Mobilność w sieciach ISDN

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
MMA ISDN
E1
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).
4
3
Baza numerów
publicznych i
systemowych
2
1
5
MMA ISDN
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.