two pieces are obsolete. In order to model the RRA residence time, the branching Eralng-$\infty$ distribution is introduced. Our minute cost analysis shows that the double T-threshold location cache scheme yields significant reduction of network and database costs for molt patterns of portables.

최근에, 개인 통신 시스템(PCS)에서 증가하는 개인 사용자의 수요에 대처하기 위하여 위치 관리 데이타베이스의 계층적 구조가 제안되어 왔다. 특히, 3-레벨 계층적 데이타베이스 구조는 현재 셀룰러 이동 시스템에 쉽게 적용 가능하며, 이 구조에서는 기존 HLR과 VLR 사이에 새로운 부가적 데이터베이스인 지역 위치 데이타베이스 RLR이 위치한다. 본 논문은 이동단말의 위치 관리를 위한 효과적인 캐시 기법인 이중 T-임계값 위치 캐시 기법을 제안한다. 이 기법은 IS-41과 GS에 적용된 위치 관리 데이타베이스의 2-레벨 구조에 응용할 수 있는 기존 T-임계값 캐시 기법을 확장한 것이다. 제안하는 기법은 2개의 캐시 정보, 즉 현재 피 호출 이동단말을 서비스하고 있는 VLR과 RLR 정보를 함께 이용한다. 이 두개기 캐시 정보를 통하여, 등록 영역(RA)의 지역성과 RLR에 의해 관리되는 영역인 지역 등록 영역(RRA)의 지역성을 동시에 이용할 수 있다. 또한, 제안하는 기법은 두 개의 캐시 정보가 유효한지를 결정하기 위하여 각각에 대응되는 두 개의 임계값을 이용한다. 한편, RRA 상주시간을 모델링하기 위하여, Branching Erlang-$\infty$ 분포를 이용하고, 이것을 이용한 비용 분석은 제안하는 기법이 이동단말의 대부분의 유형에 대하여 네트워크와 데이타베이스 비용을 대폭 감소시킴을 보여준다.

Keywords

References

  1. EIA/TIA, 'Cellular Radio-Telecommunications Intersystem Operations,' Technical Report IS-41 Revision B, EIA/TIA, 1991
  2. M. Mouly and M. B. Pautet, 'The GSM System for Mobile Communications,' M.Mouly, 49 rue Louise Bruneau, Palaiseau, France, 1992
  3. J. S. M. Ho, 'Dynamic Hierarchical Database Architecture for Location Management in PCS Networks,' IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 5, No. 5, pp. 646-660, Oct. 1997 https://doi.org/10.1109/90.649566
  4. Z. Jian and W. Jing, '3-level Database Hierarchy for Location Management in PCS Networks,' Intl. Conf. on Communication Technology(ICCT'98), Oct. 1998 https://doi.org/10.1109/ICCT.1998.743103
  5. J. Z. Wang, 'A fully distributed location registration strategy for universal personal communication systems,' IEEE Journal of Selected Areas in Communications, Vol. 11, pp. 850-860, Aug. 1993 https://doi.org/10.1109/49.232294
  6. V. Anantharam, M. L. Hoing, U. Madhow, and V. K. Wei, 'Optimization of a database hierarchy for mobility tracking in a personal communications network,' Performance Evaluation, vol. 20, no. 1-3, pp. 287-300, May 1994 https://doi.org/10.1016/0166-5316(94)90018-3
  7. E. Pitoura and I. Fudos, 'An E/Ecient Hierarchical Scheme for Locating Highly Mobile Users,' Proceedings of the 6th ACM International Conference on Information and Knowledge Management(CIKM98), pp. 218-225, Nov. 1998
  8. R. Jain, 'Reducing Tra/Ec Impacts of PCS Using Hierarchical User Location Databases,' Proceedings of the IEEE International Conference on Communications, 1996 https://doi.org/10.1109/ICC.1996.541390
  9. M. van Steen, F. J. Hauck, P. Homburg, and A. S. Tanenbaum 'Locating Objects in Wide-Area Systems,' IEEE Communication Magazine, pp. 2-7, Jan. 1998
  10. R. Jain and Y.-B. Lin, 'Performance modeling of an auxiliary user location strategy in a PCS network,' ACM-Baltzer Wireless Networks, vol. 1, pp. 197-210, 1995 https://doi.org/10.1007/BF01202542
  11. Y.-B. Lin, 'Reducing location update cost in a PCS network,' IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 5, no. 1, pp. 25-33, Feb. 1997 https://doi.org/10.1109/90.554719
  12. R. Jain, Y.-B. Lin, C. N. Lo, and S. Mohan, 'A caching strategy to reduce network impacts of PCS,' IEEE Journal of Selected Areas in Communications, Vol. 12, no. 8, pp. 1434-1445, 1994 https://doi.org/10.1109/49.329333
  13. Y.-B. Lin, 'Determining the User Locations for Personal Communications Services Networks,' IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 43, No. 9, pp. 466-473, Aug. 1994 https://doi.org/10.1109/25.312799
  14. M. M. Zonoozi and P. Dassanayake, 'User Mobility Modeling and Characterization of Mobility Patterns,' IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 15, No. 7, pp. 1239-1252, Sep. 1997 https://doi.org/10.1109/49.622908