Contribuições para a implementação do sistema de sinalização SS7 em uma central telefônica: Subsistema de Usuário RDSI (ISUP)

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1 Marcelo de Resende Pires Miranda Contribuições para a implementação do sistema de sinalização SS7 em uma central telefônica: Subsistema de Usuário RDSI (ISUP) Dissertação apresentada ao Curso de Pós- Graduação em Ciência da Computação do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Ciência da Computação. Belo Horizonte 27 de março de 1998

2 ii Ao engenheiro Eugênio Lopes Daher, co-autor da implementação

3 iii Agradecimentos Muita gente contribuiu para a realização deste trabalho e para que ele fosse possível. Sou muito grato aos professores Evandro de Oliveira Araújo e Maria Helena Murta Vale, da Escola de Engenharia da UFMG, pelo incentivo e pelos conselhos que me fizeram optar pelo mestrado em Ciência da Computação, quando eu ainda estava terminando o curso de Engenharia Elétrica. Este trabalho é fruto, em grande parte, da minha interação com toda a equipe do projeto Batik-DCC. Agradeço ao matemático Evandro Padrão pelas primeiras aulas de telefonia, logo no início do projeto, que partilhei com o analista Paulo Ferreira de Moura Jr., pacientemente desenhando comigo diagramas e mais diagramas em LEDS. Não posso deixar de registrar meus agradecimentos a todos da equipe de hardware, que sempre solucionaram minhas dúvidas acerca do equipamento e da rede telefônica. Especificamente no que diz respeito à implementação, agradeço aos analistas Carla Couto Castro e Hilton Bruno Sapujo, responsáveis pelos módulos externos de supervisão, e aos analistas Abílio Pereira Neto, Márcio Henrique Tenente Camargos d Ávila e Welter Luigi Silva, responsáveis pelo MTP. Além disso, ao Welter sou também grato pelas ótimas contribuições para este texto e ao Márcio pelo excelente modelo desenvolvido para o processador de textos Word, que tornou trivial a tarefa de formatar esta dissertação no padrão do DCC. Agradeço ao engenheiro Eugênio Lopes Daher, com quem dividi a implementação do ISUP, pela excelente oportunidade e ao engenheiro Marcelo Moreira Resende (duplamente meu Xará ), representante da equipe de sistemas, pelas inúmeras aulas e pela paciência na condução dos testes. Ao diretor da Batik e coordenador do convênio com o DCC, José Edgard Soares Jr., meu agradecimento se dá em várias esferas: pela vontade de buscar e formar parceiros na universidade, fundamental para a evolução tecnológica em nosso país, pelo enorme incentivo e esforço para que eu terminasse esta dissertação e pelo interesse em ler todas as versões deste texto e criticá-las. Sou igualmente muito grato ao meu orientador e coordenador do convênio pela universidade, Antônio Otávio Fernandes, pelo convite eletrônico para eu ingressasse no projeto quando nós ainda nem nos conhecíamos, mas sobretudo gostaria de cumprimentá-lo pela sua figura humana extraordinária. Por fim, mas não sem menos importância, registro meus sinceros agradecimentos às fun cionárias da secretaria do DCC, sem as quais o departamento simplesmente não andaria. A todos vocês, muito obrigado!

4 iv Resumo A digitalização da rede telefônica, aliada a outros avanços tecnológicos, vem trazendo mudanças profundas na abordagem até então existente, com oferta de serviços melhores, mais rápidos e mais confiáveis. Assim, surgiu o conceito da Rede Digital de Serviços Integrados, RDSI, na qual toda a informação trafegada é digital, mesmo aquelas de natureza tipicamente analógicas, como a voz. A idéia por trás da RDSI é a padronização, em âmbito mundial, de uma rede única pela qual trafeguem informações de serviços de voz e dados, o que inclui aplicações de vídeo e multimídia. O mecanismo de controle ou sinalização da rede telefônica que possibilita essa evolução é denominado Sistema de Sinalização Número 7 (SS7). Este trabalho mostra como os sistemas de sinalização evoluíram até o surgimento do SS7 e concentra-se no Subsistema de Usuário RDSI (ISUP), o protocolo do SS7 adequado ao controle de chamadas de terminais analógicos e digitais da rede telefônica digital, bem como à supervisão de circuitos telefônicos. Como parte deste trabalho, o ISUP foi implementado na central telefônica ELCOM da Batik Equipamentos S/A, fabricante nacional de centrais telefônicas baseada em Belo Horizonte. Abstract Digitization of the telephone network plant, together with other technological advancements, is leading to deep changes in existing approaches, with better, faster and more reliable service offerings. Thus the concept of the Integrated Services Digital Network, ISDN, emerged, in which all information being carried is digital, even those typically analog in nature, such as voice. The idea behind ISDN is a worldwide, standardized, single network that carries both voice and data services information, which includes video and multimedia applications. The control mechanism or signalling that accomplishes such an evolution is the so-called Signalling System No. 7 (SS7). This work shows how signalling systems evolved towards SS7 and concentrates in ISDN User Part (ISUP), the protocol of SS7 that provides call control for both digital and analog calls, as well as supervision of telephone circuits. As part of this work, ISUP was implemented in ELCOM, an exchange from Batik Equipamentos S/A, a Brazilian exchange manufacturer based in Belo Horizonte.

5 v Sumário 1 Introdução Motivação e Objetivos Contribuições da Dissertação Organização deste Trabalho Evolução da Sinalização Telefônica Contexto e Terminologia Sinalização Telefônica Sinalização entre Centrais Sinalização entre Registradores Sinais Multifreqüenciais Sinalização de Linha Conceito Principais Sinais Codificação dos Sinais de Linha Sinalização por Canal Comum Sistema de Sinalização Número Conceitos Preliminares A Pilha de Protocolos do SS Nível 1 - MTP Nível 2 - MTP Nível 3 - MTP Nível 4 - Subsistemas de Usuários A Interface entre os Níveis 3 e Tipos, Funções e Formato das Mensagens ISUP: O Subsistema de Usuário RDSI Propósito Formato e Codificação das Mensagens O Protocolo ISUP do Ponto de Vista Sistêmico Chamada Telefônica Simples entre Terminais Analógicos Temporizações Chamada Telefônica Simples entre Terminais RDSI... 35

6 4.3.4 Retenção e Reatendimento Supervisão de Circuitos Outras Considerações A Implementação do ISUP na Central ELCOM Estrutura de Hardware da Central ELCOM A Estrutura de Controle da Central ELCOM Barramento Externo e Placas Telefônicas da Central ELCOM Estrutura de Software da Central ELCOM Bloco do Sistema Básico Bloco de Iniciação e Configuração Bloco de Operação, Manutenção e Supervisão (OMS) Processamento de Chamadas Implementação Fase Fase Fase Testes e Interface com Programas Acessórios Exemplo da Estruturação do Código Conclusões e Perspectivas Futuras 62 Referências 64 vi

7 vii Lista de Figuras Figura 2.1: Tipos de sinalização... 7 Figura 2.2: Exemplo de troca MFC Figura 2.3: Exemplo de sinalização de linha Figura 2.4: Canais de sinalização e voz entre centrais telefônicas (a) Sinalização associada a canal (E&M, MFC) (b) Sinalização por canal comum SS Figura 3.1: A pilha de protocolos do SS Figura 3.2: Correspondência entre o SS7 e o Modelo de Referência OSI Figura 3.3: Interface da Primitiva MTP-Transfer Figura 3.4: Interface das outras Primitivas Figura 3.5: Formato de uma unidade de sinal (SU) Figura 4.1: Formato geral de uma mensagem do ISUP Figura 4.2: Cabeçalho de uma mensagem ISUP Figura 4.3: Exemplo de chamada simples entre terminais analógicos Figura 4.4: Exemplo de chamada simples entre terminais RDSI Figura 4.5: Seqüências de bloqueio e desbloqueio de circuitos Figura 4.6: Máquina de estados de um circuito (relativa a bloqueios) Figura 5.1: Arquitetura da central ELCOM Figura 5.2: Estrutura modular do processamento de chamadas da central ELCOM Figura 5.3: A tela de supervisão de SS7 da central ELCOM Figura 5.4: A tarefa ISUP Figura 5.5: O autômato ISUP... 61

8 viii Lista de Tabelas Tabela 2.1: Sinais MFC para frente Tabela 2.2: Sinais MFC para trás Tabela 2.3: Principais sinais de linha Tabela 2.4: Sinais E&M pulsados Tabela 2.5: Sinais R2 digital Tabela 4.1: Parâmetros obrigatórios e de comprimentos fixos da mensagem IAM Tabela 4.2: Parâmetros obrigatórios e de comprimentos variáveis da mensagem IAM Tabela 4.3: Alguns dos parâmetros opcionais da mensagem IAM... 32

9 1 Capítulo 1 Introdução 1.1 Motivação e Objetivos As redes telefônicas em todo o mundo vêm incorporando, ao longo dos anos, avanços tecnológicos que mudaram a característica inicial dessas redes de prover apenas serviços de voz entre dois interlocutores. Assim, o uso da rede telefônica para o tráfego de dados, por exemplo, foi conseguido inicialmente por meio de conexões analógicas. Da mesma maneira, vários outros serviços surgiram e agregaram valor a esse tipo de rede. A digitalização da rede telefônica tomou grande impulso no início dos anos 80, trazendo consigo mudanças profundas na abordagem até então existente. Os serviços ora oferecidos passaram a ser prestados de forma mais rápida, segura e confiável, ao passo que novos serviços que não eram possíveis com a tecnologia analógica puderam ser implantados. Surgiu, assim, o conceito da Rede Digital de Serviços Integrados, RDSI 1, na qual toda a informação trafegada é digital, mesmo aquelas de natureza tipicamente analógicas, como a voz. A idéia por trás da RDSI é a padronização, em âmbito mundial, de uma rede única pela qual trafeguem informações de serviços de voz e dados, o que inclui aplicações de vídeo e multimídia. Por trás desse cenário, está a paralela evolução do mecanismo de controle ou sinalização da rede, com a introdução de um sistema também digital, denominado Sistema de Sinalização Número 7 (SS7). Padronizado mundialmente pela União Internacional de Telecomunicações (ITU), o SS7 define uma arquitetura de rede de quatro níveis e o protocolo de nível 4 é denominado Subsistema de Usuário RDSI, comumente referenciado pela abreviatura do nome em inglês: ISUP, de ISDN User Part. Compete ao ISUP cuidar da sinalização adequada ao controle de chamadas de terminais analógicos e digitais da rede telefônica digital, bem como a supervisão de circuitos telefônicos. 1 É comum, mesmo na literatura em português, a referência ao termo em inglês: ISDN Integrated Services Digital Network

10 A década de 1990 assistiu à real implantação dessa nova tecnologia de sinalização, com os principais fabricantes mundiais de centrais telefônicas incorporando a pilha de protocolos SS7 em seus equipamentos. Em verdade, ainda assim poucas dessas centrais dispõem, hoje, do protocolo ISUP. A Batik Equipamentos S/A, fabricante nacional de centrais telefônicas baseada em Belo Horizonte, firmou convênio com o Departamento de Ciência de Computação da UFMG para também incorporar o SS7 em sua central, denominada ELCOM, e acompanhar essa evolução mundial. Este trabalho é a parte desse projeto que contempla o protocolo ISUP. O objetivo deste trabalho desdobra-se em dois: a implementação do protocolo ISUP na central telefônica ELCOM da Batik Equipamentos S/A e uma interpretação pessoal dos protocolos de sinalização telefônica em geral e do ISUP, em particular. Observamos haver uma escassez de trabalhos relacionados ao tema aqui estudado, o que é até certo ponto compreensível. O protocolo ISUP, especificamente, está hoje implementado em algumas poucas centrais telefônicas de fabricantes diversos no mundo todo, que muitas vezes não têm interesse em divulgar informações sobre a tecnologia que detêm basta-lhes ter o produto comercialmente no mercado. Com relação aos demais protocolos de sinalização existentes, por serem tecnologicamente mais atrasados, não suscitam novas publicações e aquelas já existentes pecam pela falta de generalidade. Assim, deparamo-nos com documentos específicos e isolados sobre os diversos sistemas. Resta a quem deseje aprender sobre sinalização telefônica, portanto, uma série de documentos isolados e muitas vezes apenas os padrões definidos pelos organismos de normatização, que, se já são de leitura árida para o profissional inserido no contexto em questão, são proibitivos para o leitor que objetive ter uma visão macro do sistema. Este texto pretende preencher uma lacuna encontrada na literatura, oferecendo uma abordagem didática do tema sinalização telefônica, naturalmente abordando com mais profundidade o sistema SS7. Assim, detalhes que interessam tão somente ao implementador não são considerados. Julgamos que uma abordagem didática necessariamente deve levar em conta os aspectos evolutivos da tecnologia. O protocolo ISUP foi implementado e integrado na central ELCOM, tendo obtido o Atestado de Qualificação Telebrás em agosto de 1997, quando se tornou disponível comercialmente Contribuições da Dissertação As principais contribuições deste trabalho são relacionadas a seguir. A implementação do protocolo ISUP do Sistema de Sinalização Número 7 na central telefônica ELCOM da Batik Equipamentos S/A. A central equipada com o ISUP encontrase hoje disponível comercialmente, já que a implementação obteve parecer favorável da Telebrás.

11 Oferecer um texto didático sobre os diversos sistemas de sinalização telefônica existentes, tratados sob o ponto de vista evolutivo e enfocando com mais detalhamento o protocolo ISUP. Observa-se que há uma escassez de literatura equivalente; em particular, textos em português são praticamente inexistentes (e, quando existem, limitam-se à tradução das normas internacionais). Fornecer uma base para a comparação da pilha de protocolos SS7 com o modelo de referência OSI. Tentativas de alinhar a arquitetura SS7 ao modelo OSI já foram feitas pela própria ITU, embora tenhamos encontrado alguns equívocos cometidos nessas tentativas Organização deste Trabalho Para servir de apoio à explicação do protocolo objeto deste texto, o contexto de telefonia e de sinalização telefônica, bem como a terminologia empregada, são apresentados no próximo capítulo. No Capítulo 3, as camadas de nível mais baixo do SS7 que se encarregam do transporte das mensagens são apresentadas, fornecendo subsídio para a apresentação do ISUP no Capítulo 4. Os aspectos principais da implementação do ISUP na central ELCOM serão então explicados no Capítulo 5. Por fim, o último capítulo apresenta conclusões deste trabalho e mostra perspectivas de trabalhos futuros que dele advêm.

12 4 Capítulo 2 Evolução da Sinalização Telefônica 2.1 Contexto e Terminologia A rede telefônica, ou Rede Telefônica Pública Comutada (RTPC), é uma rede de comutação de circuitos [24] concebida originalmente para trafegar conversações telefônicas e cujo uso hoje se estende também ao tráfego de dados. A RTPC consiste basicamente de centrais telefônicas e os circuitos que as interconectam, denominados troncos, e de terminais de assinantes 1 e os circuitos que os interconectam às centrais, denominados linhas de assinante [7, 8]. A função da rede é possibilitar a comunicação entre quaisquer dois assinantes [7]. Define-se canal como sendo um meio de transmissão unidirecional. A combinação de dois canais permitindo telecomunicação bidirecional entre dois pontos constitui um circuito. Enlace é um termo genérico que exprime um caminho com características especificadas de telecomunicação entre dois pontos [8]. Cada terminal de assinante da rede recebe uma identificação única em âmbito mundial, que consiste de uma seqüência numérica. Referimo-nos a essa identificação como sendo o número, a identidade ou o endereço do assinante [34]. Dizemos que o assinante que toma a iniciativa de fazer uma chamada é o assinante chamador ou assinante A; quem recebe uma chamada é o assinante chamado ou assinante B. Os terminais de assinantes aparelhos telefônicos, de fax, equipamentos de dados, entre outros têm acesso à rede através de uma interface chamada de interface de linha de assinante. A grande maioria dos assinantes está conectada à rede telefônica por meio de um par de fios de cobre, embora outros tipos de interconexão sejam possíveis [6]. O par de fios tradicionalmente é usado para trafegar sinais analógicos, mas a Rede Digital de Serviços Integrados define três canais bidirecionais que possibilitam a transferência de dados na forma digital por esse mesmo par de fios: um deles, o canal D, é usado para o tráfego de sinalização e de 1 Assinante é o usuário da rede telefônica

13 pacotes e os outros dois, canais B, para voz e/ou dados. Assim, sobre um único par de fios o acesso RDSI permite o estabelecimento de duas chamadas simultâneas [20]. Uma central telefônica é normalmente classificada segundo sua estrutura de comutação e sua função na rede. No primeiro caso, as centrais modernas podem ser de comutação espacial, temporal ou mistas (isto é, em que há estruturas de comutação tanto temporais quanto espaciais) [3]. No segundo, as centrais dividem-se nos seguintes tipos [33]: 5 Central Local: processa apenas as chamadas locais entre assinantes da própria central e chamadas originadas ou terminadas nos assinantes conectados diretamente à central; Central Trânsito Local: também denominada central tandem, funciona como intermediária de uma chamada, ou seja, processa chamadas cujos assinantes chamador e chamado estão conectados a outras centrais na rede, porém na mesma região geográfica; Central Trânsito Interurbano: processa chamadas trânsito cujos assinantes estão em regiões (municípios) distintos; Central Trânsito com Bilhetagem: além das funções de uma Central Trânsito Interurbano, executa o controle da tarifação de chamadas interurbanas; A central de origem é aquela em que está conectado o assinante chamador; já a central de destino é aquela em que se conecta o assinante chamado. O sentido de estabelecimento da cadeia de comutação, ou seja, da central de origem para a central de destino, é referido como para frente ; naturalmente, o sentido inverso é referido como para trás. Analogamente, dado um ponto qualquer de observação de uma chamada na rede, as centrais que se encontram entre esse ponto e a central de origem são chamadas de centrais de trás e aquelas que se situam entre o ponto e a central de destino são chamadas de centrais da frente. Os órgãos de uma central são então classificados conforme a função desempenhada na chamada: se o órgão é usado no sentido do estabelecimento da cadeia (para frente), ele é dito órgão de saída; caso contrário, ele é dito órgão de entrada. Juntor é a interface de um tronco e uma central. Portanto, para cada tronco existem dois juntores associados: um juntor de saída e um juntor de entrada. (É comum, na indústria, os termos juntor e tronco serem usados como sinônimos.) Uma chamada é a ação exercida pelo assinante chamador para conseguir comunicar-se com o terminal chamado e as operações controladas por essa ação [8]. Uma chamada divide-se em três fases, que são a fase de estabelecimento, a fase de conversação e a fase de desconexão, contemplando, respectivamente, o processo que envolve o estabelecimento de um circuito, o tráfego de informação e a liberação do circuito entre os dois assinantes. As chamadas podem ainda ser classificadas em chamadas de entrada, chamadas de saída e chamadas intracentral. Uma chamada intracentral é aquela originada e terminada numa mesma central, isto é, aquela em que os assinantes chamador e chamado estão ambos conectados na mesma central. Uma chamada de saída de uma central é aquela que é originada nessa central e terminada em outra central.

14 Analogamente, uma chamada de entrada é aquela que termina na central, proveniente de uma outra central. Para que uma chamada telefônica seja estabelecida, diversas informações precisam ser trocadas entre as centrais e também entre assinantes e centrais. Essas trocas constituem a sinalização telefônica, cuja evolução e principais características serão descritas a seguir Sinalização Telefônica A sinalização telefônica é o conjunto de mecanismos usados por assinantes e centrais para informarem uns aos outros sobre um desejo de conexão ou desconexão de circuitos e sobre eventos que possam ocorrer durante as três fases de uma chamada (de estabelecimento, de conversação e de desconexão). A sinalização se dá por meio de protocolos de comunicação homem-máquina como tom de ocupado e o processo de discagem ou máquina-máquina como impulsos elétricos e mensagens. Conforme o tipo de entidades envolvidas (homem-máquina ou máquina-máquina) e o sentido da comunicação, a sinalização pode ser dividida em quatro categorias distintas [6] (veja a Figura 2.1): sinalização de assinante; sinalização acústica; sinalização de linha e sinalização entre registradores. A sinalização de assinante estabelece o mecanismo de que um assinante dispõe para informar à central em que está conectado seu desejo de conectar-se a outro assinante. Convencionou-se que a cada terminal telefônico (isto é, a cada assinante) está associado um número único em âmbito mundial, chamado de identidade ou endereço do assinante. Portanto, um assinante, digamos, A, que chama outro, B, deve informar à central de origem a identidade de B. Para isso, ele deve discar em seu terminal os algarismos que compõem o número de B e o aparelho se encarrega de enviar à central telefônica esses dados, na forma de impulsos elétricos ou tons multifreqüenciais (quando o procedimento de sinalização de assinante é analógico). Já a sinalização acústica especifica como uma central informa ao assinante a ela conectado alguns eventos associados a uma chamada. Por exemplo, por meio de um tom de discar o assinante é avisado de que já pode discar o número de seu interlocutor; um tom de ocupado indica que o terminal chamado encontra-se em outra ligação; um toque de campainha avisa ao assinante que há alguém fazendo uma chamada a ele (o que é sinalizado para quem chama por intermédio de um tom de controle de chamada) [25]. Por outro lado, as centrais telefônicas que conectam dois assinantes precisam trocar informações que as possibilitem estabelecer um caminho de voz conforme desejado, bem como

15 sobre o estado dos terminais envolvidos (como livre ou ocupado) e outros eventos de uma chamada (para tarifação, por exemplo). Todas essas informações eram trocadas, nos primeiros sistemas, usando um mesmo tipo de sinalização. Razões técnicas, conforme veremos, levaram à utilização de dois tipos de sinalização: entre registradores e de linha. 7 Figura 2.1: Tipos de sinalização Como estamos particularmente interessados, neste trabalho, nos mecanismos de comunicação entre centrais, descreveremos daqui em diante de forma mais detalhada a sinalização entre registradores e a sinalização de linha. 2.3 Sinalização entre Centrais O objetivo desta seção é mostrar, sob o ponto de vista da evolução cronológica dos vários sistemas de sinalização, o motivo pelo qual os sinais entre as centrais foram divididos em sinais de linha e sinais entre registradores, assim como definir alguns termos relevantes neste contexto. Para tanto, relacionamos abaixo as várias informações que as centrais precisam trocar durante as três fases de uma chamada (assumimos que a chamada não termina na central de origem). Para o estabelecimento de uma chamada, uma central precisa enviar às outras o endereço do assinante chamado, para que o circuito de voz possa ser conectado. O plano de

16 encaminhamento [6] de uma central determina para qual central dentre aquelas a que ela está conectada devem ser enviadas essas informações e assim sucessivamente até que a chamada seja completamente roteada e o circuito entre as centrais de origem e destino estabelecido. Quando o assinante chamado atende, é preciso que a central de destino informe esse evento à central de origem para que as devidas providências sejam tomadas, isto é, para que a linha do assinante chamador seja comutada ao tronco destinado àquela chamada e para que seja iniciado o procedimento de tarifação da chamada, quando este se aplica. Durante a conversação, umas das centrais envolvidas, que é a que controla a tarifação, deve enviar para a central de origem sinais para que a chamada seja tarifada. Também nessa fase da chamada, as centrais trocam informações para sinalizar que um dos assinantes repôs o monofone no gancho. Por fim, na fase de desconexão, as centrais informam umas às outras o término da liberação de determinados trechos do circuito então associados à chamada em questão, de forma que eles tornem-se novamente disponíveis para utilização. Os primeiros protocolos de sinalização entre centrais usavam pulsos elétricos de corrente contínua transmitidos no mesmo circuito que conduzia a voz. Esses pulsos eram semelhantes aos da discagem decádica. No entanto, impediam que informações de sinalização fossem trocadas durante a conversação, já que essa fase da chamada pressupõe presença de corrente continuamente no circuito. A alternativa encontrada foi separar a sinalização em duas categorias, uma usando o canal de áudio na fase de anterior à conversação para a troca de parte das informações e outra destinada à troca da outra parte dos sinais e de tal maneira que não interferisse na conversação. Para a primeira categoria, os pulsos de corrente contínua foram substituídos por uma combinação de sinais puros de freqüências audíveis (tons) transmitidos ainda pelo mesmo circuito de voz e dentro da faixa de voz ( Hz), razão pela qual esse tipo de sinalização é denominado dentro-da-faixa. A maior parte das informações passíveis de serem transmitidas na fase de estabelecimento diz respeito à identidade dos assinantes, informações estas que nas centrais mais antigas eram armazenadas num órgão denominado registrador. Por essa razão, essa modalidade de sinalização foi batizada de sinalização entre registradores (ou sinalização de registro). Para a troca de sinalização durante a conversação, no entanto, sinais dentro da faixa não são adequados. Suponhamos, por exemplo, que quiséssemos usar os mesmos sinais da sinalização entre registradores. Para que aqueles tons (que são audíveis) não interferissem na conversação, sua potência deveria ser muito baixa em comparação com a potência do sinal de voz, o que os tornaria muito sensíveis a interferências. Além disso, haveria a possibilidade de os sinais do protocolo serem imitados pelo sinal de voz ou por ruídos na linha, gerando, por exemplo, um falso sinal de desconexão, o que naturalmente é indesejado. Novos tipos de entroncamento foram empregados, então, com o objetivo de possibilitar sobretudo a sinalização durante a fase de conversação [9]. Assim, os então tradicionais entroncamentos a dois fios deram lugar a entroncamentos que usavam mais fios, alguns dos quais reservados unicamente para sinalização. Essa outra modalidade de sinalização recebeu o nome de sinalização de linha. 8

17 Nessa mesma época, começaram a ser usados equipamentos de multiplexação por divisão de freqüência nos entroncamentos interurbanos e essa técnica exigiu que a informação a ser transmitida fosse delimitada para sua colocação em canais. Estudos mostraram que as freqüências compreendidas entre 300 Hz e 3400 Hz eram suficientes para que a voz pudesse ser entendida pelo ouvido humano com qualidade razoável. Essa faixa foi escolhida como a faixa de voz para telefonia a ser transmitida em canais multiplexados de 4 khz [3]. Os sinais de linha eram convertidos e transmitidos nesse tipo de entroncamento por meio de tons dentro do mesmo canal da conversação, mas fora da faixa de voz (a chamada sinalização fora-da-faixa), tipicamente em 3825 Hz. Como as freqüências superiores a 3400 Hz são filtradas depois de serem demultiplexadas, os sinais assim transmitidos na rede não chegam aos assinantes. Da mesma maneira, ainda que esses sinais fossem imitados pelo sinal de voz, a filtragem de preparação da faixa de voz antes da inserção no canal os eliminaria, ou seja, a maior freqüência presente no sinal de voz seria de 3400 Hz. Esses dois tipos de sinalização são usados, portanto, de maneira complementar. Assim, a sinalização dentro-da-faixa sinalização entre registradores presta-se unicamente à fase de estabelecimento da chamada, enquanto que a sinalização de linha é utilizada especialmente quando a sinalização entre registradores se mostra inadequada, isto é, durante a conversação e a desconexão. (Conforme será mostrado, houve também uma separação funcional dos sinais, de forma que alguns sinais de linha são transmitidos também na fase de estabelecimento.) Sinalização entre Registradores Sinais Multifreqüenciais A sinalização entre registradores [26] é um processo de sinalização compelido, o que sig nifica que um sinal colocado na linha só é retirado dali quando a central que o enviou percebe que a central de destino o recebeu. Isso pode se dar de formas distintas: quando a central recebe um sinal como resposta ou quando o sinal que ela estava recebendo antes de enviar o seu sinal é retirado pelo outro extremo. Temporizações são usadas em ambos as centrais para impedir que um problema na sinalização faça com que um sinal seja deixado indefinidamente na linha. Na sinalização multifreqüencial ou MFC existem dois grupos de freqüências, denominados de grupo de freqüências altas e grupo de freqüências baixas, cada um composto de seis freqüências distintas dentro da faixa de voz ( Hz). Dentro de um grupo, as freqüências são combinadas duas a duas para formar os sinais que efetivamente trafegarão na linha para efeito de sinalização. Há portanto um total de quinze sinais em cada grupo (combinação de 6, duas a duas) e o fato de que cada um deles é a superposição de dois sinais puros explica porque a sinalização entre registradores é dita multifreqüencial. Os sinais do grupo alto são enviados no sentido do estabelecimento da cadeia de comutação, sentido esse comumente conhecido por para frente. Como resposta a esses sinais, a central telefônica que os recebe devolve sinais do grupo baixo, no sentido para trás. Para aumentar a quantidade de informação passível de ser trocada, cada sinal assume dois significados

18 distintos: o principal e o secundário. Assim, os quinze sinais do grupo alto ora são usados com o significado do grupo I (principal), ora com o significado do grupo II (secundário). O mesmo acontece com o grupo baixo, que se apresenta em dois grupos, A e B. A passagem de um grupo para o outro, durante o processo de sinalização, é feita pelo recebimento de sinais que foram criados para esse fim. Para que possam ser referenciados, os sinais são designados pelo grupo a que pertencem e por um número de 1 a 15: I-1 a I-15, II-1 a II-15, A-1 a A-15 e B-1 a B-15. Os sessenta sinais e seus significados foram reunidos na Tabela 2.1 e na Tabela GRUPO I GRUPO II SINAL SIGNIFICADO(S) SINAL SIGNIFICADO I-1 Algarismo 1 II-1 Assinante comum I-2 Algarismo 2 II-2 Assinante com tarifação especial I-3 Algarismo 3 II-3 Equipamento de manutenção I-4 Algarismo 4 II-4 Telefone público local I-5 Algarismo 5 II-5 Telefonista I-6 Algarismo 6 II-6 Equipamento de comunicação de dados I-7 Algarismo 7 II-7 Telefone público interurbano I-8 Algarismo 8 II-8 Chamada a cobrar I-9 Algarismo 9 II-9 Serviço entrante internacional I-10 Algarismo 0 II-10 Não utilizado I-11 Inserção de semi-supressor de eco na origem II-11 Indicativo de chamada transferida I-12 Pedido recusado ou indicação de trânsito internacional II-12 Reserva I-13 Acesso a equipamento de teste II-13 Reserva I-14 Inserção de semi-supressor de eco de destino ou indicação de trânsito internacional II-14 Reserva I-15 Fim de número ou indicação de que a chamada cursou enlace via satélite II-15 Reserva Tabela 2.1: Sinais MFC para frente

19 11 GRUPO A GRUPO B SINAL SIGNIFICADO(S) SINAL SIGNIFICADO(S) A-1 Enviar o próximo algarismo B-1 Linha de assinante livre com tarifação A-2 A-3 Necessidade de semi-supressor de eco no destino ou enviar o primeiro algarismo enviado Preparar para a recepção de sinais do grupo B e enviar categoria do assinante chamador B-2 Linha de assinante ocupada B-3 Linha de assinante com número mudado A-4 Congestionamento B-4 Congestionamento A-5 Enviar categoria e identidade do assinante chamador B-5 Linha de assinante livre sem tarifação A-6 Reserva B-6 Linha de assinante livre com tarifação e colocar retenção sob controle do assinante chamado A-7 Enviar o algarismo n-2 B-7 Nível ou número vago A-8 Enviar o algarismo n-3 B-8 Linha de assinante inacessível para tráfego terminado A-9 Enviar o algarismo n-1 B-9 Reserva A-10 Reserva B-0 Reserva A-11 Enviar a indicação de trânsito internacional B-11 Reserva A-12 Reserva B-12 Reserva A-13 A-14 Enviar indicação do local do registrador internacional de origem Solicitar informação da necessidade de inserção de semi-supressor de eco no destino B-13 Reserva B-14 Reserva A-15 Congestionamento na central internacional B-15 Reserva Tabela 2.2: Sinais MFC para trás Podemos perceber pelo significado dos sinais que a passagem de grupo se dá pelos sinais A-3 e A-5. Ao receber um sinal A-3, a central passa a interpretar os sinais seguintes que recebe como sinais do grupo B. Da mesma forma, ao receber um sinal A-5, a central envia um sinal do grupo II que corresponde à categoria do assinante chamador, voltando em seguida a enviar sinais do grupo I informando o número daquele assinante. Note que não há volta para o grupo A quando há a passagem para o grupo B; isso acontece porque, quando a central envia o sinal A-3, ela já dispõe de todas as informações para o estabelecimento da chamada. Para ilustrar o uso dos principais sinais, vamos considerar o exemplo da Figura 2.2, que mostra as trocas correspondentes a uma chamada local que envolve três centrais: a central local de origem (A), a central local de destino (B) e, entre elas, uma central de trânsito (Tr) [27].

20 Figura 2.2: Exemplo de troca MFC 12

21 Vamos considerar que o assinante chamador discou o número XYZ-MCDU, que é a identidade do assinante chamado, e que a central A armazenou essa informação (em seu registrador). Como início da troca de sinalização MFC, a central A envia o primeiro algarismo, X, do número do assinante chamado, usando o sinal correspondente do grupo I (I-1 a I-10). A central Tr interpreta o sinal, armazena o dígito correspondente e responde com o sinal A-1, indicando que espera receber o próximo algarismo da identidade do assinante chamado. A central envia, então, o segundo dígito, Y, e, num processo análogo, o terceiro, Z. Nesse momento, em função do seu plano de encaminhamento, a central Tr reconhece que a central de destino é a central B e toma um tronco adequado para cursar a chamada (usando a sinalização de linha), respondendo para a central A com o sinal A-2 ou com o sinal A-7. O sinal A-2, neste contexto, indica para a central A que ela deve reenviar o primeiro algarismo enviado (o significado de necessidade de dispositivo semi-supressor de eco na origem não se aplica a chamadas locais, mas somente àquelas que envolvem rotas via satélite). O sinal A-7 obriga a central A a enviar o antepenúltimo algarismo (algarismo n - 2) em relação ao último algarismo enviado, o que resulta também no envio do primeiro algarismo. Como a sinalização entre registradores é um processo compelido, somente quando a central Tr receber o primeiro algarismo como resposta ao sinal A-2 ou ao sinal A-7 é que ela vai tirar esse sinal da linha. A central Tr, então, mantém na linha o sinal relativo ao primeiro algarismo enviado, comutando o enlace com a central B, de modo que a sinalização entre registradores que, afinal, é fim a fim vai se dar agora entre as centrais A e B. A partir desse momento, a sinalização é equivalente à de uma chamada local. A central A envia sucessivamente o número do assinante chamado e, quando a central B detecta que já recebeu todos os algarismos para identificar seu assinante, ela envia para a central A o sinal A-3, informando que o próximo sinal que ela vai enviar é do grupo B e solicitando a categoria do assinante chamador. A central A responde com um sinal adequado do grupo II por exemplo, o sinal II-1, indicando para a central de destino que o assinante chamador é um assinante comum (poderia ser, por exemplo, um telefone público local). A central B, por fim, identifica o estado da linha do assinante chamado e responde com o sinal adequado do grupo B para a central A. Um sinal B-1 indica que a linha do assinante chamado está livre e que a chamada deve ser tarifada; já um sinal B-2 informa que a linha do assinante chamado está ocupada, o que provoca a desconexão da cadeia de comutação e faz com que a central de origem envie tom de ocupado para o assinante chamador Sinalização de Linha Conceito A separação funcional da sinalização entre centrais telefônicas reservou para a chamada sinalização de linha os sinais que não dizem respeito à identificação dos assinantes envolvidos

22 isso é de responsabilidade da sinalização entre registradores. Assim, a sinalização de linha é a responsável, sobretudo, pela ocupação e desocupação dos circuitos entre duas centrais [28]. Naturalmente, uma central para ocupar um tronco que compartilha com outra precisa analisar as informações de que dispõe pelo menos sobre o assinante chamado, de modo a escolher o circuito correto. É importante observar que o processo de sinalização de linha ocorre sempre de enlace a enlace, isto é, cada central da cadeia de comutação troca informações apenas com a(s) central(is) imediatamente adjacente(s). Além de também ser usada para trafegar sinais de tarifação, a sinalização de linha dispõe ainda de mecanismos (bastante simples) de supervisão de circuitos, permitindo, por exemplo, bloquear um determinado entroncamento Principais Sinais A Tabela 2.3 reúne os principais sinais que compõem a sinalização de linha, comuns a todas as variantes em uso atualmente. Descreveremos sua utilização observando a evolução no tempo da sinalização para um chamada telefônica simples (veja a Figura 2.3). O primeiro evento informado num processo de sinalização de linha é a ocupação de um circuito de voz. Tão logo uma central decida-se por uma rota para encaminhar uma chamada, ela envia à central à frente um Sinal de Ocupação de um juntor da rota em questão, reservando-o. A central que recebe esse sinal marca o seu juntor de entrada correspondente como ocupado e, se isso for previsto no tipo de sinalização utilizada, envia a confirmação de recebimento do sinal para a central de trás usando o Sinal de Confirmação de Ocupação. Mais tarde, quando o assinante chamado atender a chamada, a central de destino envia para trás um Sinal de Atendimento, que dará início à tarifação da chamada, caso ela seja tarifada, além de provocar o estabelecimento do circuito, se isso ainda não tiver ocorrido em todos os trechos. Durante a conversação, de acordo com o método de tarifação daquela chamada, o Sinal de Tarifação é usado para informar à central de trás que o contador de tarifação do assinante deve ser incrementado. Esse sinal é repassado de central em central até atingir aquela que efetivamente controla a tarifação daquela chamada. Na hipótese de o assinante chamador repor o seu monofone no gancho, a central local de origem envia o Sinal de Desconexão para Frente, que é propagado até a central do outro extremo da cadeia. Essa central, ao mesmo tempo em que informa a ocorrência para o assinante chamado, libera os recursos que a chamada estava utilizando e envia o sinal de reconhecimento, chamado de Sinal de Confirmação de Desconexão, para trás, que também é propagado até a central de origem, sendo a cadeia desfeita gradualmente a cada nó.

23 15 Sinal Sentido Significado Sinal de Ocupação Informa à central à frente que o juntor em questão está sendo ocupado para cursar uma chamada. Sinal de Atendimento Informa à central de trás que o assinante chamado atendeu. Sinal de Desligar para Trás Informa à central de trás que o assinante chamado desligou ou alguma ocorrência que possa ser interpretada dessa maneira. Sinal de Desligar para Frente Informa à central à frente que o assinante chamador desligou e que, em conseqüência, todos os órgãos envolvidos na chamada devem ser liberados. Sinal de Confirmação de Desconexão É um sinal de reconhecimento do sinal anterior, indicando que todos os órgãos envolvidos naquela chamada foram liberados. Sinal de Bloqueio Faz com que o juntor de saída da central de trás fique bloqueado enquanto este sinal permanecer na linha. Sinal de Tarifação Enviado para trás a partir da central que seja ponto de tarifação por multimedição, para que a central de origem incremente o contador de tarifação do assinante chamador. Sinal de Confirmação de Ocupação É um sinal de reconhecimento do sinal de ocupação, indicando que a ocupação do juntor foi efetuada. Sinal de Rechamada Informa à central à frente que a telefonista rechama o assinante chamado, após este ter desligado. Sinal de Desconexão Forçada Enviado a partir de uma determinada central, após esta ter recebido o sinal de desligar para trás e aguardado tempo suficiente para solicitar a desconexão do circuito. Sinal de Falha Informa à central à frente a ocorrência de falha no equipamento de origem. Observação: Sentido significa para frente, isto é, do juntor de saída de uma central ao juntor de entrada da central imediatamente à frente. Analogamente, significa para trás Tabela 2.3: Principais sinais de linha

24 16 Figura 2.3: Exemplo de sinalização de linha Codificação dos Sinais de Linha Os sinais de linha descritos na seção anterior podem ser codificados de diversas formas, as quais chamamos de variantes dos sinais de linha. Uma característica importante dessas variantes é que um único código pode representar um ou mais sinais. A interpretação de qual sinal está sendo representado por um determinado código depende da fase em que se encontra a chamada em questão, conforme veremos na descrição de algumas variantes. São quatro as variantes para sinalização de linha, a saber: a) Sinalização E&M pulsada: É composta por dois sinais, o curto e o longo. O sinal curto corresponde a um pulso de (150 +/- 30) ms, enquanto o sinal longo corresponde a um pulso de (600 +/- 120) ms. Os sinais para frente e para trás utilizam um dos dois pulsos. Essa

25 associação é feita de forma a possibilitar a diferenciação dos possíveis sinais em cada fase da chamada, conforme a Tabela b) Sinalização E&M contínua: nesta sinalização, os sinais de linha são representado apenas pela presença ou ausência de sinal nos fios E e M. A presença de sinal é caracterizada pela presença do potencial de terra. A idéia principal é que o sinal no fio M represente o estado da linha do assinante chamador, enquanto o sinal no fio E represente o estado da linha no assinante chamado. Quando o juntor está livre, o sinal está ausente em ambos os fios. A ocupação do juntor é indicada pela presença de sinal no fio M, que permanece nesse estado até que seja sinalizada a desconexão da chamada, quando o sinal é retirado do fio M. O atendimento do assinante chamado é indicado pela presença de sinal no fio E. Assim, durante a conversação, há presença de sinal nos dois fios. A presença de sinal no fio E é interrompida em três situações: para indicar tarifação para trás, quando o sinal é retirado por um período de (150 +/- 30) ms, retornando em seguida para indicar que a conversação continua. quando o assinante chamado repõe o fone no gancho. Nesse caso, se esse sinal for utilizado após o ponto de tarifação, ele é interpretado como sinal de desligar para trás. Ao perceber a ausência de sinal no fio E da central à frente, a central de tarifação inicia uma supervisão de tempo. Caso o fio E permaneça sem sinal por um determinado período, a central de tarifação retira o sinal do fio E da central de trás, indicando um sinal de desconexão forçada, que será propagado até a central de origem da chamada. para confirmar a desconexão da chamada pelo assinante chamador. A condição de bloqueio do juntor de entrada é indicada pela presença de sinal no fio E, devendo o fio M permanecer sem a presença de sinal (impedindo o sinal de ocupação) até que seja retirado o sinal do fio E. c) Sinalização por corrente contínua: as sinalizações E&M utilizam pares de fios adicionais para cursar a sinalização. A sinalização por corrente contínua possibilita a utilização de circuitos a 2 fios entre as centrais. O princípio básico dessa sinalização é a variação de resistência nos juntores de saída, ou seja, para os sinais para frente, e a inversão da polaridade nos juntores de entrada, isto é, para os sinais para trás. Dessa forma, os sinais são compostos por variação de intensidade e sentido da corrente nos circuitos. Quando o juntor está livre, deve circular no circuito uma corrente de baixa intensidade e em um determinado sentido. O sinal de ocupação é indicado pela diminuição da resistência do juntor de entrada e, conseqüentemente, o aumento da intensidade da corrente. Assim como na sinalização E&M contínua, o sinal de ocupação permanece na linha durante toda a conversação, sendo retirado apenas para indicar o sinal de desligar para frente, o que provoca a desconexão dos circuitos. O atendimento do assinante chamado é indicado pela inversão da polaridade no juntor de entrada. A corrente volta para o sentido anterior nos seguintes casos:

26 18 Fase da Sinal para frente Sinal para trás Chamada Sinal curto Sinal longo Sinal curto Sinal longo Juntor livre Ocupação Estabelecimento Atendimento Conversação Rechamada Desligar para frente Tarifação Desligar para trás (ou Desconexão forçada) Desconexão Confirmação de Desconexão Observações: O sinais de Desligar para trás e Desconexão Forçada utilizam o sinal longo na mesma fase da chamada (conversação), porém o primeiro é utilizado nos enlaces após a central que temporiza o desligamento do assinante chamado, enquanto o outro é utilizado nos enlaces antes desta central. Além dos sinais citados acima, existe ainda o sinal de bloqueio, que corresponde a um sinal contínuo para trás (enquanto permanecer a condição de bloqueio do juntor). Tabela 2.4: Sinais E&M pulsados para indicar tarifação para trás, quando o sentido é invertido por um período de (150 +/- 30) ms, retornando em seguida ao sentido inverso para indicar que a conversação continua. quando o assinante chamado repõe o fone no gancho. Assim como na sinalização E&M contínua, para indicar sinal de desligar para trás ou sinal de desconexão forçada. O sinal de bloqueio é indicado pela interrupção da corrente no circuito. d) Sinalização R2 digital: esta sinalização foi especificada para comunicação entre juntores que utilizam enlaces PCM (Pulse Code Modulation) [3]. Em um enlace PCM de 32 canais (0 a 31), o canal 0 é reservado para sincronismo do feixe PCM, o canal 16 é utilizado para a sinalização de linha e os demais canais correspondem aos canais de voz. Uma amostra de 8 bits de cada sinal dos canais de um enlace PCM formam um quadro PCM. Os quadros são agrupados de 16 em 16, formando os multiquadros (quadros numerados de 0-15). Na sinalização R2 digital, os sinais de linha são codificados no canal 16, nos quadros de 1 a 15 de um multiquadro, sendo o quadro 0 desse canal reservado para indicar o início de um multiquadro. Um sinal de 8 bits do canal 16 em cada quadro de um multiquadro é compartilhado para a sinalização de 2 canais de voz. Assim, para cada canal, 4 bits estão disponíveis para a sinalização de linha de um circuito. Entretanto, apenas 2 bits são utilizados para essa sinalização em cada sentido. Os bits a f e b f (forward) para os sinais para frente e os bits a b e b b (backward) para os sinais para trás. A codificação dos sinais de linha utilizando a sinalização R2 digital é mostrada na Tabela 2.5:

27 19 Condição da Linha Código ou para frente para trás Sinal correspondente a f b f a b b b Circuito livre Sinal de ocupação Sinal de confirmação de ocupação Estabelecimento da chamada em progresso Sinal de atendimento Chamada em fase de conversação Sinal de tarifação (apenas durante 150 +/- 30 ms) Sinal de desligar para trás/ desconexão forçada Sinal de desligar para frente 1 0 X 1 Sinal de confirmação de desconexão Sinal de bloqueio Sinal de falha Tabela 2.5: Sinais R2 digital 2.6 Sinalização por Canal Comum Os sistemas de sinalização descritos até aqui se basearam principalmente na codificação de informações bastante simples em sinais (pulsos) elétricos sinalização E&M, por exemplo ou, posteriormente, em combinações de tons audíveis sinalização MFC e sinais digitais de potencial limitado sinalização R2 digital. Tais sinais ou eram transportados pelo próprio canal de voz, ou seja, pelo mesmo caminho da conversação, ou utilizavam circuitos distintos, porém paralelos (dentro de um mesmo feixe de canais), diretamente associados ao canal de voz ao qual se refere a sinalização. Esse tipo de sinalização é dita associada a canal e é ilustrada na Figura 2.4(a). Esses tipos de sistemas ocupam canais de voz desde o momento da discagem pelo originador da chamada mesmo que a chamada efetiva não chegue a ser estabelecida e são muito limitados quanto à diversidade de informação que podem representar. Voz e Sinalização Voz Sinalização SS7 Central Ponto de sinalização SS7 (a) (b) Figura 2.4: Canais de sinalização e voz entre centrais telefônicas (a) Sinalização associada a canal (E&M, MFC) (b) Sinalização por canal comum SS7

28 Com o surgimento da tecnologia digital para a transmissão de diversos canais multiplexados, não fazia mais sentido a utilização de sinalização sob a forma de tons multifreqüenciais ou pulsos elétricos. Surgiram então os primeiros sistemas de sinalização baseados em troca de pacotes de dados, os quais consistem de seqüências estruturadas de bits, com poder de abrangência de informação bastante superior aos sinais analógicos utilizados nos sistemas anteriores. Esses sistemas se basearam no modo de sinalização por canal comum por apresentar várias vantagens. Primeiramente, tornar-se-ia economicamente inviável utilizar um terminal de sinalização digital associado a cada canal de voz da rede telefônica. Além disso, separando-se em uma rede própria os circuitos de sinalização, os canais de voz podem permanecer livres enquanto não se iniciar uma efetiva chamada ao usuário distante, aumentando a disponibilidade de canais de voz sem a instalação de circuitos de voz adicionais. Por outro lado, o uso de uma rede de sinalização independente e de alto desempenho, possibilita uma melhor utilização desse recurso para aplicação telefônica básica e para integração de inúmeras aplicações de telecomunicações distribuídas em redes. A Figura 2.4(b) mostra uma configuração possível baseada na sinalização por canal comum. Os sistemas de sinalização por canal comum evoluíram até se chegar à especificação do Sistema de Sinalização por Canal Comum Número 7 (SS7). Na rede SS7, várias informações distintas podem ser empacotadas e então transportadas por um único canal comum. Além de tornar mais eficiente a aplicação telefônica, a sinalização por canal comum permite a inclusão de novas facilidades e é aberta a aplicações atuais e futuras, conforme será esclarecido no próximo capítulo. 20

29 21 Capítulo 3 Sistema de Sinalização Número 7 O avanço da tecnologia digital acabou propiciando a definição de um protocolo de sinalização mais complexo e com mais recursos que seus predecessores, denominado Sistema de Sinalização Número 7 ou SS7 Signalling System No. 7. O SS7 é na realidade uma pilha de protocolos, hoje padronizado pela ITU-T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector, organismo internacional que regulamenta as telecomunicações em âmbito mundial. Genericamente, o SS7 forma uma rede de comutação de pacotes que transfere sinalização para o estabelecimento de conexões numa rede de comutação de circuitos a rede telefônica. 3.1 Conceitos Preliminares A rede de sinalização SS7 é composta em essência por uma combinação de dois elementos: pontos de sinalização e enlaces de sinalização [10]. Entende-se por ponto de sinalização, PS, um equipamento que implementa a pilha de protocolos SS7. Um PS é um nó da rede SS7 capaz de trocar mensagens com outros nós. Um caso particular de ponto de sinalização é aquele que não é fonte nem destino de mensagens de sinalização de subsistemas de usuário 1, chamado de ponto de transferência de sinalização, PTS. Tal equipamento presta-se a intermediar a comunicação entre pontos de sinalização, estabelecendo um segundo nível de hierarquia na rede. Pontos de sinalização e pontos de transferência de sinalização são interconectados por enlaces de sinalização, isto é, meios de transmissão consistindo de um enlace de dados de sinalização e as funções de controle desse enlace. Um enlace de dados de sinalização consiste de dois canais, um em cada sentido (ida e volta), que operam em conjunto e na mesma taxa tipicamente canais digitais a 64 kbit/s. 1 Subsistemas de usuário são os protocolos do topo da pilha de protocolos do SS7.

30 Quando mais de um enlace de sinalização é usado para interconectar dois pontos da rede, dizemos tratar-se de um conjunto de enlaces. Entre dois pontos de sinalização há uma relação de sinalização quando existe o potencial de troca de mensagens entre os subsistemas de usuários correspondentes. A associação entre o caminho percorrido por uma mensagem de sinalização e a relação de sinalização a que ser refere essa mensagem define o modo de sinalização. São três as possibilidades: 22 modo associado: as mensagens referentes a uma relação de sinalização passam por um único conjunto de enlaces que interligam diretamente os PS s envolvidos; modo não-associado: as mensagens referentes a uma relação de sinalização passam por dois ou mais conjuntos de enlaces e por um ou mais PS s para atingir os PS s fonte e destino; modo quase-associado: um caso particular do modo não-associado, em que o caminho percorrido por uma mensagem qualquer é predeterminado e não varia com o tempo. O SS7 admite apenas os modos associado e quase-associado, o que simplifica o projeto e a implementação dos protocolos, tanto por não contemplar o roteamento dinâmico de mensagens, quanto também porque o modo não-associado requer mecanismos mais complexos para garantir seqüenciamento. Uma rota de sinalização para uma dada relação de sinalização é o caminho (predeterminado) percorrido por uma mensagem desde o ponto de origem até o ponto de destino, que inclui os PS s/pts s e os enlaces por que passa a mensagem. O conjunto de todas as rotas de sinalização que podem ser usadas entre os pontos de origem e de destino constitui o conjunto de rotas de sinalização daquela relação. 3.2 A Pilha de Protocolos do SS7 A arquitetura do SS7 define uma pilha de protocolos de 4 níveis como mostra a Figura 3.1. Juntos, os três níveis inferiores formam o subsistema de transferência de mensagens ou MTP. O nível 4 é compartilhado por vários protocolos, denominados subsistemas de usuário, que usam os serviços oferecidos pelo subsistema de transferência de mensagens [10].

31 23 Figura 3.1: A pilha de protocolos do SS7 Uma correspondência entre os níveis do SS7 e as camadas definidas pelo Modelo de Referência OSI [24] é mostrada na Figura 3.2, para efeito de comparação das duas pilhas. Figura 3.2: Correspondência entre o SS7 e o Modelo de Referência OSI Uma diferença marcante é a inexistência no SS7 das camadas de transporte, sessão e apresentação do modelo OSI. Como conseqüência, os protocolos do SS7 que correspondem à camada de aplicação do modelo OSI acessam diretamente as primitivas da correspondente camada de rede. A seguir, serão descritas as principais funções de cada nível do SS Nível 1 - MTP1 O nível 1 do MTP, denominado enlace de dados de sinalização, é correspondente à camada física do modelo OSI e sua função é prover o suporte ao enlace de sinalização [11]. Para isso, nesse nível são definidas as características físicas, elétricas e funcionais do enlace, bem

32 como os meios para acessá-lo (conectores). Em geral, um canal digital bidirecional de 64 kbit/s é usado para o enlace de dados de sinalização, embora um enlace analógico também possa ser usado Nível 2 - MTP2 O segundo nível do MTP enlace de sinalização opera juntamente com o primeiro para oferecer o suporte à transferência de dados entre dois nós da rede diretamente conectados, incluindo aí mecanismos que levem à confiabilidade dessa transferência [12]. A uma mensagem de sinalização proveniente dos níveis superiores são adicionadas informações de controle no MTP2, dando origem a uma unidade de sinal (SU) do SS7. Essas informações de controle anexadas permitem que o MTP2 execute as seguintes funções: delimitação de quadro; controle de erros; controle de seqüenciamento; controle de reconhecimento. Além disso, esse nível é capaz de executar, quando conveniente, procedimentos específicos para a recuperação do funcionamento normal de um enlace faltoso, incluindo controle de fluxo Nível 3 - MTP3 O mais complexo dos níveis do MTP é o terceiro, denominado nível de rede de sinalização [13]. As tarefas do MTP3 desdobram-se em dois grandes grupos: tratamento das mensagens de sinalização e gerenciamento da rede de sinalização. As funções de tratamento das mensagens de sinalização envolvem a transmissão por um enlace adequado de uma mensagem proveniente do nível 4 e a entrega ao subsistema de usuário correspondente de uma mensagem recebida do MTP2. Já as funções de gerenciamento da rede de sinalização são aquelas que envolvem o controle da configuração dessa rede, o roteamento das mensagens e o controle e os procedimentos que tornam possível detectar e recuperar a capacidade normal de transferência de mensagens em caso de falha na rede.

33 Nível 4 - Subsistemas de Usuários No nível 4 da pilha de protocolos SS7, encontram-se os protocolos que usam o serviço de transporte oferecido pelo subsistema de transferência de mensagens, sendo por isso denominados subsistemas de usuários. Esses subsistemas de usuários trabalham paralelamente no nível 4, cada um servindo a uma aplicação específica [10]. Um desses usuários, denominado SCCP (Signalling Connection Control Part), foi criado para, juntamente com o MTP, atingir todos os requisitos da camada de rede (camada 3) do modelo OSI. Outros dois protocolos de nível 4 são o Subsistema de Usuário Telefônico, TUP (Telephone User Part), e o Subsistema de Usuário RDSI, ISUP (ISDN User Part). Ao TUP cabem as funções de sinalização necessárias ao processamento de chamadas telefônicas na rede comutada; ao ISUP cabem funções análogas, no entanto não só para o processamento de chamadas, mas também para os serviços comutados de dados da RDSI. Do ponto de vista funcional, o ISUP é um superconjunto do TUP. Outros usuários do MTP estão também definidos pela ITU-T, conforme mostra a introdução ao SS7 da recomendação Q.700. Em particular, o TCAP é o protocolo destinado ao acesso a bases de dados distribuídas pela rede de sinalização A Interface entre os Níveis 3 e 4 O serviço [24] oferecido ao nível 4 pelo MTP é acessado pelos subsistemas de usuário por meio da primitiva de serviço e de seus parâmetros, disponibilizados na interface entre os níveis 3 e 4 pelo subsistema de transferência de mensagens [10, 14]. O MTP oferece o serviço não-confirmado de transferência de mensagens através da primitiva MTP-Transfer, que, quando invocada por um usuário num nó da rede, produz uma indicação para o correspondente usuário remoto, como ilustrado na Figura 3.3. Figura 3.3: Interface da Primitiva MTP-Transfer As demais primitivas correspondem a serviços iniciados pelo fornecedor [23], isto é, pelo MTP (Figura 3.4). Isso significa que a elas não corresponde uma solicitação de um usuário remoto. Essas primitivas produzem indicações de eventos para o nível 4. Relacionamos a seguir essas outras quatro primitivas do MTP, assim como seus parâmetros e finalidades.

34 26 MTP-Pause: indica aos subsistemas de usuário a completa incapacidade de o MTP oferecer-lhes seu serviço de transferência de mensagens para o destino especificado como parâmetro. MTP-Resume: indica aos subsistemas de usuário que o MTP voltou a oferecer-lhes de maneira irrestrita seu serviço de transferência de mensagens para o destino especificado. MTP-Status: indica aos subsistemas de usuário a incapacidade parcial de provimento de serviço de transferência de mensagens pelo MTP para um determinado destino, seja por indisponibilidade do subsistema de usuário correspondente, seja por congestionamento. MTP-Restart: indica aos subsistemas de usuário a acessibilidade ou não de cada ponto de sinalização, após o término do procedimento de reiniciação de enlace feito pelo MTP. Figura 3.4: Interface das outras Primitivas 3.3 Tipos, Funções e Formato das Mensagens O MTP2 oferece para o nível 3 um serviço sem conexão e confirmado. O protocolo de nível 2 é de janela deslizante do tipo volta N com número de seqüência de sete bits, o que implica uma janela de recepção de tamanho 1 e uma janela de transmissão de tamanho 127. Os quadros enviados pelo MTP2 são genericamente denominados unidades de sinal (SU) e seu formato é mostrado na Figura 3.5. O campo CARGA corresponde aos dados transportados (carga útil) por uma unidade de sinal e os demais campos são as informações de controle. F CK CARGA Número de bits n, 0 n LI F I B FSN B I B BSN F Figura 3.5: Formato de uma unidade de sinal (SU)

35 O campo F é um octeto delimitador codificado com o padrão e colocado na abertura e no fechamento da unidade de sinal. O MTP usa estofamento de bits [24] para impedir que esse padrão seja repetido nos outros campos. O campo FSN número de seqüência para frente carrega o número de seqüência da unidade de sinal que está sendo transmitida, ao passo que o campo BSN número de seqüência para trás carrega o número da mensagem sendo reconhecida pelo mecanismo de carona (piggy backing) [24]. O campo CK constitui-se de 16 bits de verificação calculados usando código polinomial [24] (ou CRC) sobre os demais bits da unidade de sinal. Esse campo, juntamente com os campos FSN, BSN e os bits de indicação para trás e para frente (BIB e FIB), permite ao MTP o controle de erros, retransmissão e seqüenciamento. O campo LI indicador de comprimento determina a quantidade de octetos da carga útil da mensagem e essa informação, por sua vez, classifica a unidade de sinal em três categorias: 27 unidade de sinal de preenchimento, FISU (LI = 0); unidade de sinal de estado do enlace, LSSU (LI = 1 ou LI = 2), e unidade de sinal de mensagem, MSU (LI > 2). A unidade de sinal FISU é gerada pelo próprio MTP2 e transmitida sempre que não há uma MSU para ser transmitida num enlace em serviço. O objetivo da FISU é, na ausência de tráfego de sinalização, preencher o enlace para possibilitar a monitoração contínua de seu desempenho. Assim, não há necessidade do campo CARGA, sendo o campo CK calculado sobre os demais campos de controle. Já a unidade de sinal LSSU, também gerada pelo MTP2, cumpre a função de colocar ou retirar de serviço um enlace de sinalização. O campo CARGA de uma LSSU consiste de campo de estado (SF não mostrado) que ocupa um ou dois octetos e indica situações diversas a respeito do estado de um enlace: em alinhamento, com indisponibilidade do processador do nível 4, com indisponibilidade de um subsistema de usuário, congestionado, entre outros. A unidade de sinal MSU corresponde a uma mensagem de sinalização gerada no MTP3 ou num subsistema de usuário. Uma MSU tem um campo CARGA que consiste de um campo de um octeto chamado de SIO e de um campo de dois a 272 octetos chamado SIF. O SIO octeto indicador de serviço leva a informação de quem gerou a mensagem, isto é, MTP3, TUP, ISUP etc. No campo SIF campo de informação de sinalização, é colocada a mensagem de sinalização tal como foi recebida do MTP3. Como o campo LI tem 6 bits, um comprimento máximo de 63 poderia ser codificado, o que não era problema em versões anteriores do SS7, nas quais o comprimento máximo de uma mensagem de sinalização era de 62 octetos. Na versão atual, até 272 octetos são permitidos e o LI de toda mensagem cujo comprimento da mensagem de sinalização exceda os 62 octetos é codificado com 63. Os octetos delimitadores são usados, nesse caso, para a determinação do tamanho da mensagem de sinalização. Há dois bits reservados adjacentes ao campo LI que são codificados em zero.

36 Repare que não há um campo específico para endereçamento no formato geral de uma unidade de sinal. De fato, as unidades de sinal de nível 2 (FISU e LSSU) são específicas do enlace, de modo que não há necessidade de um rótulo de endereço. Já as unidades de sinal de mensagem (MSU) precisam conter informação de endereçamento para que o MTP3 possa roteá-las pela rede de sinalização até o destino e entregá-las ao subsistema de usuário receptor. Essa informação está contida no cabeçalho do campo SIF de toda MSU, sendo, portanto, incluída num nível superior ao MTP2. 28

37 29 Capítulo 4 ISUP: O Subsistema de Usuário RDSI 4.1 Propósito O Subsistema de Usuário RDSI (ISUP, ISDN User Part) é o protocolo do Sistema de Sinalização Número 7 que provê os procedimentos de sinalização necessários para os serviços de suporte básicos e suplementares para aplicações de voz ou não numa rede digital de serviços integrados [14]. O ISUP usa o serviço oferecido pelo MTP e, em alguns casos, aqueles oferecidos pelo SCCP para transferir informação de sinalização pela rede SS Formato e Codificação das Mensagens Uma mensagem ISUP [15] qualquer consiste de um cabeçalho, um código de tipo de mensagem e uma série de parâmetros. Em cada mensagem pode haver a combinação de três tipos de parâmetros: obrigatórios e de comprimentos fixos; obrigatórios e de comprimentos variáveis e opcionais e de comprimentos fixos ou variáveis. A Figura 4.1 mostra o formato geral de uma mensagem do ISUP, que é dividida em cinco partes exatamente para acomodar os três tipos de parâmetros, o código de tipo de mensagem e o cabeçalho. O cabeçalho de uma mensagem do ISUP consiste de um rótulo de encaminhamento e um código de identificação de circuito (CIC), como mostra a Figura 4.2.

38 30 Ordem de transmissão de bits Rótulo de encaminhamento Código de identificação de circuito Código de tipo de mensagem Parâmetro obrigatório A... Parâmetro obrigatório F Ponteiro para o parâmetro M... Ponteiro para o parâmetro P Ponteiro para o início da parte opcional Indicador de comprimento do parâmetro M Parâmetro M... Indicador de comprimento do parâmetro P Ordem de transmissão de octetos Parte fixa obrigatória Parte variável obrigatória Parâmetro P Nome do parâmetro = X Indicador de comprimento do parâmetro X Parâmetro X... Nome do parâmetro = Z Indicador de comprimento do parâmetro Z Parte opcional Parâmetro Z Campo fim de parâmetros opcionais Figura 4.1: Formato geral de uma mensagem do ISUP Rótulo de Encam inham ento CIC SLS O PC DPC Número de bits Figura 4.2: Cabeçalho de uma mensagem ISUP

39 O código de identificação de circuito, CIC, indica de maneira única qual o circuito a que se refere aquela mensagem de sinalização. Em se tratando de uma mensagem para o estabelecimento de uma chamada telefônica, por exemplo, o CIC especifica o número do tronco que será usado para trafegar a voz. Como o CIC é um campo de 12 bits, segue-se que a capacidade máxima de troncos controlados por um enlace de sinalização individual é de 4096, embora a capacidade real, levadas em consideração as condições de tráfego, seja inferior a esse valor. Por sua vez, o rótulo de encaminhamento tem três campos, com as seguintes finalidades: 31 DPC: código do ponto de destino, especifica o ponto de sinalização a que se destina a mensagem; OPC: código do ponto de origem, especifica o ponto de sinalização cujo subsistema de usuário ISUP gerou a mensagem; SLS: seleção do enlace de sinalização, provê um mecanismo para se fazer balanceamento de carga na rota de sinalização. Ao receber uma mensagem, o MTP analisa o rótulo de encaminhamento para determinar a relação de sinalização a que ela se refere, determinada pelo par OPC-DPC. O DPC é então usado pelo PS ou PTS para determinar se a mensagem é endereçada àquele ponto ou deve ser roteada até um novo ponto. Toda mensagem correspondendo a uma mesma chamada terá o mesmo cabeçalho e o ISUP usa essa informação para relacionar mensagens afins dentre todas as que recebe. O tipo de mensagem é definido pelo octeto seguinte ao cabeçalho. A seguir, uma mensagem do ISUP tem uma série de parâmetros. Os parâmetros são genéricos, de modo que alguns deles podem estar presentes em uma ou várias mensagens e a cada um deles, não importando se é de comprimento fixo ou variável, é associado um código de tipo cujo comprimento é de um octeto. A parte da mensagem que leva os parâmetros obrigatórios e de comprimentos fixos tem uma codificação bastante simples. Como os parâmetros são obrigatórios, sua posição na mensagem é predefinida, não havendo necessidade, portanto, de que seus códigos sejam incluídos. Além disso, como seus comprimentos também são fixos, essa informação também não precisa ser incluída. Com relação à parte obrigatória de tamanho variável, o posicionamento dos parâmetros também é predefinido e a mesma observação sobre os códigos é válida. No entanto, como os comprimentos de cada parâmetro são variáveis, um octeto de tamanho é incluído na mensagem antes de cada parâmetro. Ainda, no início dessa parte são colocados ponteiros, cada um ocupando um octeto, que indicam a posição correspondente a cada um dos parâmetros, sendo que o último desses ponteiros indica o octeto seguinte ao término dessa parte, ou seja, o primeiro octeto da parte opcional. Na parte opcional, os parâmetros podem ser colocados em qualquer ordem e podem ter comprimentos variáveis. Por isso, antes de cada um deles são incluídos seu código e o seu

40 comprimento. Essa parte é finalizada com a inclusão de um octeto em que todos os bits são zero, denominado octeto de fim dos parâmetros opcionais. Para ilustrar a codificação de uma mensagem, mostraremos um exemplo de codificação da maior mensagem do protocolo, chamada de mensagem inicial de endereço (IAM). Os nomes dos parâmetros obrigatórios e dois dos sete parâmetros opcionais da IAM quando usada na rede internacional estão mostrados nas três tabelas abaixo (Tabela 4.1, Tabela 4.2 e Tabela 4.3). 32 Nome do parâmetro Comprimento (em octetos) Indicadores da natureza da conexão 1 Indicadores de chamada para frente 2 Categoria do chamador 1 Requisição de meio de transmissão 1 Tabela 4.1: Parâmetros obrigatórios e de comprimentos fixos da mensagem IAM Nome do parâmetro Comprimento (em octetos) Número do chamado 4-11 Tabela 4.2: Parâmetros obrigatórios e de comprimentos variáveis da mensagem IAM Nome do parâmetro Comprimento (em octetos) Número do chamador 4-12 Indicadores opcionais de chamada para frente 3 Tabela 4.3: Alguns dos parâmetros opcionais da mensagem IAM Cada parâmetro pode carregar consigo várias informações. Por exemplo, o parâmetro Indicadores da natureza da conexão tem seu octeto dividido em 4 grupos: os dois primeiros bits são usados para o Indicador de satélite, podendo assumir um dentre 3 valores: não há circuito via satélite na conexão, há um circuito via satélite na conexão ou há dois circuitos via satélite na conexão; nos bits 3 e 4 é codificado o Indicador de teste de continuidade, que também pode assumir um dentre três valores: teste não necessário, teste necessário neste circuito ou teste realizado num circuito anterior; o quinto bit indica a presença ou ausência de dispositivo semi-supressor de eco na saída; os últimos 3 bits não são usados. Como exemplo de um parâmetro de comprimento variável, consideremos o Número do chamador ou o Número do chamado. Esses parâmetros gastam cada um dois octetos com indicadores diversos e outros tantos octetos para codificar o número do assinante em questão. Cada algarismo do número é representado por quatro bits. Dessa forma, um número cujo comprimento é de 7 algarismos será representado por 6 octetos.

41 O Protocolo ISUP do Ponto de Vista Sistêmico Vamos mostrar, nesta seção, como o ISUP se aplica sucessivamente às diversas configurações da rede; uma abordagem exaustiva e pouco didática pode ser encontrada em [16]. Mostraremos também algumas potencialidades do protocolo Chamada Telefônica Simples entre Terminais Analógicos A Figura 4.3 ilustra um exemplo bastante simples de uma chamada bem sucedida sinalizada usando o ISUP. Consideramos que os terminais do assinante são analógicos. Assim que o assinante A termina de discar o número do assinante B, a central de origem escolhe, de acordo com o plano de encaminhamento para cursar a chamada em questão, um enlace de uma rota de sinalização número 7 com a central trânsito indicada na figura e envia por esse enlace uma primeira mensagem de sinalização a mensagem inicial de endereço (IAM). Na IAM estão presentes informações suficientes para que a chamada seja completada: identidade do assinante chamado; identidade e categoria do assinante chamador; indicação de que o chamador é analógico (não-rdsi); código de identificação do circuito (CIC) de voz que a central de origem pretende usar. É importante observar que, até esse momento, apenas um enlace de sinalização está sendo usado. A central de origem apenas indicou uma intenção de ocupar um circuito de voz, isto é, ela reservou um circuito que estava livre. Como o terminal do assinante chamador é analógico, o caminho de voz é imediatamente estabelecido pela central de origem, para que ele possa receber sinalização audível proveniente da central de destino (ou de algum outro ponto da rede). Ao receber essa mensagem, a central trânsito escolhe um circuito de voz entre ela e a central de destino para cursar a chamada e envia para a central destino uma IAM com as mesmas informações que ela recebeu, a menos do código desse novo circuito de voz (e do cabeçalho da mensagem, naturalmente). Aqui também o circuito de voz é estabelecido, para possibilitar a sinalização audível.

42 34 Figura 4.3: Exemplo de chamada simples entre terminais analógicos A central de destino, então, reconhece a chamada terminada enviando para a central trânsito uma mensagem de endereço completo (ACM). Essa mensagem informa para a central de trás que todas as informações de endereço para completar a chamada foram recebidas, além de informar também o estado do assinante chamado, que supomos livre, o fato de ele ser analógico e a necessidade ou não de tarifar a chamada. Cabe à central destino, agora, enviar corrente de toque para o assinante B o que fará a campainha de seu aparelho telefônico soar e enviar tom de controle de chamada para o assinante A pelo circuito de voz selecionado pela central trânsito. A mensagem ACM é então repassada pela central trânsito para a central de origem. Quando o assinante B atende, a central destino retira a corrente de toque do circuito, comuta o áudio e os assinantes entram em conversação. Nesse momento, a central destino envia a mensagem de atendimento (ANM) para trás e a central trânsito faz com que essa mensagem chegue até a origem, que dará início à tarifação da chamada, se este for o caso. Supondo que o assinante A tomou a iniciativa de desligar, a central de origem envia para frente uma mensagem de liberação (REL) indicando que está havendo uma liberação normal da chamada, libera todos os recursos alocados na sua entrada para o assinante chamador e

43 interrompe a tarifação da chamada. A central trânsito repassa essa mensagem para frente, libera também os recursos de entrada que estavam sendo usados e confirma o recebimento da mensagem REL enviando uma mensagem de liberação completa (RLC). O recebimento da mensagem REL pela central destino provoca a liberação dos recursos de entrada alocados, o envio da confirmação (RLC) para trás e o envio de tom de ocupado para o assinante B. Já o recebimento de RLC pela origem e pela trânsito promove a liberação dos recursos de saída daquelas centrais Temporizações As centrais telefônicas lançam mão de temporizações para impedir que recursos fiquem presos em situações de falha interna ou alheia. Vamos mostrar agora as principais temporizações envolvidas na chamada do exemplo acima e os procedimentos que são tomados no caso de essas temporizações vencerem. A primeira temporização usada numa chamada comum é a temporização para o recebimento da mensagem de endereço completo, T7, iniciada tão logo uma central envie a mensagem IAM e cuja duração varia de 20 a 30 segundos. Caso a mensagem ACM não seja recebida até o fim desse intervalo, as conexões são liberadas e o assinante chamador recebe uma indicação do que ocorreu (que pode ser, por exemplo, tom de ocupado). Ao receber a mensagem ACM, a central de origem, que no nosso exemplo é responsável pela tarifação, inicia a temporização de atendimento, T9, normalmente de 90 s. Ao final desse período, não tendo recebido a mensagem ANM, a central de origem desconecta os circuitos, envia uma mensagem de liberação para frente e envia um aviso ao assinante chamador. Por fim, ao enviar a mensagem de liberação (REL), duas temporizações são iniciadas para aguardar o recebimento da mensagem de liberação completa (RLC): T1 (15 a 60 s) e T5 (5 a 15 min). Ao cabo do intervalo especificado por T1, caso não tenha recebido a confirmação RLC, a central deverá reenviar a mensagem de liberação. Por outro lado, se o temporizador T5 expirar sem que a mensagem de confirmação tenha chegado, a central deverá enviar uma mensagem de reiniciação do circuito, gerar um alarme para o sistema de supervisão, colocar o circuito no estado fora de serviço e, até que ocorra uma ação de manutenção, ficar enviando a mensagem de reiniciação do circuito a intervalos de tempo iguais ao especificado por T Chamada Telefônica Simples entre Terminais RDSI Quando um ou ambos os terminais telefônicos envolvidos numa chamada telefônica são RDSI, a seqüência descrita anteriormente muda ligeiramente para acomodar características peculiares desse tipo de terminal. No entanto, como veremos, as mesmas mensagens são usadas, apenas carregando mais informação, o que nos permite vislumbrar o poder do protocolo de sinalização ISUP. Estamos tratando agora de acessos digitais, por onde, portanto, trafegam mensagens e não mais sinais na faixa de 0 a 4 khz (mesmo as informações audíveis são digitalizadas). Além disso, os terminais RDSI podem ser capazes de gerar tons e mensagens gravadas, tanto para o assinante local (por exemplo, o tom de ocupado) quanto para o assinante remoto (como o tom de controle

44 36 de chamada ou indicação equivalente de que o atendimento está sendo aguardado). Essas duas novidades desencadeiam a principal mudança que observaremos: a produção do tom de controle de chamada ou seu equivalente. Consideremos a Figura 4.4, em que supomos o caso mais geral de os dois terminais de assinante serem RDSI. Quando o assinante A termina de discar o número de B, o terminal RDSI envia para a central de origem uma mensagem de estabelecimento (Setup) com essa informação. A central, então, traduz essa mensagem numa mensagem IAM a ser enviada pela rede. A mensagem IAM continua levando consigo informações como a identidade do assinante chamado, a categoria e a identidade do assinante chamador. No entanto, além de indicar que o chamador é RDSI, outras informações podem agora ser relevantes. Por exemplo, a central de origem informa na IAM se a sinalização ISUP é necessária, não necessária ou desejada em todo o caminho de sinalização e qual o tipo de meio de transmissão necessário para cursar a chamada. Ao receber essa primeira IAM, a chamada pode ser liberada pela central trânsito se, por exemplo, a central concluir que não dispõe do meio de transmissão necessário. Caso contrário, uma nova IAM será enviada até a central destino, como anteriormente. Como o terminal do assinante chamado também é RDSI, ao invés de enviar corrente de toque para o mesmo, a central destino traduz a IAM numa mensagem de estabelecimento (Setup). A próxima ação da central destino vai depender da informação que ela mantém em sua base de dados acerca da capacidade de o terminal chamado gerar tons e mensagens gravadas para o assinante chamador. Caso (a) Terminal de B não gera tons Se o terminal chamado não for capaz de gerar tons ou mensagens gravadas, a central destino imediatamente envia para trás uma mensagem de endereço completo, ACM, indicando que o terminal de B está livre, é RDSI e qual a sua categoria. Nesse momento, ela pode enviar também uma indicação de que há informação audível dentro-da-faixa presente no circuito, o que significa que ela está gerando o tom de controle de chamada, ou não colocar essa informação na ACM, de modo que caberá à central de origem ou ao terminal do assinante chamador produzir tal sinalização audível. A central trânsito repassa a mensagem ACM para a origem, que a analisa para decidir sobre a produção de sinalização para o assinante A. Na primeira hipótese, se houver o indicador de que há informação audível dentro-da-faixa presente no circuito, ela comuta o canal B do terminal, para que o tom de controle de chamada ou sinalização equivalente proveniente da central destino seja recebido, e envia para o terminal uma mensagem Alerting com a indicação de que há sinalização audível presente. Se tal indicador não estiver presente na mensagem ACM, a central de origem pode deixar a cargo do terminal produzir o tom de controle situação em que ela simplesmente envia uma mensagem Alerting com a indicação de que esse tom deve ser produzido pelo terminal, ou então produzir ela mesma o tom de controle e nesse caso ela comuta o canal B, conecta o tom e envia uma mensagem Alerting indicando que há sinalização audível presente.

45 37 Figura 4.4: Exemplo de chamada simples entre terminais RDSI O terminal chamado, por sua vez, ao receber a mensagem Setup faz soar sua campainha e responde para a central destino com uma mensagem Alerting, que a informa que o assinante B

46 está sendo sinalizado. A partir daí, o restante da chamada se processa de maneira análoga ao caso de o assinante B ser analógico, exceto é claro no que diz respeito às sinalizações entre central e assinante. 38 Caso (b) Terminal de B gera tons Quando o terminal chamado é capaz de gerar tons ou mensagens gravadas, a central destino, ao enviar para trás uma mensagem de endereço completo, ACM, não indica que o terminal de B está livre, mesmo sabendo que ele está. Ao contrário do caso anterior, ela aguarda a resposta do terminal de B à mensagem Setup, que pode ser uma mensagem Alerting. Essa mensagem vai informar à central destino que o assinante B está sendo sinalizado, bem como se o terminal RDSI desse assinante está produzindo algum tom ou mensagem gravada no canal de áudio (canal B do acesso RDSI). Se for esse o caso, a central envia para trás a mensagem de chamada em progresso, CPG, com um indicador informando que há informação audível sendo transportada no circuito de voz e fecha o circuito de voz. Caso contrário, o circuito não é fechado, e ela enviará uma mensagem CPG para trás com ou sem a indicação de que há informação audível disponível se ela for ou não produzir o tom de controle ou similar, como no caso (a). Esse procedimento impede que a central de origem, recebendo a mensagem ACM, tome iniciativa para que seu assinante receba sinalização audível, uma vez que ela não dispõe de informação sobre o estado da linha chamada (livre ou ocupada). A decisão sobre como conectar essa sinalização para seu assinante será retardada até a chegada da mensagem CPG, quando a central de origem terá informações suficientes para agir como no caso (a). Nesse caso, também, o restante da chamada prossegue de maneira análoga (pelo menos do ponto de vista da sinalização número 7) ao exemplo de terminais analógicos Retenção e Reatendimento Em condições normais de operação, uma chamada telefônica se processa de forma que o assinante A tem o controle da desconexão. Isso significa que, tão logo ele recoloque seu monofone no gancho, o circuito é desfeito, a tarifação é interrompida e o assinante B recebe tom de ocupado. Nesse cenário, a colocação do monofone no gancho pelo assinante B não libera a chamada automaticamente, mas, sim, coloca a chamada na condição de retenção: uma temporização (T6, tipicamente de 90 s) é iniciada e o circuito estabelecido é preservado. Se, durante o intervalo de temporização, o assinante A repuser seu monofone no gancho, a chamada é desfeita como normalmente, isto é, como se estivesse havendo conversação. Se, ao contrário, o assinante chamador permanecer aguardando, duas situações podem ocorrer. Na primeira, a temporização vence e a chamada é desfeita a partir da central destino. Na segunda, o assinante B volta a atender (reatendimento) e a chamada prossegue em sua fase de conversação. A sinalização prevista para ambos os casos novos acima são descritas a seguir. Assim que o assinante B repõe seu monofone no gancho, a central destino envia para trás uma mensagem de

47 retenção (SUS), que é repassada para trás até a origem com o correspondente início do temporizador T6. No caso de haver o vencimento da temporização, uma seqüência de liberação da chamada é iniciada desde a central de origem, que envia REL para frente com a indicação de que um temporizador expirou. Se houver o reatendimento do assinante B, a central destino envia para trás uma mensagem de reatentimento (RES), cuja finalidade é fazer a origem interromper o temporizador T Supervisão de Circuitos Bloqueio e Desbloqueio de Circuitos Pode haver a necessidade de que circuitos (de voz) que interligam duas centrais sejam tirados de serviço, seja por uma falha nos mesmos ou para possibilitar manutenção. Para que isso seja possível, o ISUP dispõe de seqüências para bloquear e desbloquear um ou vários (2 até 32) circuitos simultaneamente. Um procedimento de bloqueio pode ser iniciado por ambas as centrais envolvidas, tendo em vista que os circuitos são bidirecionais, e seu efeito na central que o recebe é fazer com que os circuitos em questão não sejam tomados para cursar chamadas (apenas chamadas de teste de entrada são permitidas). A ação de desbloqueio correspondente deve ser tomada pelo mesmo lado que iniciou o bloqueio e, naturalmente, seu efeito é o inverso: permite que os circuitos sejam novamente usados para chamadas. Ademais, seqüências de bloqueio e desbloqueio podem ter origem em comandos do operador ou serem geradas espontaneamente pela central, e são divididas em duas categorias, conforme sua causa: para manutenção e por falha de hardware. O bloqueio de um circuito individualmente é iniciado pela mensagem de bloqueio de circuito, BLO, e é sempre para manutenção. Já o bloqueio de vários circuitos de uma só vez é feito usando-se a mensagem de bloqueio de grupo de circuitos, CGB, que carrega em seu corpo a indicação do tipo de bloqueio, podendo ser para manutenção ou por falha de hardware. A cada uma dessas mensagens correspondem uma mensagem de reconhecimento (BLA e CGBA) e um par de mensagens de desbloqueio e reconhecimento de desbloqueio (UBL/UBA e CGU/CGUA). Circuitos bloqueados por envios sucessivos de BLO podem ser desbloqueados com uma mensagem de desbloqueio de grupo (CGU) desde que o tipo desta seja para manutenção. Da mesma maneira, circuitos que tenham sido bloqueados para manutenção por uma mensagem CGB podem ser desbloqueados individualmente pelo envio de UBL. No entanto, isso não é verdade quando a origem do bloqueio é falha de hardware: o desbloqueio de circuitos bloqueados por falha de hardware só se dá pelo envio da mensagem de desbloqueio de grupo de circuitos com a indicação de que o tipo é falha de hardware, ou por uma mensagem de reinício de circuito, que será abordada no próximo item. Os diagramas da Figura 4.5 mostram seqüências típicas de bloqueio e desbloqueio de circuitos que ilustram as situações descritas anteriormente. Em (a), os circuitos i e j são bloqueados para manutenção por meio do envio de uma única mensagem de bloqueio de grupo CGB. O desbloqueio desses circuitos é então comandado por duas mensagens de desbloqueio individual UBL. Esse procedimento é bem sucedido porque as mensagens de bloqueio e

48 desbloqueio são do mesmo tipo (para manutenção). Em (b), os circuitos são bloqueados individualmente e depois desbloqueados por uma mensagem de desbloqueio de grupo, o que é permitido pela mesma razão anterior. Em (c), (d) e (e), os circuitos i e j são bloqueados por uma mensagem de bloqueio de grupo que indica que houve falha de hardware. Uma tentativa de desbloqueio como em (c) usando a mensagem UBL será mal sucedida, pois a mensagem UBL é sempre para manutenção. Da mesma maneira, a tentativa de desbloqueio em (d) usa uma mensagem de desbloqueio de grupo, mas de tipo incompatível com a mensagem que bloqueou os circuitos, sendo por isso descartada. O desbloqueio em (e) será efetivado, pois há compatibilidade de tipo entre as mensagens de bloqueio e desbloqueio, assim como coincidência nos CIC s dos circuitos. 40 Figura 4.5: Seqüências de bloqueio e desbloqueio de circuitos Em cada uma das centrais, os circuitos envolvidos num procedimento de bloqueio ficam marcados, de modo que possamos reconhecer o que os levaram àquela condição. Para esse

49 propósito, dizemos que um circuito em condição normal de operação, esteja ele livre ou ocupado com uma chamada, está em serviço ou não-bloqueado. Na central que envia a mensagem de bloqueio, o circuito passa para o estado bloqueado localmente e na central que recebe a mensagem, o circuito é marcado como bloqueado externa ou remotamente. Em qualquer dos dois casos, o estado de bloqueio desdobra-se em por falha de hardware e para manutenção. A central que envia uma mensagem de bloqueio só efetiva de fato o bloqueio do seu lado quando recebe a mensagem de reconhecimento correspondente. Por sua vez, a central que recebe uma mensagem de bloqueio só envia o reconhecimento quando tiver efetivamente bloqueado o(s) circuito(s) em questão. Em bloqueios para manutenção, se já houver uma chamada sendo cursada no circuito que deve ser bloqueado, a chamada prossegue, isto é, a central apenas marca aquele circuito como bloqueado remotamente e envia o reconhecimento. O efeito desse procedimento só será percebido quando houver novas chamadas enquanto persistir a condição de bloqueio, que não poderão ocupar aquele circuito. No caso de o bloqueio ser originado por falha de hardware, no entanto, uma chamada em curso deverá ser liberada pela central que recebe a mensagem usando uma seqüência de liberação normal, ao mesmo tempo em que envia o reconhecimento do bloqueio. Do exposto até aqui, podemos observar que a mensagem de liberação, REL, serve para liberar chamadas e, portanto, não remove uma condição de bloqueio. Ao primeiro envio de qualquer mensagem de bloqueio ou desbloqueio corresponde o início de duas temporizações para a chegada do reconhecimento correspondente: a primeira dura de 4 a 15 s (T12 para BLO, T14 para UBL, T18 para CGB e T20 para CGU) e a segunda, 1 min (T13 para BLO, T15 para UBL, T19 para CGB e T21 para CGU). A primeira é renovada a cada vencimento, até que a segunda vença pela primeira vez, e provoca o reenvio da mensagem de bloqueio ou desbloqueio. A segunda também é renovada a cada vencimento e provoca o reenvio da mensagem, além de gerar um alarme na central quando vence pela primeira vez. Reiniciação de Circuitos Em algumas situações, especialmente se um problema qualquer fez com que a central perdesse a informação do estado de determinados circuitos (de voz), pode ser necessário reiniciar tais circuitos. Para isso, usa-se a mensagem de reinício (reset) de circuito, RSC, ou sua correspondente para grupo de circuitos, GRS. A finalidade principal dessas mensagens é solicitar à outra central o envio de informação sobre o estado dos circuitos. Um efeito colateral que pode ocorrer em determinadas circunstâncias (descritas adiante) é uma mensagem de reinício provocar o desbloqueio dos circuitos envolvidos. A resposta a uma mensagem de reinício de circuito depende do estado em que esse circuito se encontra na central que recebe a mensagem. Se ele estiver não-bloqueado, a central responde com uma mensagem de liberação completa (RLC). Se o circuito estiver bloqueado remotamente, a mensagem de reinício é interpretada como um desbloqueio e a central também responde com uma mensagem de liberação completa. Observamos, portanto, que a mensagem de reinício pode servir para desbloqueio de circuitos. Se o circuito estiver localmente bloqueado ou se a central enviou uma mensagem de bloqueio que ainda não foi confirmada, uma mensagem de 41

50 42 bloqueio que configure essa situação é enviada como resposta à mensagem de reinício. Em qualquer dos casos, se houver uma chamada sendo cursada no circuito, este é liberado por uma seqüência normal de liberação ao mesmo tempo em que a resposta esteja sendo enviada. Ainda, se a chamada estiver na fase de estabelecimento e a central já enviou IAM, mas ainda não recebeu nenhum sinal da central à frente, uma nova IAM deve ser enviada em substituição à primeira, mas usando desta vez um novo circuito. O procedimento é análogo se for recebida uma mensagem de reinício de grupo de circuitos (GRS), excetuando-se o fato de haver uma mensagem de reconhecimento de reinício de grupo de circuitos (GRA), que é enviada no lugar da mensagem RLC. Há um par de temporizações para a recepção do reconhecimento da mensagem de reinício de circuito (T16 e T17) e um par para o recebimento do reconhecimento da mensagem de reinício de grupo de circuitos (T22 e T23). O uso dessas temporizações é análogo ao daquelas relativas ao bloqueio e ao desbloqueio de circuitos, de forma que há geração de alarme na central quando a segunda temporização vence pela primeira vez. A duração de T16 e T22 varia de 15 a 60 s, e a de T17 e T23, de 5 a 15 min. Diagrama de Estados O diagrama da Figura 4.6 mostra a máquina de estados de um circuito passível de ser bloqueado localmente por comando do operador ou remotamente por mensagens ISUP. Sem prejuízo para a nossa análise, não foram considerados os estados transitórios em que um circuito pode se encontrar, nem estados de bloqueio de tipo misto (por falha de hardware e para manutenção). O estado em serviço ou não-bloqueado (SRV) pode corresponder tanto à condição de livre quanto às condições de ocupado para chamada de saída ou ocupado para chamada de entrada. A única situação aqui mostrada e que não foi descrita anteriormente é aquela em que a chegada de uma mensagem IAMnt provoca o desbloqueio do circuito bloqueado externamente. O subscrito nt na mensagem IAM está indicando que não se trata de uma chamada de teste. Embora essa seja uma alternativa de desbloqueio válida, deve ser evitada Outras Considerações O ISUP oferece ainda outros mecanismos para o controle de chamada, desde chamadas telefônicas simples até chamadas RDSI, alguns dos quais serão abordados aqui. Teste de Continuidade Pelo fato de o enlace de sinalização poder estar completamente dissociado dos circuitos de voz, o protocolo oferece um mecanismo para que a integridade de um circuito seja observada, antes que uma chamada seja completada naquele circuito.

51 43 Legenda dos Estados de Bloqueio: BEM - Externo para Manutenção BEH - Externo por Falha de Hardware BLM - Local para Manutenção BLH - Local por Falha de Hardware BLEM - Local e Externo para Manutenção BLEH - Local e Externo por Falha de Hardware h - Mensagem orientada por falha de hardware m - Mensagem orientada por manutenção Figura 4.6: Máquina de estados de um circuito (relativa a bloqueios) O procedimento consiste em indicar na mensagem inicial de endereço, IAM, a necessidade de se fazer o teste de continuidade do circuito. A central que recebe essa indicação encarrega-se de conectar os caminhos de ida e volta do circuito (colocar o circuito em loop) e iniciar uma temporização de 10 a 15 s (T8) para aguardar o resultado do teste. Ao enviar a mensagem IAM com a solicitação de teste de continuidade, a central conecta um transceptor no circuito, enviando pelo caminho de ida um tom de freqüência 2 khz. Dessa maneira, se a continuidade do circuito estiver satisfatória, o tom será corretamente reconhecido pelo transceptor no caminho de volta. Se a detecção for bem sucedida, a central envia para frente uma mensagem de continuidade, COT, com a indicação de que o teste teve sucesso e a chamada prosseguirá. Caso contrário, a mensagem COT também é enviada, mas com a indicação de insucesso no teste, o que levará a um procedimento de desconexão usual. Nesse caso, uma nova mensagem inicial de endereço será enviada solicitando um novo circuito e novos testes serão feitos no circuito defeituoso (usando a mensagem de reteste de continuidade, CCR, e novas temporizações). Persistindo a condição de falha na continuidade, um alarme será gerado para o equipamento de manutenção.

52 44 Modo Overlap Os exemplos de chamadas que mostramos assumiram o modo en bloc de envio dos sinais de endereço do assinante chamado, isto é, uma mensagem IAM só é gerada quando a central de origem recebeu todos os dígitos do endereço desse assinante. Em algumas situações, adotar esse modo de envio pode provocar um atraso no estabelecimento das chamadas. Uma tal situação ocorre quando existe interfuncionamento da sinalização número 7 com um outro sistema mais lento, em que uma central recebe a sinalização desse sistema e tem que convertê-la em sinais ISUP. Como os sinais de endereço nas sinalizações anteriores à sinalização número 7 são enviados um a um, é mais eficiente acelerar o processo de estabelecimento da chamada tão logo se identifique qual rota tomar para cursar a chamada, ao invés de aguardar o recebimento de todo o endereço do chamado. O modo overlap funciona assim. O ISUP suporta o modo overlap, no qual a central gera uma mensagem IAM assim que souber como encaminhar a chamada. Os sinais de endereço recebidos subseqüentemente são então enviados sucessivamente para a central à frente, usando uma ou mais mensagens de endereço subseqüente, SAM. A única finalidade dessa mensagem é transportar dígitos, havendo a possibilidade de se enviar apenas um ou vários de uma só vez. Solicitação da Identidade do Chamador (INF/INR) Caso uma central não receba na IAM a categoria e/ou a identificação do assinante chamador, ela pode pedir esses dados enviando para trás uma mensagem de solicitação de informação, INR. A central que dispuser de tal informação envia para frente, então, uma mensagem de informação, INF. A identidade do assinante chamador pode servir para tarifação, apresentação para o assinante chamado (através de BINA [29], por exemplo) ou algum outro propósito. Causas da Liberação A mensagem de liberação, REL, presta-se a iniciar a liberação de circuitos em variadas situações. Várias causas para essa liberação estão previstas e devem ser indicadas na mensagem. Enumeraremos a seguir as causas principais e seus significados (as situações em que ocorrem). Os valores do indicador de causa, por serem referenciados na literatura, são colocados entre parênteses logo após o nome da causa [17, 30]. Obs.: Opcionalmente, a mensagem de endereço completo, ACM, pode levar consigo valores de causa para o insucesso no estabelecimento da chamada. Número de lista inexistente (1): indica que, embora a identidade do assinante chamado esteja num formato válido, a central destino reconheceu que aquele número não está atribuído a assinante algum. Caso de nível vago encontrado na árvore de análise (3): significa que a central não conseguiu destacar uma rota a partir da identidade do assinante chamado.

53 Liberação normal da chamada (16): essa é a causa mais comum, já que significa o término normal de uma chamada, em geral pela reposição do monofone no gancho em chamadas telefônicas. Assinante ocupado (17): indica que o terminal do assinante está ocupado e impossibilitado de receber outra chamada. Chamada recusada (21): indica que a chamada não foi completada por uma restrição ao assinante chamado, como, por exemplo, o caso de assinante que não está autorizado a receber chamada a cobrar. Número mudado (22): significa que o número do assinante chamador já foi usado algum dia pela central, mas no momento não se encontra atribuído. Destino fora de serviço (27): usada quando o assinante chamado encontra-se em outro estado que não seja livre ou ocupado. Endereço incompleto (28): indica que o número correto de dígitos do endereço do assinante chamado não foi recebido ou que o formato do endereço recebido é inválido. Normal, não especificada (31): usada quando há uma situação de liberação normal em que nenhum valor de causa disponível é aplicável e, especificamente na rede nacional, quando acontecer o vencimento de temporização durante o estabelecimento da chamada ou houver falha na sinalização. Congestionamento na rede à frente (34): indica a falta de um circuito apropriado disponível para cursar a chamada. Falha temporária (41): indica que uma falha foi detectada na rede, mas que provavelmente é uma falha temporária (ocorre, por exemplo, quando uma central não recebe uma mensagem de continuidade, COT, que está aguardando). Congestionamento na central de comutação (42): indica uma situação de alto tráfego numa central telefônica, que a impede de atender a solicitação de estabelecimento de chamada. Circuito solicitado não disponível (44): indica que a central não dispõe do meio de transmissão solicitado na mensagem inicial de endereço. Restrição de categoria do assinante chamador ou de tráfego terminado (63): usada quando o assinante chamado está proibido de receber chamadas ou a categoria do assinante chamador não lhe permitir originar aquele tipo de chamada. Vencimento de temporização (102): causa indicada quando a liberação é motivada por alguma temporização para liberação de órgãos que venceu. 45

54 46 Capítulo 5 A Implementação do ISUP na Central ELCOM A central ELCOM é uma central telefônica digital CPA-T com Controle por Programa Armazenado de comutação Temporal [3, 6, 31] desenvolvida e produzida pela Batik Equipamentos S/A, utilizada tipicamente na Rede Telefônica Pública Comutada (RTPC). Dentro do projeto conjunto que envolveu a Batik e o DCC, implementamos o protocolo ISUP para a central ELCOM. Para mostrarmos uma visão geral dessa implementação, faz-se necessário apresentar a estrutura de hardware e software da central. O equipamento é organizado segundo uma estrutura modular, que o torna adequado às diversas funções que pode desempenhar na rede telefônica e permite que sua capacidade seja aumentada de forma incremental. Como uma central da RTPC, o ELCOM pode ter a função de central local, central trânsito local, central trânsito interurbano ou central trânsito com bilhetagem. A arquitetura da central ELCOM é distribuída e podemos classificá-la, sob o ponto de vista computacional, como sendo um multicomputador [21], isto é, elementos processadores independentes que se comunicam para cooperar na resolução de um problema. 5.1 Estrutura de Hardware da Central ELCOM Um elemento processador da central é chamado de Unidade Central de Processamento (UCP) e é, na realidade, um microcomputador comercial, padrão IBM-PC, adaptado para a aplicação telefônica por meio da inserção de placas especiais. A comunicação entre UCPs se dá através de uma rede Ethernet, usando a abordagem de troca de mensagens [1, 21]. Cada UCP é inserida em uma unidade da central, que é uma estrutura modular que agrega diversos órgãos destinados à aplicação telefônica, como placas de terminais de assinante, placas de juntores e placas de matrizes de comutação. A Central ELCOM possui, portanto, uma estrutura modular formada por unidades que exercem funções de controle e comutação de forma independente. Cada unidade consiste de uma UCP conectada a um barramento proprietário da Batik, no qual são ligadas placas de terminais de

55 assinantes, placas de juntores e demais órgãos necessários para o funcionamento da central. Dessa forma, temos o barramento interno à UCP (padrões ISA e PCI) e o barramento externo. 47 CPU Matriz Intra Modular Sinc. Mestre # OMS LAN CPU CPU ASSINANTES JUNTORES AUXILIAR Matriz Intra Modular N SM Sinc. #3 #2# 2 ASSINANTES JUNTORES AUXILIAR Barramento de Controle Barramento de Voz/Sincronismo Figura 5.1: Arquitetura da central ELCOM PLANOS DE COMUTAÇÃO Conforme apresentado na Figura 5.1, as unidades da Central ELCOM são interligadas por dois meios distintos. As UCPs das diversas unidades comunicam-se através de uma rede local (LAN), utilizando o padrão Ethernet. Esta rede local é a base para a estrutura de controle entre as unidades da central. Por outro lado, as matrizes de comutação de cada unidade são conectadas entre si através de planos de comutação intermodulares. Tais planos são a base da estrutura de comutação entre os dispositivos telefônicos distribuídos nas unidades da central [1] A Estrutura de Controle da Central ELCOM Além de placas de rede Ethernet para comunicação entre processadores, para desempenhar a função de controle e atingir os requisitos esperados de um elemento processador de uma central telefônica, as UCPs de cada unidade da central ELCOM são equipadas com duas placas especiais: uma placa denominada unidade de memória de massa (UMM), constituída de memória RAM não-volátil, EPROM e memória flash, responsáveis pelo armazenamento do código executável de programas, da base de dados e da configuração da central; uma placa de interface de controle (ITC), que realiza a interface da placa-mãe com o barramento externo de controle, mostrado em linhas tracejadas no diagrama da Figura 5.1. Com a implantação do Sistema de Sinalização Número 7 na Central ELCOM, também podem ser conectadas placas comerciais de terminal de sinalização nas diversas UCPs da central, que implementam o MTP1 e parte do MTP2 do SS7.

56 Barramento Externo e Placas Telefônicas da Central ELCOM Com exceção das placas conectadas diretamente à UCP da unidade, todas as demais placas são conectadas ao barramento externo, também conhecido como barramento de controle. As placas conectadas ao barramento de controle correspondem, em essência, aos recursos telefônicos utilizados pela central. A comunicação da UCP com as diversas placas telefônicas da unidade é feita através da placa ITC (Interface de Controle), que está conectada simultaneamente ao barramento externo e ao barramento da UCP. O barramento de controle possui 23 posições para acomodar as diversas placas da central. Conforme mostrado na Figura 5.1, as placas conectadas ao barramento de controle podem ser classificadas quanto a sua função básica como: Placas de assinantes: placas nas quais tipicamente são conectados os pares de fios dos terminais de assinantes e que possibilitam a varredura dos sinais provenientes de cada terminal. Placas de juntores: correspondem, em geral, às placas que são utilizadas no entroncamento com as demais centrais da rede Placas de matriz de comutação: realizam as funções de comutação entre os diversos dispositivos telefônicos distribuídos na central. Essa função é exercida pela placa MMC (Módulo de Matriz de Comutação), que provê funções para a comutação intramodular (isto é, comutação entre dois dispositivos de uma mesma unidade) e a comutação intermodular (entre dois dispositivos situados em unidades diferentes), além de gerar uma referência de relógio necessária para garantir o sincronismo dos canais digitais entre unidades ou entre centrais. Placas auxiliares: consistem de placas dotadas de órgãos auxiliares diversos. Apesar de caracterizadas como auxiliares, muitos dos recursos disponíveis nessas placas são indispensáveis ao perfeito funcionamento da central ELCOM, como os circuitos enviadores e receptores de tons multifreqüenciais. Como estamos tratando, neste texto, de sinalização entre centrais, são de particular interesse as placas de juntores, que fazem a interface física com o meio de transmissão externo. Internamente à central, elas são interfaceadas com outros órgãos, responsáveis pela conexão dos sinais de sinalização. Assim, por exemplo, órgãos enviadores e receptores de tons multifreqüenciais (MFC) devem ser comutados aos enlaces das placa de juntor para a efetiva troca de sinalização entre registradores. A placa de juntor digital da central ELCOM é denominada JDT e possui um ou dois enlaces PCM de 2 Mbit/s (E1), cada um deles subdividido em 32 canais bidirecionais de 64 kbit/s. Em geral, nas sinalizações associadas a canal, trinta canais de um feixe PCM são usados como circuitos de voz e os outros dois são usados para sinalização e controle, respectivamente. Com a implantação do Sistema de Sinalização Número 7 na Central ELCOM, foi desenvolvida uma nova placa de juntor, a placa JDL (Juntor Digital de Link). Além de realizar

57 todas as funções da placa JDT (Juntor Digital), a placa JDL pode ser utilizada para prover um enlace de dados de sinalização (usando um dos canais de 64 kbit/s) para um terminal de sinalização. Agora, um único canal de uma única placa pode ser usado para trafegar a sinalização de vários outros canais, inclusive de outras placas. Assim, o canal das placas JDT que antes era usado para sinalização pode agora ser usado também como um circuito de voz Estrutura de Software da Central ELCOM O software da central ELCOM foi totalmente desenvolvido pela Batik. Todos os módulos de software utilizados para o controle da central ELCOM são escritos em linguagem de programação C ou em linguagem de montagem (assembly) para microprocessador Intel (ou superior). Esses módulos são compilados e agrupados (por meio da edição de ligação link edition) em um único arquivo binário, o qual é denominado Programa Controlador [2]. O Programa Controlador interage praticamente com todos os dispositivos da central ELCOM, detectando e tratando a ocorrência de eventos. Ele também interage com equipamentos de OMS (Operação, Manutenção e Supervisão), tanto à distância, através de uma linha telefônica e um modem, quanto localmente, através de uma interface serial. A central ELCOM usa replicação do Programa Controlador e dos dados de configuração para aumentar a confiabilidade do sistema. Assim, em qualquer instante, a mesma base de dados de configuração e o mesmo Programa Controlador estão disponíveis para todas as unidades e, na hipótese de falha de qualquer processador, a central continua operando normalmente, executando todas as funções, a menos daquelas que eventualmente dependam de hardware controlado pelo processador faltoso. Uma cópia do Programa Controlador é gravada na memória flash de cada unidade da central. Cabe ao programa de boot, executado durante a iniciação de uma unidade a partir de uma EPROM que equipa a placa-mãe de cada UCP, transferir o Programa Controlador da memória flash para a memória RAM e passar o controle do processador para o Programa Controlador. As diversas funções do Programa Controlador são organizadas em tarefas, que podem trocar mensagens entre si, mesmo estando em unidades distintas. Cada tarefa é implementada como uma máquina de estados, que, ao receber algum evento, realiza as ações cabíveis, podendo ainda gerar novos eventos para outras tarefas (ou para ela própria) e, eventualmente, fazer uma transição para um outro estado. O Programa Controlador provê ainda o controle das temporizações, necessárias para realizar funções que dependem de marcação de tempo, tais como sinalização entre centrais, tarifação de chamadas, protocolos de comunicação e proteção contra falhas. Todas as características citadas anteriormente fazem do Programa Controlador um sistema com processamento distribuído, multi-usuário, multi-tarefa, de tempo real e com mecanismos de tolerância a falhas [4, 22].

58 50 O Programa Controlador do ELCOM está estruturado em 4 blocos principais, a saber: bloco do Sistema Básico; bloco de Iniciação e Configuração; bloco de Operação e Manutenção; bloco de Processamento de Chamadas. As próximas seções descrevem as principais funções e módulos de cada um dos blocos de software do Programa Controlador Bloco do Sistema Básico O sistema básico consiste dos módulos de software básico da central ELCOM. Ele provê as primitivas de acesso aos recursos básicos do sistema. Essas primitivas são utilizadas por todo o software de aplicação da central. As funções do sistema básico podem ser divididas em dois grupos principais. O primeiro grupo é formado pelas funções para tratamento e acesso a cada tipo de placa da central. Para cada placa da central, existe um conjunto de primitivas básicas que permitem a interação do software de aplicação da central com o hardware da placa correspondente. Um desses módulos, HWJDT, contém as funções para tratamento da placa JDT (Juntor Digital). O segundo grupo disponibiliza e controla recursos computacionais mais abstratos. Este grupo compreende funções tais como a geração da base de tempo, a criação e o escalonamento de tarefas, a comunicação entre processadores e a gerência de alocação dinâmica de memória. Dentre eles, destaca-se o Núcleo de Programação Concorrente (NUCLEO), que se utiliza dos demais recursos providos pelo próprio sistema básico para possibilitar a utilização de programação concorrente na central ELCOM. Esse recurso é fundamental para o desenvolvimento da aplicação da central e para a inclusão de novos elementos de software na central ELCOM, de uma maneira estruturada. Por essa razão, entraremos um pouco mais em detalhe sobre esse módulo. NUCLEO - Núcleo de Programação Concorrente O NUCLEO (Núcleo de Programação Concorrente) é responsável pela criação e gerência das diversas tarefas do Programa Controlador. Ele determina a ordem de execução das tarefas e provê primitivas para a troca de mensagens entre elas. Além disso, o Núcleo realiza o controle de temporizações, disparadas pelas próprias tarefas, que recebem uma mensagem do NUCLEO logo que uma temporização expira. A comunicação entre tarefas no NUCLEO é baseada no conceito de caixas postais (CXP's). Uma caixa postal é uma estrutura composta de duas filas, uma de mensagens e outra de tarefas. Quando uma tarefa deposita uma mensagem em uma CXP, essa mensagem é colocada no final da fila de mensagens dessa CXP. As mensagens depositadas em uma CXP permanecem enfileiradas por ordem de chegada até que sejam consumidas. O consumo das mensagens de uma CXP pode

59 ser realizado por uma ou mais tarefas. O depósito e consumo de mensagens em CXPs são realizados respectivamente através das primitivas de envio e recepção de mensagem do NUCLEO. Quando uma tarefa chama a primitiva de recepção de mensagem de uma determinada CXP, a primeira mensagem dessa CXP é retirada da fila de mensagens e lida pela tarefa receptora. Caso a CXP esteja vazia, essa tarefa é colocada na fila de tarefas e cede o controle do processador e ficará esperando, até que uma outra tarefa coloque uma mensagem nessa CXP [2] Bloco de Iniciação e Configuração O bloco de iniciação e configuração do Programa Controlador possui estreita ligação com os dados de configuração da central. Esses dados são organizados em tabelas, denominadas tabelas de configuração, que são armazenadas em memória RAM com bateria. A iniciação é realizada a partir da leitura dos dados de configuração, presentes nas tabelas de configuração. A partir desses dados são iniciados o hardware e as estruturas de controle dos diversos elementos da central. O bloco de iniciação e configuração é responsável também pela detecção e recuperação de erros nas tabelas de configuração. Essa recuperação é feita através da transferência de tabelas de configuração de outras unidades para substituição das tabelas inconsistentes, já que as tabelas de configuração são idênticas em todas as unidades da central Bloco de Operação, Manutenção e Supervisão (OMS) O sistema de Operação, Manutenção e Supervisão do ELCOM possibilita o acesso à central pelos equipamentos de OMS e provê as funções necessárias para a administração da central. O sistema de OMS interage diretamente com o equipamento de supervisão e com todos os outros subsistemas da central ELCOM para coletar e configurar dados de operação e manutenção de cada elemento da central. A cada unidade da central podem ser conectados até três equipamentos externos de OMS, uma vez que podem haver três interfaces seriais disponíveis em uma unidade. Esses equipamentos podem estar ligados localmente, via cabo serial, ou remotamente, via modem Processamento de Chamadas O bloco de processamento de chamadas da central ELCOM realiza as diversas funções necessárias para o estabelecimento e controle das chamadas. Em outras palavras, esse bloco implementa, de forma efetiva, a aplicação telefônica na central ELCOM. Para realizar o estabelecimento de chamadas, a central deve receber, tratar e enviar sinais de controle, que podem ser codificados de diversas formas, de acordo com o tipo da sinalização a ser utilizada. Através dessas sinalizações, o bloco de processamento de chamadas é capaz de detectar as diversas solicitações de estabelecimento de chamada, provenientes dos próprios assinantes da central ou de assinantes de outras centrais da rede telefônica. De acordo com as informações recebidas do solicitante da chamada, o bloco de processamento de chamadas realiza novas sinalizações e comutações. Essas novas sinalizações

60 podem ser sinalizações de assinante, no caso de o assinante chamado ser um assinante da própria central, ou sinalização de linha e registrador, caso contrário. O bloco de processamento de chamadas é composto por diversos módulos. Cada módulo implementa uma tarefa para controlar um determinado recurso utilizado no processamento de chamadas. Uma tarefa pode ter diversas instâncias, de acordo com o número de recursos controlados por ela. Para realizar o controle de uma chamada, as instâncias de cada tarefa envolvida são alocadas e associadas durante toda a duração da chamada ou em alguns momentos dentro desse período. A Figura 5.2 apresenta a estrutura modular do bloco de processamento de chamadas, com os seus diversos módulos (ou tarefas), descritos a seguir. 52 CAS (Controlador de Assinantes): controla os eventos relacionados com os assinantes da central, quando estes estão originando ou recebendo chamadas, dentre outras situações. Há uma instância do CAS para cada assinante da central. No caso de chamadas originadas, o CAS deve solicitar a alocação de um controlador de chamadas originadas (CCO) para iniciar o processo de estabelecimento da chamada. No caso de chamada terminada (recepção da chamada), a alocação do CAS é solicitada por um controlador de chamadas (CCO ou CCE). SLA (Supervisão de Loop de Assinantes): realiza a varredura dos sinais provenientes de cada terminal de assinante. Analisa os períodos e seqüências de abertura e fechamento de loop de um terminal e, a partir dessa análise, gera eventos para o CAS correspondente. Dentre os eventos gerados, os mais comuns são fone no gancho, fone fora do gancho e dígitos discados. MFA (Controlador de Receptores DTMF): no caso do terminal de assinante utilizar sinais multifreqüenciais para o envio de dígitos, o MFA realiza a varredura desses sinais e gera os eventos apropriados para o CAS correspondente. ENVMF (Controlador de Enviadores DTMF): controla a alocação de circuitos enviadores de sinais DTMF para os terminais de assinante. Esse recurso é utilizado principalmente para terminais com equipamentos de identificação de assinante chamador ("BINA"), os quais necessitam receber da central os dígitos correspondentes. CTM (Controlador de Tons nos Assinantes): responsável pelo controle de envio de sinalização audível para os assinantes. Como exemplos mais comuns de sinalização audível temos o tom de discar, tom de controle de chamada e o tom de ocupado. CCO (Controlador de Chamadas Originadas): realiza o controle das chamadas originadas pelos assinantes da central. Um CCO é alocado por um CAS, quando o assinante correspondente retira o fone do gancho para iniciar uma chamada telefônica. Portanto, para cada chamada originada em andamento na central, existe uma instância do CCO. O CCO recebe do CAS os dígitos discados pelo assinante, verifica o tipo de chamada (intracentral ou de saída), aloca os recursos necessários para encaminhar a chamada e ativa a tarifação apropriada para a chamada. CCE (Controlador de Chamadas de Entrada): realiza o controle das chamadas de entrada da central, ou seja, chamadas originadas por assinantes de outras centrais. Um CCE é alocado por um CJU, quando este verifica que existe uma solicitação de chamada via juntor de entrada

61 correspondente. Portanto, para cada chamada de entrada em andamento na central, existe uma instância do CCE. O CCE recebe do CJU os dígitos e demais sinais enviados pela outra central, verifica o tipo de chamada (terminada ou trânsito), aloca os recursos necessários e executa os comandos para encaminhar a chamada. CJU (Controlador de Juntores): assim como o CAS realiza o controle de cada assinante, o CJU controla os juntores da central. Existe uma instância do CJU para cada juntor da central. Nas chamadas de entrada, o CJU associado ao juntor de entrada deve alocar um controlador de chamada de entrada (CCE) para trocar sinalização com a outra central e encaminhar a chamada para um assinante da central (no caso de chamada terminada) ou para um outro juntor (no caso de chamada de trânsito local). Em chamadas originadas de saída ou em chamadas de entrada de trânsito local, o CCO ou o CCE correspondente deve alocar um CJU apropriado, para encaminhar a chamada para a próxima central telefônica. AMJ (Amostrador de Juntores): realiza a varredura dos sinais nos juntores da central. É responsável pela sinalização de linha dos juntores, gerando os eventos apropriados para o CJU de cada juntor da central. Os blocos TUP e ISUP formam uma extensão do AMJ, responsáveis, respectivamente, pelo Subsistema de Usuário Telefônico e pelo Subsistema de Usuário RDSI (ISUP). Ambos servem-se do MTP para a transferência de mensagens de sinalização. CTJ (Controlador de Tons nos Juntores): responsável pela sinalização audível nos juntores da central. Essa sinalização é utilizada em chamadas terminadas na central, quando se deve informar ao assinante chamador de outra central se o assinante chamado está livre, utilizando o tom de controle de chamada, ou se está ocupado, utilizando o tom de ocupado. ALR (Gerente de Alocação de Registradores): realiza a alocação de receptores e enviadores de sinais MFC para a troca de sinalização de registro entre a central ELCOM e outra central da rede. O receptor ou enviador de MFC é comutado ao juntor, através de comando do CJU. TMS (Gerente de Sinalização MFC de Saída): realiza o envio de sinais MFC para frente e a identificação de sinais de MFC para trás, de acordo com solicitação do CJU para troca de sinalização de registro com a central remota para uma chamada de saída. TME (Gerente de Sinalização MFC de Entrada): realiza a identificação de sinais MFC para frente e o envio de sinais MFC para trás, de acordo com solicitação do CJU para troca de sinalização de registro com a central remota para uma chamada de entrada. SMFC (Amostrador de Sinalização MFC): realiza a varredura dos sinais MFC recebidos em um juntor, gerando eventos para o TMS ou o TME para informar-lhes da presença, ausência ou modificação dos sinais MFC recebidos. CMI (Controlador de Enlaces Intramodulares): realiza as comutações de canais da própria unidade, via matriz de comutação intramodular. Além disso, controla a alocação de canais nos planos de comutação, para posterior comutação intermodular. CME (Controlador de Enlaces Intermodulares): responsável pelas comutações realizadas na matriz de comutação intermodular da unidade. 53

62 TAX (Controlador de Tarifação): responsável pelo controle da tarifação das chamadas originadas pelos assinantes da central ELCOM, gerando a contagem de impulsos de acordo com a classe, método e horário da chamada. CJMA (Controlador de Juntores de Máquina Anunciadora): controla as solicitações do CCO ou CCE para conexão de canais de voz (assinantes ou juntores) a um juntor da máquina anunciadora. A cada juntor de máquina anunciadora é associada uma mensagem. Dessa forma, se houver várias chamadas solicitando o anúncio de uma mesma mensagem, todas essas solicitações são atendidas simultaneamente, através da comutação unidirecional do canal do juntor da máquina anunciadora aos canais de assinantes e juntores que aguardam a mensagem solicitada. CCF (Gerente de Circuitos de Conferência): responsável pelo controle da alocação dos circuitos de conferência disponíveis na unidade da central. A alocação de um circuito de conferência é solicitada pelo CAS, quando o assinante correspondente solicita esse serviço suplementar. 54 Figura 5.2: Estrutura modular do processamento de chamadas da central ELCOM.

63 Implementação A estratégia para a implementação do ISUP na central ELCOM iniciou com a pesquisa bibliográfica do assunto, com o objetivo de conhecer o que havia de mais recente, além de obter todas as normas aplicáveis publicadas pela ITU-T e pela Telebrás. De posse desse material, o passo seguinte foi assinalar os pontos de congruência entre as normas internacionais e as brasileiras, de modo a se obter uma especificação totalmente dentro do padrão nacional e o mais próximo possível do padrão internacional. Paralelamente, procuramos alinhar as recomendações para a estrutura de hardware e software da central, o que demandou o estudo de sua estrutura, sumarizada aqui nas seções 5.1 e 5.2. As normas usadas e suas finalidades foram as seguintes: Q.761, Functional Description of the ISDN User Part of Signalling System No. 7 [14], serve como uma primeira descrição do protocolo, localizando sua finalidade e interface dentro do SS7; Q.762, General function of messages and signals of the ISDN User Part of Signalling System No. 7 [18], descreve textualmente a finalidade de cada uma das mensagens e de cada um dos parâmetros do ISUP; Q.763, Formats and codes of the ISDN User Part of Signalling System No. 7 [15], mostra como codificar e formatar os parâmetros e as mensagens do protocolo; Q.764, Signalling System No. 7 - ISDN User Part Signalling Procedures [16], descreve pormenorizadamente todo o procedimento de sinalização, incluindo em seu anexo diagramas em Linguagem de Especificação e Descrição de Circuitos; Q.767, Application of the ISDN user part of CCITT Signalling System No. 7 for international ISDN interconnections [17], reúne as características das recomendações anteriores que devem ser alcançadas para o funcionamento do protocolo na rede internacional; Prática Telebrás , Subsistema de Usuário RDSI - ISUP [30], especifica as mudanças a serem feitas no protocolo para a rede nacional. A fase seguinte consistiu na implementação propriamente dita, em linguagem C, do protocolo. Foram produzidas cerca de 12 mil linhas de código em C apenas para o ISUP, com as seguintes características: modularidade; independência de compilador; eficiência; abrangência de funções RDSI.

64 Essas características são fundamentais num projeto desse porte e que faz parte de um sistema ainda maior e com requisitos de processamento de tempo real. A implementação foi estruturada em três fases, que descreveremos a seguir Fase 1 Na primeira parte, foram escritos os módulos que tratam dos parâmetros das mensagens e das próprias mensagens do protocolo. A implementação dessa parte foi baseada em sua maior parte na recomendação Q.767 da ITU-T, embora alguns itens tenham sido desconsiderados e outros, acrescentados, de acordo com o exigido na Prática Telebrás. Também foi útil, aqui, a recomendação Q.763. Ao final desta fase, dispúnhamos de um elenco de primitivas que iriam auxiliar todo o restante da implementação. Tais primitivas facilitam o uso dos diversos parâmetros das mensagens do ISUP, além de proporcionar o empacotamento de cada mensagem com todos os seus parâmetros no formato esperado pelo MTP Fase 2 A segunda parte envolveu a codificação das máquinas de estado do protocolo, tendo como ponto de partida os diagramas em Linguagem de Especificação e Descrição de Sistemas (LEDS) 1 que constam do anexo à recomendação Q.764 da ITU-T. É importante observar que esses diagramas servem apenas como guias: detalhes mais específicos do protocolo encontram-se na descrição textual da própria recomendação Q.764, como também na recomendação Q.767 e na Prática Telebrás. Em alguns momentos, foi útil recorrer à recomendação Q.724, que é a correspondente à Q.764 para o Subsistema de Usuário Telefônico (TUP). Este foi o caso, por exemplo, da descrição do teste de continuidade, muito mais clara na recomendação TUP. Os referidos diagramas da recomendação Q.764 dividem o protocolo em três grandes blocos funcionais, cada qual com diversas máquinas de estado que desempenham funções específicas: o bloco de Controle do Procedimento de Sinalização é responsável pelos procedimentos de envio de mensagens do ISUP para o nível 3 e pela distribuição das mensagens recebidas do nível inferior para um dos outros dois blocos funcionais; o bloco de Controle do Processamento de Chamadas provê os procedimentos para o oferecimento do serviço de comutação de circuitos ao usuário do ISUP, o que inclui o controle da segmentação das mensagens e o teste de continuidade; o bloco de Controle da Supervisão de Circuitos encarrega-se dos procedimentos que possibilitam a supervisão dos circuitos, necessária para fins de manutenção ou recuperação em situações anormais, como é o caso dos diversos tipos de envio e recepção de bloqueio e desbloqueio, e as seqüências de reinício de circuitos. 1 A Linguagem de Especificação e Descrição de Sistemas foi objeto de estudo no início do projeto.

65 57 Em geral, as máquinas de cada bloco se apresentam aos pares uma para o tratamento de mensagens de entrada (ou recepção de mensagens) e outra, correspondente, para o tratamento de mensagens de saída (ou envio de mensagens). Cada máquina de estados foi implementada como um procedimento-autômato, seguindo a filosofia do software do ELCOM, e duas tarefas foram encarregadas do controle dos autômatos e dos demais controles exigidos pelo protocolo. Um procedimento-autômato é a representação numa linguagem de programação de um autômato finito, isto é, do modelo matemático de um sistema com entradas e saídas discretas. Tal sistema encontra-se sempre em uma das configurações internas ou estados possíveis, que são em número finito. Cada entrada, associada ao estado corrente, determina uma nova configuração para o sistema, ou seja, um novo estado, além de possíveis saídas. Uma nova tarefa foi incorporada ao módulo AMJ, denominada tarefa ISUP, para ser responsável pela interface entre o protocolo e os demais módulos da central, notadamente com o MTP. Como qualquer outra tarefa do programa controlador, a tarefa ISUP dispõe de uma caixa postal na qual são depositadas mensagens pelos outros módulos. Assim, indicações provenientes do MTP são enviadas como mensagens para a caixa postal do ISUP. A tarefa ISUP analisa a mensagem recebida e toca o autômato correspondente, gerando um evento adequado. Além disso, repassa a mensagem recebida para o bloco de OMS, de modo que possa haver a supervisão do protocolo. De maneira análoga, o MTP também dispõe de uma caixa postal 2, para a qual o ISUP envia as solicitações de serviço. Criamos, para isso, uma primitiva de envio de mensagem para o MTP que equivale à primitiva de solicitação MTP-Transfer: ela preenche o cabeçalho e empacota a mensagem usando as rotinas escritas na primeira fase da implementação e envia o bloco (isto é, a mensagem de sinalização) para a caixa postal do MTP, o que leva à ocorrência de um evento no nível inferior. Toda mensagem enviada para o MTP corresponde a um pedido de transferência de mensagem de sinalização e é, por isso, repassada ao bloco de OMS, para completar o ciclo de supervisão do protocolo Fase 3 A terceira parte da implementação foi dedicada à interface entre o ISUP e o processamento de chamadas do ELCOM. A tarefa AMJ, que já existia, foi adaptada para contemplar os novos eventos que surgem com o novo protocolo. Assim, o controle das temporizações ficou a cargo da tarefa AMJ, que envia um evento para a tarefa ISUP a cada temporização vencida. A tarefa ISUP, então, analisa o evento para ativar o autômato correspondente. Da mesma forma, a tarefa AMJ é a interface entre o bloco de processamento de chamadas da unidade e a tarefa ISUP: assim que a tarefa AMJ toma 2 Parte do MTP foi implementada por software e parte por hardware; a parte software do MTP foi implementada por Welter Luigi Silva e Márcio Henrique Camargos d'ávila, mestrandos do Departamento de Ciência da Computação da Universidade Federal de Minas Gerais e por Abílio Pereira de Faria Neto.

66 58 conhecimento de um evento relativo a um juntor controlado pelo ISUP, ela repassa esse evento para a tarefa ISUP. As indicações que o ISUP deve passar ao processamento de chamadas são obtidas também pelo mecanismo de envio de mensagens para caixas postais específicas Testes e Interface com Programas Acessórios Ao final das três fases de codificação, o protocolo passou por uma série de testes de laboratório, que serviram para depurar a implementação. Equipamos duas centrais com o hardware e o software do SS7 e acompanhamos as trocas de mensagens entre elas. Todo esse processo foi feito sem o auxílio de um monitor de sinais, equipamento que teria, sem dúvida, agilizado bastante o processo. A seguir, o software escrito passou por um teste conduzido pelo técnicos homologadores da Telebrás (já com o uso do monitor de sinais), que envolveu o teste de conformidade, de interfuncionamento e de interoperabilidade, obtendo o certificado de qualificação em agosto de O teste de conformidade afere a implementação quanto à correção dos procedimentos exigidos nas Recomendações da ITU-T e nas Práticas da Telebrás. O teste de interfuncionamento serve para avaliar o funcionamento correto da central numa situação em que ela opera simultaneamente com dois sistemas de sinalização, numa função de central trânsito. Assim, avalia-se se a central consegue traduzir uma sinalização qualquer de entrada em sinalização ISUP na saída e vice-versa. O teste de interoperabilidade consiste em entroncar a central objeto do teste com duas centrais de outros fabricantes usando sinalização ISUP e verificar o correto funcionamento. As rotinas de teste estão descritas na recomendação Q.784 [19] da ITU-T e seus resultados foram arquivados na Batik. Paralelamente à implementação do protocolo, integrantes da equipe de desenvolvimento do projeto conjunto Batik-DCC implementaram um novo módulo para o Centro de Supervisão Remota (CSR), que é o software de OMS da central ELCOM. A título de ilustração, mostramos na Figura 5.3 uma tela desse módulo, denominado Supervisão de Mensagens SS7. As mensagens do protocolo que foram repassadas para o bloco de OMS do programa controlador, descritas na fase 2, são enviadas por este para o equipamento de OMS, alimentando o software de supervisão. No exemplo da Figura 5.3, é mostrada uma relação de sinalização entre as centrais cujos códigos de ponto são 0 e 1. A central que supervisionava o protocolo era a de código de ponto igual a 0 e as setas da primeira coluna da janela indicam se a mensagem está saindo (>) ou entrando (<) nessa central 3. 3 Embora academicamente se utilizem os símbolos "+" e "-" para representar, respectivamente, mensagens enviadas e mensagens recebidas, optou-se, aqui, por reproduzir com fidelidade a tela de supervisão de SS7 implementada pela Batik, que usa uma simbologia comum na indústria, isto é, o símbolo ">" para representar mensagens enviadas e o símbolo "<" para representar mensagens recebidas.

67 59 Figura 5.3: A tela de supervisão de SS7 da central ELCOM Nas duas primeiras linhas da janela, uma seqüência de bloqueio de grupo é mostrada: ao receber uma mensagem de bloqueio de grupo de circuitos (CGB), há o envio da mensagem de reconhecimento correspondente (CGBA). A mensagem de bloqueio especificava como circuito inicial aquele cujo CIC é 1 e que a quantidade de circuitos a ser bloqueados era de 3, além de que se tratava de um bloqueio para manutenção. 4 As duas linhas seguintes mostram uma seqüência de bloqueio individual para o circuito de CIC igual a 8. A seguir, podemos ver a troca de mensagens para uma chamada bem sucedida. Um assinante cujo endereço é da central 0 chama um assinante da central 1. Como não há necessidade de que o prefixo do número de B seja enviado para a central destino, apenas os quatro últimos algarismos, que correspondem à seqüência 6000, são enviados na mensagem inicial de endereço (IAM). A central destino envia para trás uma mensagem de endereço completo (ACM), que informa sobre tarifação da chamada (2, chamada tarifada) e a categoria do assinante B (1, assinante comum). Quando o assinante B atende, a central destino envia uma mensagem de atendimento (ANM). A mensagem de retenção (SUS) indica que o assinante chamado repôs o monofone no gancho; como o controle da chamada está a cargo de quem chama, a chamada não é encerrada. De fato, ao retirar novamente o monofone do gancho, o assinante B instrui sua central local a enviar para trás uma mensagem de reatendimento (RES), e a chamada prossegue. Em contrapartida, a reposição do monofone no gancho pelo assinante A provoca o envio da 4 Nem todos os parâmetros das mensagens são mostrados nesta janela do programa de supervisão; outra tela do mesmo programa mostra o conteúdo das mensagens detalhadamente. Por ser demasiadamente extensa a relação de todas as mensagens com todos os seus parâmetros, não mostramos aqui um exemplo dessa tela.