Paweł Kaniewski Miłosz Śliwka Propozycja nowej usługi w sieci ISDN kierowanie połączeń do abonenta o zmiennej lokalizacji 1 Wstęp ISDN jest powszechnie wykorzystywanym standardem zarówno w systemach telefonii publicznej jak i w systemach dedykowanych zastosowaniom specjalnym. Swoją popularność zawdzięcza zaimplementowanemu w nim szerokiemu wachlarzowi usług stanowiących o jego elastyczności i uniwersalności. Nie bez znaczenia jest także możliwość gwarantowania jakości usług w sieci rozległej. W prezentowanym artykule zaproponowano nową usługę rozszerzającą właściwości funkcjonalne standardu, która może być zastosowana w systemach łączności wojskowej i służb bezpieczeństwa publicznego. Będzie ona przydatna w sytuacjach gdy jednym z zasadniczych wymagań jest zapewnienie usługi telefonicznej abonentowi dokonującemu licznych przemieszczeń w trakcie funkcjonowania w systemie. Proponowaną usługą spełniającą powyższy warunek jest mobilność abonenta. 2 Opis problemu W tradycyjnych systemach telefonicznych wywołania przychodzące do określonego abonenta są kierowane do jednego terminala. Zmieniając lokalizację abonent traci możliwość odbierania połączeń, a w niektórych systemach również ich inicjowania.
W systemach wojskowych istnieje ograniczona mobilność polegająca na możliwości przemieszczania się grupy abonentów wraz z obsługującym ich węzłem łączności. Nowe wyzwania stojące przed współczesnymi systemami dowodzenia i łączności wymagają odejścia od koncepcji klasycznych, w których istniał podział na abonentów mobilnych (korzystających ze środków radiowych) i pozostałych, w środowisku wojskowym niekiedy nazywanych stacjonarnymi. Poziom manewrowości w obecnie prowadzonych działaniach bardzo często uniemożliwia przeprowadzenie etapu planowania łączności, określenia z odpowiednim wyprzedzeniem rejonów rozwinięcia stanowisk dowodzenia i węzłów łączności, a zatem i topologii sieci. W takiej sytuacji najbardziej pożądanym rozwiązaniem są sieci samoorganizujące się, w których system dowodzenia działa niezależnie od planowanej organizacji warstwy komunikacyjnej, czyli od systemu łączności. Wszyscy abonenci takiego systemu, niezależnie od technologii, jaką wykorzystują podczas dostępu do usług, traktowani są jako abonenci mobilni. Powyższe fakty uzasadniają zainteresowanie środowisk badawczych związanych z łącznością wojskową rozwojem mobilności abonentów w systemie ISDN. Wśród standardowych usług implementowanych w centralach ISDN znajduje się usługa pokrewna do proponowanej w artykule. Jej działanie polega na zapewnieniu możliwości automatycznego przekierowania połączenia na wskazany numer terminala (mobilność terminala). W systemach militarnych usługa ta okazuje się niewystarczająca ze względów niezawodnościowych oraz niedostosowania do realiów wykorzystania systemów łączności w wojsku. Dane o lokalizacji określonego abonenta są gromadzone w jego centrali macierzystej. Dopiero stamtąd następuje przekierowanie wywołania do lokalizacji docelowej. Skutkuje to zbyt dużą wrażliwością systemu na uszkodzenia czy zniszczenia central oraz na ich brak dostępności w wyniku dezintegracji sieci lub okresowej zmiany jej topologii. W takiej sytuacji informacja o kierunkach przekierowań jest niedostępna lub nawet trwale tracona.
Proponowane przez autorów rozwiązanie zakłada istnienie odpowiednio zabezpieczonej bazy danych relokowanych abonentów i dynamiczne jej odtwarzanie w sytuacjach krytycznych. Innym mankamentem standardowej usługi jest konieczność wskazywania lokalizacji docelowej przez abonenta wyłącznie ze swojego macierzystego terminala. Ponadto, w celu wprowadzenia odpowiednich danych do przekierowania wywołań, abonent musi znać numer abonencki terminala, przy którym będzie przebywać. Fakty te powodują, że w istotny sposób są ograniczone możliwości jego dynamicznej relokacji w ramach systemu. Opisywana w artykule nowa usługa jest oparta na mechanizmie rejestracji abonentów w systemie, co eliminuje zidentyfikowane powyżej mankamenty. 3 Podstawowe pojęcia Pojęcie mobilności abonenta w systemie ISDN i sposób implementacji tej właściwości systemu można poglądowo wyjaśnić na podstawie rysunku (Rysunek 1). W tym celu należy przedtem wprowadzić dwa kluczowe pojęcia: 1. publiczny numer abonencki stały identyfikator użytkownika w systemie (numer przydzielony każdemu abonentowi tego systemu), 2. numer systemowy numer urządzenia końcowego systemu telefonii ISDN. Usługa w wariancie proponowanym przez autorów polega na wykorzystaniu pokazanej na rysunku (Rysunek 1) bazy numerów publicznych i systemowych. Dzięki temu następuje uniezależnienie abonenta od jego macierzystej centrali, co zostało szerzej omówione w rozdziale 2.
Baza numerów publicznych i systemowych MMA ISDN E1 MMA ISDN E1 Centrala ISDN Centrala ISDN Rysunek 1. Fragment systemu ISDN z urządzeniami zapewniającymi mobilność abonenta Istotnym momentem pracy systemu jest proces rejestracji użytkownika. Podczas tej procedury użytkownik (w celu uproszczenia obsługi systemu możliwe jest wykonanie rejestracji przez przystosowany terminal) wprowadza numer systemowy urządzenia końcowego, w pobliżu którego aktualnie przebywa. Innymi słowy dokonuje przyporządkowania odpowiedniego numeru systemowego do swojego publicznego numeru abonenckiego. Od tej chwili wszystkie połączenia wykonywane na jego publiczny numer abonencki będą automatycznie kierowanie na skojarzony numer systemowy terminala. Na rysunku (Rysunek 1) pokazane są elementy systemu ISDN, które są konieczne do realizacji mobilności. Przede wszystkim jest wymagana współpraca central ISDN ze specjalizowaną bazą danych, skąd pobierana jest informacja o przyporządkowaniu numerów abonenckich do systemowych. Taka baza danych, została pokazana na rysunku (Rysunek 1) i oznaczona jako Baza numerów publicznych i systemowych. Urządzeniem stanowiącym interfejs pomiędzy tymi obiektami jest Moduł Mobilności Abonenta ISDN (MMA ISDN).
4 Procedury realizacji usług 4.1 Wprowadzenie Baza danych jest ze swej natury elementem biernym, zatem nie może wykonywać jakichkolwiek akcji, co powoduje, że w celu wysłania komendy przekierowania do centrali, konieczne jest dodatkowe urządzenie fizycznie włączone pomiędzy centralę ISDN a bazę danych. Takie urządzenie to wspomniany wcześniej i pokazany na rysunku (Rysunek 1) MMA ISDN. Z punktu widzenia centrali jest on traktowany jako jeden z abonentów, na którego numer są wstępnie przekierowywane wszystkie lokalne wywołania. 4.2 Proces rejestracji W celu realizacji rejestracji użytkownik (lub terminal) wybiera ustalony numer ISDN usługi rejestracji, co powoduje uruchomienie zaimplementowanego w MMA ISDN automatu żądającego podania kolejno numeru publicznego abonenta oraz jego osobistego kodu zabezpieczającego PIN. Po weryfikacji tych danych MMA dokonuje samodzielnej identyfikacji numeru systemowego terminala jakim aktualnie posługuje się abonent wywołujący usługę rejestracji. Dane te są wystarczające aby dokonać nowego wpisu lub modyfikacji starego (w przypadku przerejestrowania) w Bazie numerów publicznych i systemowych. 4.3 Przekierowanie połączenia Proces przekierowania połączenia został zobrazowany na rysunku (Rysunek 2).
2 Baza numerów publicznych i systemowych 3 4 5 MMA ISDN 1 Centrala ISDN 6 Rysunek 2. Realizacja procesu przekierowania W pierwszym kroku tej procedury abonent wybiera numer publiczny wywoływanego abonenta co powoduje realizację połączenia z MMA ISDN (2). Urządzenie wysyła zapytanie do Bazy numerów publicznych i systemowych o skojarzony z numerem publicznym numer systemowy (3). Po otrzymaniu odpowiedzi (4) dokonuje wysłania do centrali żądania zestawienia połączenia pomiędzy odczytanym z bazy danych numerem systemowym a numerem systemowym abonenta wywołującego (5). 5 Zakończenie Analiza oferty poszczególnych producentów profesjonalnego sprzętu elektronicznego i telekomunikacyjnego wykazała dość wąski segment produktów, które mogłyby posłużyć konstrukcji opisywanego urządzenia. Niemniej jednak istnieje możliwość realizacji opisywanego projektu w oparciu o komputer wykonany w technologii CompactPCI, co powoduje relatywnie prostą implementację funkcji, którą ma realizować MMA ISDN. W celu określenia wydajności opisywanego systemu zostało opracowane oprogramowanie mające na celu oszacowanie jego skuteczności. Badania symulacyjne wykonane za pomocą
tego programu potwierdziły wysoką efektywność procesów przekierowania połączeń nawet dla niewielkiej liczby kanałów obsługiwanych przez MMA ISDN. Pewien problem może stanowić relatywnie długi czas trwania procedury rejestracji, który ujawnia się w przypadku pracy w systemach łączności obsługujących dużą liczbę abonentów (kilka tysięcy). Problem ten powinien być rozwiązywany poprzez stosowanie liczby kanałów obsługiwanych przez MMA ISDN odpowiednio dużej w stosunku do wielkości współpracującej centrali.