Implementação descentralizada na Central ELCOM

A implementação com MTP na Central ELCOM como duas tarefas, centralizadas em uma só unidade, embora seja uma solução aceitável, possui dois grandes inconvenientes:

• A presença da camada de software do MTP2 apenas em uma unidade implica também na possibilidade de existência de placas de terminal de sinalização SS7 somente na placa- mãe PC desta unidade. Como os slots disponíveis no barramento ISA da placa-mãe são em quantidade bem limitada, o número máximo de placas SS7 e conseqüentemente de enlaces de sinalização SS7 instaláveis na Central fica bem restrito.

• Centralização de algum recurso vai contra as diretrizes de confiabilidade que a central deve oferecer, como descentralização, tolerância a falhas e redundância de recursos. Assim, partiu-se para a elaboração de uma estrutura adicional que permitisse a descentraliza- ção do MTP2, com relação à sua camada de software e, em conseqüência direta, das placas de hardware MTP2.

Embora o MTP3 seja um componente intrinsecamente centralizado, a característica de re- dundância e tolerância a falhas do MTP seria desejável, ou seja, a possibilidade de software do MTP3 ser executado em outra unidade que não a unidade de OMS, garantindo a possibilidade de transferência do MTP3 para outra unidade em caso de falha da unidade de OMS. Contudo, esta implementação foi deixada para uma fase posterior e é parte do trabalho da dissertação de mestrado de Welter L. Silva.

Para a descentralização do MTP, foi adotado o seguinte esquema básico:

• As tarefas de MTP passaram a poder ser executadas em qualquer unidade. Contudo, so- mente na unidade de OMS a tarefa do MTP3 ficaria efetivamente ativa.

• Com a presença de MTP2 em diversas unidades, todas estas passam a poder comportar placas de terminal de sinalização SS7 na placa-mãe da unidade, aumentando o número máximo total de enlaces de sinalização SS7 instaláveis na Central.

Resta porém, neste esquema, uma grande questão: a troca de mensagens entre os diversos componentes, inclusive entre MTP3 e MTP2, eram até agora feitos através de mensagens em caixas postais residentes em uma área de memória comum. Com a distribuição em diferentes computadores, não é possível na estrutura da central a existência de uma área de memória global e compartilhada por todas as tarefas de MTP3 e MTP2 de todas as unidades onde estejam em execução.

Foram desenvolvidas então tarefas auxiliares, responsáveis por fazer o transporte de mensa- gens das caixas postais então utilizadas entre o MTP2 e o MTP3, quando estes estiverem em unidades distintas.

Isto significa que uma tarefa MTP2 executando em uma unidade diferente daquela onde está o sendo executado o MTP3 ativo continuará a utilizar transparentemente as caixas postais em uma área de memória global daquela unidade. Contudo, mecanismos auxiliares devem fazer o trabalho de:

• Fazer uma varredura das mensagens para o MTP3 colocadas pelo MTP2 da unidade em uma das caixas postais do MTP2 para o MTP3, extrair estas mensagens e repassá-las, a-

través do mecanismo de mensagens da rede da Central ELCOM, para a unidade onde es- tá o MTP3 ativo.

• Receber as mensagens vindas do MTP3, que também foram repassadas por um meca- nismo análogo executando na unidade do MTP3 ativo, e colocá-las nas devidas caixas postais da unidade, como se um MTP3 na própria unidade as tivesse enviado.

A primeira tarefa pode ser incluída nas próprias tarefas MTP2 e MTP3, pois correspondem a ações que podem ser executadas sempre logo após um ciclo de processamento normal da tarefa.

Já a recepção de mensagens vinda de outra unidade pode tirar proveito do mecanismo de controle de tarefas do núcleo. Assim, esta parte é colocada em uma tarefa auxiliar separada, que recebe as mensagens através da primitiva de recepção de mensagens do NUCLEO. Esta primitiva faz com que a tarefa libere o processador e fique inativa até que chegue uma mensagem na caixa postal (CXP) do NUCLEO de onde esta tarefa auxiliar busca mensagens.

Esta criação de tarefas auxiliares é aplicável:

• No MTP2, ao processo de recepção de mensagens vinda do MTP3 em outra unidade. • No MTP3, tanto ao processo de recepção de mensagens vinda do MTP2 de outras uni-

dades, quanto à recepção de mensagens vindas do nível de usuário ou do Centro de Supervisão Remota (CSR).

A estrutura de tarefas resultante está representada na Figura 5.3 a seguir. CSR ISUP TUP tarefa_recebe_user_mtp3 Caixas postais em Área de memória compar- tilhada Caixas postais em Área de memória compar- tilhada tarefa_recebe_mtp2_mtp3 tarefa_mtp3 tarefa_recebe_mtp3_mtp2 tarefa_mtp2 Hardware MTP2 tarefa_mtp3 tarefa_recebe_mtp3_mtp2 tarefa_mtp2 Hardware MTP2

Rede local

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Conclusões

Capítulo

Este trabalho apresentou um estudo em profundidade sobre o Sistema de Sinalização por Canal Comum nº 7 – SS7, com considerações sobre as vantagens e viabilidade de implantação desse sistema nas redes de telecomunicações, bem como uma análise das áreas de pesquisa e trabalhos relacionados identificados, referentes ao SS7. Apresentou também a implementação do protocolo MTP do SS7 na Central Batik ELCOM, desde o modelo monolítico e a implantação inicial centralizada até a evolução para um MTP descentralizado, na arquitetura de processamento distribuído da Central ELCOM.

Foi ressaltado que o Sistema de Sinalização por Canal Comum nº 7 provê uma rede digital de transporte de dados por comutação de pacotes, genérica e independente dos canais de voz da rede telefônica. A rede SS7 introduz sinalização digital por canal comum à aplicação telefônica, através dos subsistemas usuários TUP e ISUP. No entanto, a rede SS7 é aberta a novos tipos de aplicações, como a Rede Inteligente (RI) ou o acesso a bancos de dados centralizados na rede.

Contudo, a rede SS7 se sobrepõe às redes de telecomunicações. Freqüentemente, centrais de comutação telefônica são também pontos de sinalização, isto é, nodos na rede SS7, podendo prover acesso local aos usuários de serviços baseados em SS7 (PAS) e também transferência como elemento intermediário nas rotas de sinalização (PTS). Além disso, a rede SS7 pode possuir nodos independentes para a transferência de sinalização (PTS).

Com a visão detalhada da Central ELCOM Batik, pode-se observar o quão rica é a aplicação de uma central de comutação telefônica, vendo-a como um sistema de computação. A Central ELCOM pode ser vista como um sistema de processamento distribuído, consistindo de computa- dores interligados por uma rede local, cada um conectado a um conjunto de periféricos da aplicação telefônica. Sobre este sistema está um núcleo operacional multitarefa que gerencia o software da aplicação telefônica, executando tarefas em cada computador da rede. A aplicação da central caracteriza-se também como um sistema de tempo-real e atende a rígidos critérios de confiabilidade, tolerância a falhas e redundância de componentes.

Neste contexto, foi apresentada a implementação gradativa do Subsistema de Transferência de mensagens - MTP na Central ELCOM, incorporando, em várias etapas, características presentes em outros componentes no restante da aplicação telefônica. Partindo de uma implemen- tação monotarefa seqüencial baseada em espera ocupada, o MTP foi inicialmente implementado

na Central de forma centralizada, mas composto por duas tarefas, correspondendo basicamente ao MTP e à camada de software do MTP2.

Em seguida foi estruturado um esquema para viabilizar a distribuição do MTP2 (placas de enlace) por várias unidades da Central, mantendo transparente a estrutura de troca de mensagens baseada em caixas postais alocadas em uma área de memória compartilhada, global a cada unidade.

Cabe destacar que a distribuição do MTP2, além de atender aos requisitos de descentraliza- ção desejáveis para os componentes de uma central telefônica, tornou muito mais flexível e ampliou a capacidade de instalação e configuração de enlaces de sinalização por canal comum na Central ELCOM.

6.1 Resultados

O período inicial de estudo resultou na elaboração do Relatório Técnico DCC.028/96 [DM&SW96], apresentando uma introdução ao SS7 e à Central Batik ELCOM.

Um levantamento da revisão bibliográfica mostrou a importância de trabalhos de estudo e implementação dos protocolos do SS7, propiciados pelo convênio Batik/DCC, uma vez que este enfoque é relativamente pouco encontrado em publicações acadêmicas. A revisão bibliográfica realizada sobre SS7 levou a uma análise sobre as áreas de pesquisa encontradas relacionadas ao assunto, que representa também uma contribuição deste trabalho.

A implementação total do MTP descentralizado na Central Batik ELCOM envolveu mais de 10.000 linhas de código-fonte C. Os principais fatores de complexidade identificados foram: o grande detalhamento de protocolos, especificações e requisitos que tiveram que ser atendidos; e a grande abrangência e sofisticação da arquitetura de hardware e software e da aplicação envolvi- dos.

O uso do SS7 para sinalização na Central ELCOM Batik, trouxe inegável aumento de de- sempenho à aplicação telefônica na central, conforme observado nos testes iniciais de funcionalidade.

A principal validação da implementação foi a qualificação (homologação) da Central EL- COM Batik nos criteriosos e detalhados testes realizados pela Telebrás, com participação da Telesp, obedecendo às recomendações da ITU para teste do MTP2, MTP3, TUP e ISUP, incluindo a interoperabilidade com centrais telefônicas de outros fabricantes na sinalização por canal comum.

Além disso, uma Central ELCOM com sinalização SS7 está implantada com sucesso e em pleno funcionamento na cidade de Oliveira, Minas Gerais, desde setembro de 1997.

A implementação do MTP, componente funcional básico do SS7, na Central Batik ELCOM abre caminho para inúmeras aplicações atuais e futuras baseadas em SS7, conferindo à Central um campo bem maior de expansão no nível funcional.

Este projeto contribuiu para a formação de recursos humanos no meio acadêmico trazendo, para professores e estudantes de graduação e pós-graduação do DCC/UFMG, envolvimento e capacitação técnico-científica nas áreas de conhecimento envolvidas. Esta formação, aliada à

documentação técnica produzida no trabalho, contribui para a disseminação do conhecimento relacionado e criação de novas possibilidades de pesquisa e desenvolvimento, em áreas como engenharia de redes, processamento computacional distribuído e sistemas de tempo-real, abrangendo aplicações, simulações, análise e dimensionamento para redes de sinalização SS7.