contribuições para a implementação do sistema de
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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
ii
Ao engenheiro Eugênio Lopes Daher,
co-autor da implementação
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!
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.
v
Sumário
1 Introdução 1
1.1 Motivação e Objetivos .......................................................................................................... 1
1.2 Contribuições da Dissertação ................................................................................................ 2
1.3 Organização deste Trabalho .................................................................................................. 3
2 Evolução da Sinalização Telefônica 4
2.1 Contexto e Terminologia....................................................................................................... 4
2.2 Sinalização Telefônica .......................................................................................................... 6
2.3 Sinalização entre Centrais ..................................................................................................... 7
2.4 Sinalização entre Registradores ............................................................................................ 9
2.4.1 Sinais Multifreqüenciais........................................................................................... 9
2.5 Sinalização de Linha ........................................................................................................... 13
2.5.1 Conceito ................................................................................................................. 13
2.5.2 Principais Sinais ..................................................................................................... 14
2.5.3 Codificação dos Sinais de Linha ............................................................................ 16
2.6 Sinalização por Canal Comum............................................................................................ 19
3 Sistema de Sinalização Número 7 21
3.1 Conceitos Preliminares........................................................................................................ 21
3.2 A Pilha de Protocolos do SS7 ............................................................................................. 22
3.2.1 Nível 1 - MTP1 ...................................................................................................... 23
3.2.2 Nível 2 - MTP2 ...................................................................................................... 24
3.2.3 Nível 3 - MTP3 ...................................................................................................... 24
3.2.4 Nível 4 - Subsistemas de Usuários......................................................................... 25
3.2.5 A Interface entre os Níveis 3 e 4 ............................................................................ 25
3.3 Tipos, Funções e Formato das Mensagens.......................................................................... 26
4 ISUP: O Subsistema de Usuário RDSI 29
4.1 Propósito ............................................................................................................................. 29
4.2 Formato e Codificação das Mensagens ............................................................................... 29
4.3 O Protocolo ISUP do Ponto de Vista Sistêmico ................................................................. 33
4.3.1 Chamada Telefônica Simples entre Terminais Analógicos ................................... 33
4.3.2 Temporizações ....................................................................................................... 35
4.3.3 Chamada Telefônica Simples entre Terminais RDSI............................................. 35
vi
4.3.4 Retenção e Reatendimento ..................................................................................... 38
4.3.5 Supervisão de Circuitos.......................................................................................... 39
4.3.6 Outras Considerações ............................................................................................. 42
5 A Implementação do ISUP na Central ELCOM 46
5.1 Estrutura de Hardware da Central ELCOM........................................................................ 46
5.1.1 A Estrutura de Controle da Central ELCOM ......................................................... 47
5.1.2 Barramento Externo e Placas Telefônicas da Central ELCOM ............................. 48
5.2 Estrutura de Software da Central ELCOM.......................................................................... 49
5.2.1 Bloco do Sistema Básico........................................................................................ 50
5.2.2 Bloco de Iniciação e Configuração......................................................................... 51
5.2.3 Bloco de Operação, Manutenção e Supervisão (OMS).......................................... 51
5.2.4 Processamento de Chamadas ................................................................................. 51
5.3 Implementação .................................................................................................................... 55
5.3.1 Fase 1...................................................................................................................... 56
5.3.2 Fase 2...................................................................................................................... 56
5.3.3 Fase 3...................................................................................................................... 57
5.3.4 Testes e Interface com Programas Acessórios ....................................................... 58
5.3.5 Exemplo da Estruturação do Código...................................................................... 60
6 Conclusões e Perspectivas Futuras 62
Referências 64
vii
Lista de Figuras
Figura 2.1: Tipos de sinalização ..................................................................................................... 7
Figura 2.2: Exemplo de troca MFC .............................................................................................. 12
Figura 2.3: Exemplo de sinalização de linha ................................................................................ 16
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.................................................... 19
Figura 3.1: A pilha de protocolos do SS7 ..................................................................................... 23
Figura 3.2: Correspondência entre o SS7 e o Modelo de Referência OSI.................................... 23
Figura 3.3: Interface da Primitiva MTP-Transfer ................................................................... 25
Figura 3.4: Interface das outras Primitivas ................................................................................... 26
Figura 3.5: Formato de uma unidade de sinal (SU) ..................................................................... 26
Figura 4.1: Formato geral de uma mensagem do ISUP ................................................................ 30
Figura 4.2: Cabeçalho de uma mensagem ISUP........................................................................... 30
Figura 4.3: Exemplo de chamada simples entre terminais analógicos ......................................... 34
Figura 4.4: Exemplo de chamada simples entre terminais RDSI ................................................. 37
Figura 4.5: Seqüências de bloqueio e desbloqueio de circuitos.................................................... 40
Figura 4.6: Máquina de estados de um circuito (relativa a bloqueios) ......................................... 43
Figura 5.1: Arquitetura da central ELCOM .................................................................................. 47
Figura 5.2: Estrutura modular do processamento de chamadas da central ELCOM. ................... 54
Figura 5.3: A tela de supervisão de SS7 da central ELCOM........................................................ 59
Figura 5.4: A tarefa ISUP ............................................................................................................ 60
Figura 5.5: O autômato ISUP....................................................................................................... 61
viii
Lista de Tabelas
Tabela 2.1: Sinais MFC “para frente”........................................................................................... 10
Tabela 2.2: Sinais MFC “para trás” .............................................................................................. 11
Tabela 2.3: Principais sinais de linha............................................................................................ 15
Tabela 2.4: Sinais E&M pulsados................................................................................................. 18
Tabela 2.5: Sinais R2 digital ......................................................................................................... 19
Tabela 4.1: Parâmetros obrigatórios e de comprimentos fixos da mensagem IAM ...................... 32
Tabela 4.2: Parâmetros obrigatórios e de comprimentos variáveis da mensagem IAM................ 32
Tabela 4.3: Alguns dos parâmetros opcionais da mensagem IAM................................................ 32
1
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, RDSI1, 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
Capítulo
2
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.
1.2 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 encontra-
se hoje disponível comercialmente, já que a implementação obteve parecer favorável da
Telebrás.
3
• 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.
1.3 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.
4
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
assinantes1 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
Capítulo
5
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]:
• 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.
6
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.
2.2 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
7
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.
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
8
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 (300 - 3400 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.
9
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.)
2.4 Sinalização entre Registradores
2.4.1 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 (300-3400 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
10
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 2.2.
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”
11
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].
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 Necessidade de semi-supressor de eco no
destino ou enviar o primeiro algarismo enviado B-2 Linha de assinante ocupada
A-3 Preparar para a recepção de sinais do grupo B
e enviar categoria do assinante chamador 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 Enviar indicação do local do registrador
internacional de origem B-13 Reserva
A-14 Solicitar informação da necessidade de
inserção de semi-supressor de eco no destino B-14 Reserva
A-15 Congestionamento na central internacional B-15 Reserva
Tabela 2.2: Sinais MFC “para trás”
12
Figura 2.2: Exemplo de troca MFC
13
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.
2.5 Sinalização de Linha
2.5.1 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 —
14
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.
2.5.2 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.
15
Sinal Sentido Significado
Sinal de Ocupação à Informa à central à frente que o juntor em questão está sendo ocupado para
cursar uma chamada.
Sinal de Atendimento ß Informa à central de trás que o assinante chamado atendeu.
Sinal de Desligar para Trás ß Informa à central de trás que o assinante chamado desligou ou alguma
ocorrência que possa ser interpretada dessa maneira.
Sinal de Desligar para Frente à
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 ß É um sinal de reconhecimento do sinal anterior, indicando que todos os
órgãos envolvidos naquela chamada foram liberados.
Sinal de Bloqueio ß Faz com que o juntor de saída da central de trás fique bloqueado enquanto
este sinal permanecer na linha.
Sinal de Tarifação ß
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 ß É um sinal de reconhecimento do sinal de ocupação, indicando que a
ocupação do juntor foi efetuada.
Sinal de Rechamada à Informa à central à frente que a telefonista rechama o assinante chamado,
após este ter desligado.
Sinal de Desconexão Forçada ß
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 à Informa à central à frente a ocorrência de falha no equipamento de origem.
Observação:
Sentido à significa “para frente”, isto é, do juntor de saída de uma central ao juntor de entrada da central imediatamente à frente.
Analogamente, ß significa “para trás”
Tabela 2.3: Principais sinais de linha
16
Figura 2.3: Exemplo de sinalização de linha
2.5.3 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
17
associação é feita de forma a possibilitar a diferenciação dos possíveis sinais em cada fase
da chamada, conforme a Tabela 2.4.
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:
18
• 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 af e bf (forward) para os sinais para
frente e os bits ab e bb (backward) para os sinais para trás. A codificação dos sinais de linha
utilizando a sinalização R2 digital é mostrada na Tabela 2.5:
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
19
Condição da Linha Código
ou para frente para trás
Sinal correspondente af bf ab bb
Circuito livre 1 0 1 0
Sinal de ocupação 0 0 1 0
Sinal de confirmação de ocupação 0 0 1 1
Estabelecimento da chamada em progresso 0 0 1 1
Sinal de atendimento 0 0 0 1
Chamada em fase de conversação 0 0 0 1
Sinal de tarifação (apenas durante 150 +/- 30 ms) 0 0 1 1
Sinal de desligar para trás/ desconexão forçada 0 0 1 1
Sinal de desligar para frente 1 0 X 1
Sinal de confirmação de desconexão 1 0 1 0
Sinal de bloqueio 1 0 1 1
Sinal de falha 1 1 1 0
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.
(a)
Voz e Sinalização
Voz
Sinalização SS7
Ponto desinalização SS7
Central
(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
20
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.
21
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 usuário1, 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.
Capítulo
22
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:
• 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].
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 SS7.
3.2.1 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
24
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.
3.2.2 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.
3.2.3 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.
25
3.2.4 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.
3.2.5 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.
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.
FFIB
BIB
FBSNLI FSNCARGACK
8 2 1 1 876 78 × n, 0 ≤ n ≤ 273Número de bits 16
Figura 3.5: Formato de uma unidade de sinal (SU)
27
O campo F é um octeto delimitador codificado com o padrão 01111110 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:
• 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.
28
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.
29
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 SS7.
4.2 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.
Capítulo
30
Figura 4.1: Formato geral de uma mensagem do ISUP
Rótu lo deEncam inham en to
SLSCIC DPCO PC
4 4Núm ero de b its 12 1414 Figura 4.2: Cabeçalho de uma mensagem ISUP
8 7 6 5 4 3 2 1
Rótulo de encaminhamento
Código de identificação de circuitoCódigo de tipo de mensagem
Parâmetro obrigatório A
...
Parâmetro obrigatório FPonteiro para o parâmetro M
...Ponteiro para o parâmetro P
Ponteiro para o início da parte opcionalIndicador de comprimento do parâmetro M
Parâmetro M
...
Indicador de comprimento do parâmetro P
Parâmetro P
Nome do parâmetro = XIndicador de comprimento do parâmetro X
Parâmetro X
...
Nome do parâmetro = ZIndicador de comprimento do parâmetro Z
Parâmetro Z
Campo fim de parâmetros opcionais
Parte fixaobrigatória
Parte variávelobrigatória
Ordem de transmissão de bits
Ordem de transmissãode octetos
Parte opcional
31
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:
• 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
32
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).
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.
33
4.3 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.
4.3.1 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.
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
35
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.
4.3.2 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 T5.
4.3.3 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
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.
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
38
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.
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.
4.3.4 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
39
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 T6.
4.3.5 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
40
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.
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
41
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
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.
4.3.6 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.
43
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.
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
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.
45
• 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.
46
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
Capítulo
47
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.
ASSINANTES JUNTORES AUXILIAR
PLANOS DECOMUTAÇÃO
12
12
1
1
16 1 4
16 1 4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Sinc.Mestre
#1
Matriz
Intra
Modular
Matriz
Intra
Modular
ASSINANTES JUNTORES AUXILIAR
CPUCPUOMS
LAN
N
Sinc.
# 2
CPU
CPU
#2#3
SM
Barramento de Controle
Barramento de Voz/Sincronismo
. . . . . . . .
. . . . . . . . 1
Figura 5.1: Arquitetura da central ELCOM
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].
5.1.1 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.
48
5.1.2 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
49
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.
5.2 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 80386 (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].
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.
5.2.1 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
51
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].
5.2.2 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.
5.2.3 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.
5.2.4 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
52
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.
• 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
53
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.
54
• 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.
Figura 5.2: Estrutura modular do processamento de chamadas da central ELCOM.
55
5.3 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 220-250-732, 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.
56
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.
5.3.1 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.
5.3.2 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.
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 postal2, 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.
5.3.3 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.
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.
5.3.4 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
1997.
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 central3.
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.
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 531-7000 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.
60
mensagem de liberação (REL) para frente (com valor de causa 16, liberação normal), que é
reconhecida pela mensagem de liberação completa (RLC).
Em seguida ocorrem uma seqüência de desbloqueio individual do circuito 8 e uma
seqüência de desbloqueio de grupo de circuitos, iniciando no circuito 1 e compreendendo 3
circuitos.
Por fim, uma tentativa de chamada para um assinante que estava ocupado leva à liberação
mediante o envio da mensagem de liberação de circuito com causa 17 (assinante chamado
ocupado).
5.3.5 Exemplo da Estruturação do Código
Descreveremos a seguir de forma simplificada a estrutura de programação usada para
controlar as diversas máquinas de estado do ISUP. Detalhes foram omitidos com o objetivo de
tornar a exposição mais didática.
/*
* Tarefa Controladora do ISUP
*/
void isup( int inst ) {
/* mensagem recebida */
TIPO_MENSAGEM msg_rx;
/* inicializa variaveis internas */
ini_isup();
/* corpo da tarefa */
while (TRUE) {
/* aguarda mensagem */
t_recebe( cxp_isup, msg_rx );
/* ativa automato */
automato_isup( isup, msg_rx );
}
}
Figura 5.4: A tarefa ISUP
O trecho de código da Figura 5.4 reflete a tarefa ISUP, que consiste de um laço infinito,
dentro do qual a tarefa aguarda a chegada de mensagens. As mensagens chegam numa caixa
postal privativa do ISUP, a cxp_isup, e representam eventos diversos da central, como, por
exemplo, o vencimento de uma temporização. Assim que uma mensagem chega, a tarefa ISUP
dispara o autômato ISUP, passando a mensagem recebida e a estrutura de dados apropriada,
voltando a esperar pela chegada de mensagens/eventos.
61
Quando disparado, o autômato ISUP (mostrado no pseudo trecho de código da Figura 5.5,
abaixo), chama o procedimento correspondente ao estado em que o sistema se encontra. Assim,
se o sistema se encontra no ESTADO_I, o procedimento p_estado_i será chamado. O
procedimento p_estado_i trata todas as entradas possíveis do sistema para o ESTADO_I,
provocando a transição de estado (quando for o caso) e atualizando apropriadamente as estruturas
de dados.
De fato, como assinalamos na seção anterior, foram implementadas diversas máquinas de
estado, tais como são definidas pelas recomendações da ITU-T. Naturalmente, portanto, o código
real é bastante mais abrangente do que os trechos mostrados acima. Contudo, a mesma
estruturação do código foi usada.
/*
* Autômato do ISUP
*/
void automato_isup( struct TIPO_ISUP * isup,
char * msg_rx ) {
switch (isup->estado) {
case ESTADO_1:
p_estado_1( isup, msg_rx );
break;
case ESTADO_2:
p_estado_2( isup, msg_rx );
break;
...
case ESTADO_N:
p_estado_n( isup, msg_rx );
break;
}
}
Figura 5.5: O autômato ISUP
62
6
Conclusões e Perspectivas Futuras
O sistema de sinalização da rede telefônica usado hoje em todo o mundo chama-se
Sistema de Sinalização Número 7 (SS7) e é padronizado internacionalmente pela União
Internacional de Telecomunicações (ITU). O SS7 define uma arquitetura de rede em quatro níveis
e o protocolo de nível 4, objeto deste trabalho, que serve às aplicações da Rede Digital de
Serviços Integrados (RDSI, ou, em inglês, ISDN), é denominado Subsistema de Usuário RDSI
(ISUP, ISDN User Part).
Um resultado alcançado por este trabalho foi a implementação do ISUP em uma central
telefônica comercial. Pelo fato de ser ele um protocolo de aplicação no processamento de
chamadas das redes telefônicas, foi necessário adquirir um conhecimento que extrapola a área da
computação e que, por isso mesmo, até então não existia no Departamento de Ciência da
Computação da UFMG.
O trabalho envolveu o estudo do Sistema de Sinalização Número 7 e da arquitetura e do
software da central ELCOM, fabricada pela Batik Equipamentos S/A, para que a implementação
fosse concebida. A partir dessa concepção, o código foi escrito, integrado e validado junto ao
software da central, que é um sistema multi-tarefa, distribuído, de tempo real e com mecanismos
de tolerância a falhas.
A central operando com o software resultante dessa implementação recebeu o Atestado de
Qualificação Telebrás emitido pela Telebrás em agosto de 1997. Esse atestado é o produto de três
meses de testes executados pelos técnicos homologadores da Telebrás, divididos em três
categorias: conformidade, interfuncionamento e interoperabilidade.
A obtenção desse atestado permitiu à Batik vender e implantar a central ELCOM com o
Sistema de Sinalização Número 7 na rede nacional de telecomunicações operada pelas empresas
do Grupo Telebrás. A importância disso é ainda maior se considerarmos que a Telebrás acena
com a possibilidade de adotar o ISUP como padrão para a Rede Nacional de Telefonia [32],
objetivando alinhar a rede brasileira à rede internacional, que tem no SS7 um padrão consolidado.
Além disso, poucos fabricantes no mundo todo dispõem, hoje, do ISUP implementado em suas
centrais.
Capítulo
63
O ISUP é pré-requisito para que a central ELCOM possa dispor de características da
RDSI. A implementação do ISUP, portanto, permitiu que o projeto de desenvolvimento da
interface RDSI para a central ELCOM fosse iniciado, estando hoje já em fase de conclusão.
Outro trabalho que pode advir desta implementação do ISUP diz respeito à integração da
rede SS7 com novas tecnologias, sobretudo a ATM. Espera-se que haja o surgimento de uma
nova rede baseada no ATM e algum tipo de meio físico, com uma camada de adaptação ao ATM
especial chamada SAAL (Signalling ATM Adaptation Layer), sobre a qual se colocarão os
protocolos MTP e ISUP devidamente adaptados [5]. Pela metodologia de desenvolvimento
adotada, a atual implementação do ISUP está perfeitamente apta a acomodar as mudanças
impostas por essa nova tecnologia.
Desde o início do projeto, deparamo-nos com a falta de literatura específica que abordasse
de maneira didática o SS7. Este texto pretende, pois, suprir de alguma forma essa lacuna. Uma
outra dificuldade foi encontrada na fase de implementação, quando não dispúnhamos de um
monitor de sinais — o equipamento (importado), previsto para ser usado durante todo o processo
de desenvolvimento, demorou muito mais do que o razoável para chegar ao Brasil, tendo sido
usado apenas na fase final de testes. Não resta dúvida de que, se tivéssemos usado o monitor de
sinais desde o início, a implementação do protocolo teria se dado muito mais rapidamente.
64
Referências
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Prentice-Hall, 1990.
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[11] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.702 —
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[12] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.703 —
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[14] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.761 — Func-
tional Description of the ISDN User Part of Signalling System No. 7. Helsinki, 1993. 9 p.
[15] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.763 — Formats
and Codes of the ISDN User Part of Signalling System No. 7. Helsinki, 1993. 111 p.
[16] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.764 — Signal-
ling System No. 7 — ISDN User Part Signalling Procedures. Helsinki, 1993. 143 p.
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[17] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.767 — Applica-
tion of the ISDN User Part of CCITT Signalling System No. 7 for International ISDN In-
terconnections. Helsinki, 1993. 271 p.
[18] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.762 — General
Function of Messages and Signals of the ISDN User Part of Signalling System No. 7.
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[19] ITU-T — Telecommunication Standardization Sector of ITU, Genebra. Q.784 — ISUP
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[26] TELEBRÁS - Departamento de Engenharia, Brasília. Prática 210-110-702 —
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Terrestre. Brasília, Abril, 1996. 28 p.
[27] TELEBRÁS - Departamento de Engenharia, Brasília. Prática 210-110-706 — Protocolos
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[28] TELEBRÁS - Departamento de Engenharia, Brasília. Prática 210-110-703 —
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[29] TELEBRÁS - Departamento de Engenharia, Brasília. Prática 220-250-713 —
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[30] TELEBRÁS - Departamento de Engenharia, Brasília. Prática 220-250-732 — Subsistema
de Usuário RDSI - ISUP. Brasília, Agosto, 1996. 10 p.
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Especificação Geral — Central CPA-T de Pequeno e Médio Portes. Brasília, Agosto,
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[32] TELEBRÁS - Departamento de Planejamento e Engenharia, Brasília. Diretriz DD 198 —
Rede Nacional de Sinalização por Canal Comum. Brasília, Novembro, 1994. 9 p.
66
[33] TELEBRÁS - Departamento de Planejamento Técnico, Brasília. Prática 210-110-700 —
Princípios e Critérios para Elaboração de Plano de Encaminhamento de Chamadas
Telefônicas Automáticas e Semi-Automáticas para a Transição da Rede Analógica para a
Rede Digital. Brasília, Maio, 1992. 26 p.
[34] TELEBRÁS - IT, Brasília. Prática 210-110-701 — Numeração Telefônica. Brasília, Maio,
1984. 6 p.