Implementation and management of software for data communication networks with OSI and CCS7 models

Abstract

Günümüzde bilgisayarların yaygın olarak kullanılması birçok iletişim ağının doğmasına neden olmuştur. Uluslararası Standartlar Organizasyonu (ISO- International Standarts Organization) sistemdeki aşırı çeşitliliği engellemek üzere ortak bir model önermiştir. Bu model OSI (Öpen Systems Interconnection) olarak anılır. OSI modeli, yedi katmandan oluşan ve herbiri birbirinden bağımsız işlev gören bir yapıyı önerir. Böylece tasarım kolaylaştığı gibi, katmanlar arasındaki protokollerle tanımlanan iletişim, sistemin farklı kullanıcılar tarafından dahi aynı temel fonksiyonlarla işlemesini ve ortak bir iletişim ağının tanımlanmasını mümkün kılar. OSI modeli, günümüzün sayısal bilgisayarlardan oluşan telekomünikasyon ağları için de güzel bir model teşkil etmektedir. Sayısal santrallarda bilgisayar teknolojisinin tüm olanakları kullanıldığından ve santralların işlevinde büyük ölçüde üzerlerindeki yazılımın önemi olduğundan, OSI modeli sayısal telekomünikasyon ağlarında kolayca kullanılabilir. Böylece, telekomünikasyon ağları için OSl'yi temel alan ve CCS7 (Common Channel Signalling No7: Ortak Kanal Haberleşmesi-Numara 7) olarak anılan bir sistem geliştirilmiştir. Bu çalışmada OSI modeli ve CCS7 modeli karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve CCS7 modelinin ele alınan sayısal santralda nasıl işlev gördüğü irdelenmiştir. Sistem için yeni, lojik bir şebeke önerilerek bu şebekenin yazılımı gerçekleştirilmiştir. Tez, şu ana başlıklar altında toplanmıştır: - Bilgisayar Ağları Mimarisi -OSI -CCS7 - OSI ve CCS7 ilişkisi - Katman 3- Mesaj Transfer Bölümü için yazılım - Yeni bir lojik şebekenin tanıtılması - Yazılım Proje Yönetimi IX Bölüm 2'de bilgisayar ağları mimarisi incelenmiştir. Modern bilgisayar ağları katmanlardan oluşur. Buradaki amaç tasarımı karmaşık olmaktan kurtarmak için herbir katmanı birbirinden bağımsız yapmaktır. Lojik olarak Bilgisayar-A'daki her katman, Bilgisayar-B'deki kendine karşı düşen katmanla haberleşir. Fiziksel olarak ise, gerçek iletişim en düşük katmanın altındaki fiziksel iletişim ortamıyla yapılır. Modern bilgisayar ağlarında yedi katmandan oluşan ve OSI olarak anılan model geliştirilmiştir. Telekomünikasyon ağlarında ise OSl'ye dayanan CCS7 modeli önerilmiştir. Bölüm 3'de OSI modeli tanıtılmıştır. OSI modeli yedi bağımsız katmandan oluşur. - Fiziksel katman - Veri katmanı - Şebeke katmanı - Taşıma katmanı - Bölüm katmanı - Presentasyon katmanı - Uygulama katmanı Bu katmanların işlevleri bölüm 3'de ayrıntılı olarak verilmiştir. Bölüm 4.de OSI modeline dayanan ve telekomünikasyon ağları için önerilmiş olan CCS7 modeli tanıtılmaktadır. CCS7 yapısındaki veri iletişimi, temel çağrı işaretleşmesi yanında, veri tabanı erişimi gibi geliştirilmiş özelliklere sahiptir. CCS7 iletişiminde çağrıya ilişkin kontrol işaretleşmesi konuşma kanalı üzerinden değil, sadece işaretleşmeye ayrılmış ayrı bir kanal üzerinden yapılır. Böylece düğümler arasında ayrı bir kanal üzerinde veri iletişimi yapılır; oysa konvensiyonel işaretleşmede çağrıya ilişkin işaretleşme konuşma kanalı üzeride çoğullanarak kullanılmaktadır. Bu özelliğiyle CCS7 veri tabanı erişimi gibi yeni yeteneklere sahip olabilmiştir. Bölüm 4'de CCS7 ve mimarinin yapıtaşları incelenmiş, CCS7 katmanlarının OSI katmanlarına benzerliği vurgulanmıştır. Bölüm 5'de OSI ve CCS7 modelleri karşılaştırılmıştır. Her iki modelde de 1-2-3 katmanlarının birebir aynı özelliklere ve aynı lojik yapıya sahip olduğu görülür. Katman 3, CCS7 mimarisinde Mesaj Transfer Bölümü olarak adlandırılmıştır. Tezde, Mesaj Transfer Bölümü ve Mimarisi ayrıntılı olarak incelenmiş ve bu bölüm için yeni bir lojik şebeke önerilerek ilgili yazılım tasarlanmıştır. Bölüm 6'da Mesaj, Transfer Bölümü için önerilen şebekenin tasarlanması ele alınmıştır. Yeni şebekenin yönlendirme biriminin varolan birimlerden farklı ve daha geniş tutulması önerilmiştir. Bunu gerçekleştirebilmek için Katman 3'e ilişkin tüm mesaj formatlannın değiştirilmesi ve yazılımda bu mesajları gerçekleyen prosedürlerin yeni birime göre tasarlanması gerekmektedir. Böylelikle sistem önerilen şebeke üzerinden gelen mesajları doğru değerlendirebilir ve gönderilecek olan mesajlarda ise yeni şebekeden gönderilecek şekilde yönlendirme birimini düzenleyecektir. Mesaj Transfer Bölümü OSI katmanlarının ilk üçüne karşı düşmektedir ve CCS7 yapısı içindeki işlevleri CCITT standartlarıyla belirlenmiştir. Mesaj Transfer Bölümünün işlevleri şu ana başlıklar altında toplanabilir: 1- Katman 1 ve Katman 2: İşaretleşme hattı: Bu katmanlar verinin transmisyonuna ilişkin fiziksel ortamı sağlar ve transmisyon esnasında doğabilecek hataları düzeltmekten, bit dizilerinin doğruluğundan sorumludur. Oldukça düşük seviyede yer alırlar. 2- Katman 3: İşaretleşme Şebekesi Fonksiyonları Lojik şebekenin güvenilir olarak işlemesini sağlayan katmandır. Bir üstündeki dördüncü katmanda yeralan kullanıcıların (TUP, ISDN gibi) lojik şebekeden bağımsız olarak işlemesine olanak verir. Katman 3'ün fonksiyonları iki grupta toplanır. a- İşaretleşme Mesajlarının İşlenmesi - Mesaj Yönlendirme - Mesaj Ayırdetme - Mesaj Dağıtımı b- İşaretleşme Şebekesinin Yönetimi - İşaretleşme Trafiğinin Yönetimi - İşaretleşme Hattının Yönetimi - İşaretleşmenin Yönlendirilmesi Bu çalışmada, önerilen yeni şebeke için Mesaj Transfer Bölümünün bahsedilen işlevlerinin yazılımı genişletilecektir. Belirtilen fonksiyonlar, sistemde yazılım olarak prosedürlerle gerçekleştirilmektedir. Bu prosedürler yeni şebekeyi tanıyacak ve yeni şebekenin işaretleşme formatındaki mesajlarla işlevini yürütecek şekilde yeniden tasarlanacaktır. XI Yeni lojik şebekenin tasarımı, sistemde varolan yazılımın yeni tanımlarla genişletilmesiyle gerçeklenir. Yazılım şu ana başlıklar altında toplanmıştır: - Temel tip tanımlamaları, hizmet programları ve değişkenlerin tanıtılması - Sistem tablolarının yeni şebeke için doldurulması ve ilgili yazılımın genişletilmesi. - Katman 3 fonksiyonlarından dağıtım, ayırdetme ve yönlendirme, fonksiyonlarının yazılımının yeni şebeke için genişletilmesi. - Katman 3 Şebeke yönetim fonksiyonu altındaki prosedürlerin yeni şebeke için genişletilmesi ve mesaj formatlarının yeniden uyarlanması. - Test Yazılımının yeni mesaj formatı ve şebeke için geliştirilmesi. Yeni mesaj oluşturan mesajları, mesajları görüntüleyen, istenen bir hat üzerinden gönderilmesini sağlayan ya da mesajın yutulmasını sağlayan prosedürler yeni şebekenin test edilmesini sağlayacaktır. Bölüm 7'de, önerilen yeni lojik şebekenin yazılımının gerçekleştirilmesi ele alınmıştır. Mesaj yönlendirme fonksiyonu, mesaj ayırdetme fonksiyonu (gelen mesajın ilgili düğüm için olup olmadığını belirler), mesaj dağıtım fonksiyonu (gelen mesajı bir üst katmana yönlendirir) yeni şebeke üzerinden gelecek ve gönderilecek mesajlar için yazılım olarak geliştirilecektir. Ek bölümlerinde önerilen şebekeye ilişkin sistem tablolarının doldurulması örnek olarak verilmiştir. Bu tabloların yazılımı da tasarım çerçevesinde değiştirilmiştir. Önerilen şebeke üzerindeki mesajları izlemek üzere sistemde varolan test yazılımı da değiştirilmiştir. Böylece yeni şebeke üzerindeki mesaj alışverişi izlenecektir. Bölüm 8'de örnek alınan sistemdeki yazılım yönetimi incelenmiştir. Yazılım, modüler bir yapıya sahiptir. Modüller değişik fonksiyonları gerçeklemek üzere, belirli ilişkiler çerçevesinde biraraya getirilir. Böylece istenen fonksiyonlara ilişkin modüller biraraya getirilerek paketler oluşturulr. Tüm yazılım için bir yazılım kütüphanesi mevcuttur ve modüllere ilişkin bilgiler burada elde edilir. İstenen modüller paketlenerek yük oluşturulur ve santrale yüklenir. xu Böylelikle aynı santral üzerinde değişik fonksiyonlar elde edilir. Önerilmiş olan şebeke belirtilen proje yönetim esaslarına göre gerçeklenmiştir. Sonuç olarak, modern bir sayısal telekomünikasyon şebekesi yeni bir lojik şebekeyi kabul ederecek şekilde gerçekleştirilmiş, ilgili yazılım modüler yapıda tasarlanarak, sistemdeki varolan diğer lojik şebekeleri etkilemeden işlev görecek şekilde yazılım geliştirme yöntemleri kullanılarak tasarlanmıştır.

This thesis has been devoted to investigate one of the recent innovations in telecommunications area; CCS7 Signalling System, understand its concepts, compare it with the OSI model and examine how such a system is applied on a digital network by the help of computer technology. The network architecture of CCS7 is compared with the recommendations of OSI and the design of the layer 3 is enhanced by suggesting a new network type and message label to be used. Areas of the software where the network type is created is updated and thus the structure of the system is examined. CCS signalling protocol is a form of data communication in which all information is transferred in labelled messages. Since all information is transferred independently of the telephone channels, it is possible to transfer all kinds of information via the signalling channel, and to route the signalling in different ways through the system, depending on line conditions. CCS No. 7 has been designed to provide different user groups with their own sets of messages. This makes it easy to implement new messages for one user group without affecting other user groups in the system. This capability of the system is emphasises in the thesis and by creating a new network type and message label, the software development phase of a computer controlled switch is given. This thesis mentions about network architecture in data communications, signalling protocols, CCS7 principles, layers and concepts; and their correspondence to OSI layers. After the general building blocks of the CCS7 system is introduced, networking structure using a CCS system is given. The software product management strategy of the computer controlled switch is given to illustrate how different requirements are fulfilled on the system.