(SCOMS)

Projektin tavoitteena on kehittää hybridi-kytkinlaitetekniikka, joka pystyy kytkemään samanaikaisesti sekä 64 kbit/s- että solupohjaista ATM-liikennettä ja jolla on täydellinen ohjelmallinen konfiguroitavuus. Kytkinkonsepti perustuu VTT:llä kehitettyyn FSR-tekniikkaan. Projektissa FSR:stä kehitetään hybridi-kytkentäkonsepti ja siihen ohjelmistot 64k- ja ATM-liikenteen ohjaamiseen ja kytkemiseen. Lisäksi kehitetään ATM-liitäntöjä (esim. ADSL ja PDH/E1) sekä digitaalisia televerkkoliitäntöjä (esim. PDH/E1 ja nx64 kbit/s).

Projekti jakaantuu kahteen osa-alueeseen jossa hardware ratkaisut kehittää VTT ja ohjelmistot TKK. Seuraavassa esitellään SCOMS-projektin ohjelmistot eli TKK:n osuus projektista.

Työntekijät

Projektissa olevat TKK:n tutkimusapulaiset ovat jakaantuneet Lappeenrantaan ja Helsinkiin. Henkilöt ja heidän yhteystiedot on lueteltu taulukossa 1.

Taulukko 1. Tutkimusapulaiset ja yhteystiedot 1.2.1999

Projektin julkaisut

 Perustana oleva Tove-ohjelmistoarkkitehtuuri

Tove-projektin tuloksena syntyvä CORBA:n avulla hajautettu ATM-kytkimen ohjausohjelmisto tulee olemaan myös SCOMS-ohjelmiston runko. Ohjelmiston hajautettu rakenne mahdollistaa uuden toiminnallisuuden lisäämisen verraten helposti ja jo Tove-projektissa on pyritty ottamaan huomioon SCOMSin tuomia vaatimuksia. Tämän ansiosta Toven ohjelmisto soveltuu käyttöön sellaisenaan ja SCOMSissa voidaan keskittyä lisäämään uutta toiminnallisuutta ja uusia protokollakokonaisuuksia ilman että olemassaolevaa koodia tarvitsee muokata merkittävästi. Ohjelmisto on hajautettu CORBAn välityksellä eri toimintoja suorittaviin moduleihin. Modulit voivat sijaita fyysisesti eri koneissa.

Kuva 1 Tove-ohjelmiston arkkitehtuuri

TOVE-projektin modulit

Seuraavassa kuvataan tarkemmin jokaisen modulin merkitystä ja toimintaa. Osa moduleista on vielä toteutukseltaan keskeneräisiä, ja niiden kehitystä jatketaan SCOMS:ssa. Kaikki modulit tulevat kuitenkin kuulumaan SCOMS-arkkitehtuuriin.

• MAIN sisältää ohjausohjelmiston tärkeimmät osat eli signalointiprotokollapinot, yhteydenmuodostuksen ohjauksen (CC, Call Control), sekä hallintatietokannan (MIB, Management Information Base). Ulospäin moduli tarjoaa verkonhallintarajapinnan (NM), jota käyttävät sekä SNMP- ja ILMI-hallintamodulit että käyttöliittymämoduli (GUI). Modulin ydin ovat protokollapinot sekä niitä suorittava projektin aikana kehitetty oliopohjainen protokollien kehitys- ja suoritusympäristö (OVOPS++). OVOPS++ huolehtii eri protokollainstanssien skeduloinnista ja viestien välittämisestä protokollainstanssilta toiselle, ks. tarkempi kuvaus alempana tässä dokumentissa.
• GUI on ohjelmiston käyttöliittymä. Tämä toimii kytkimen "konsolina", josta käyttäjän (operaattorin) on mahdollista konfiguroida mm. kytkimen parametreja, portteja, osoitteita, protokollapinoja jne. GUI keskustelee MAIN-modulin kanssa NM-rajapinnan kautta.
• RT-moduli huolehtii reitityksestä. Modulissa ylläpidetään reittitietokantaa, joka muistuttaa ATM Forumin PNNI-reititystä. MAIN-moduli kyselee reittejä RT:ltä puhelunmuodostuksen yhteydessä R-rajapinnan kautta. Tätä modulia ei vielä TOVEssa päästy käyttämään, integrointi suoritetaan SCOMS:ssa.
• SNMP tarjoaa standardinmukaisen SNMP-hallintarajapinnan, jonka kautta kytkintä voidaan hallita esim. kaupallisella verkonhallintatyökalulla. Tulevat SNMP-kyselyt muunnetaan MAIN-modulin NM-rajapintaan tehtäviksi CORBA-kutsuiksi. SNMP- ja ILMI- modulit on toteutettu OMG:n vastaavien palveluiden tapaisesti.
• ILMI on ATM Forumin määrittelemä hallintarajapinta, joka on periaatteessa sama kuin SNMP, mutta UDP/IP:n sijaan toimii ATM/AAL5:n yli. Kytkimeen liitettävät työasemat käyttävät tätä hyväkseen mm. rekisteröidessään oman ATM-osoitteensa. Tämän modulin integrointi tapahtuu myös vasta SCOMS-projektissa.
• FCF (Fabric Control Function) on kytkimen hallintamoduli, joka piilottaa alla olevan fyysisen kytkimen muilta moduleilta yhtenäisen rajapinnan taakse. FCF voi toteuttaa esim. GSMP:n tai FSR API:n mukaisen kytkimen ohjauksen. FCF:n on nykyisessä toteutuksessa sijaittava fyysisesti kytkimeen liitetyssä työasemassa, koska kytkimen alhaisen tason ohjausrajapinta (esim. FSR API) liittyy kytkimeen ATM-virtuaalikanavan kautta kytkimen 1-portissa.

OMG:n yleiset tai sovellusriippuvat CORBA-palvelut

Seuraavat modulit ovat projektissa hyödynnettävät CORBA-palvelut. Osa on kaupallisia valmiita palveluja (NS ja ES), ja osa projekteissa kehitettyjä/jatkokehitettäviä palveluja.

• NS (Naming Service) –nimipalvelu on standardoitu yleinen CORBA-palvelu, jonka avulla kytkimen ohjelmiston muodostavat eri modulit löytävät toisensa.
• ES (Event Service) –tapahtumapalvelu on standardoitu yleinen CORBA-palvelu, jonka avulla siirretään asynkroniset notifikaatiot lokipalvelimelle.
• LOG on OMG:n määrittelemä tietoliikenneohjelmistojen käyttöön tarkoitetun lokipalvelun toteutus. Määrittely pohjautuu ITU-T:n X.735-standardiin. Muut modulit kirjoittavat lokiin meneviä tapahtumiaan L-rajapinnan kautta.
• IN on OMG:n määrittelemä CORBA- ja INAP –maailmojen yhteenliittämiseen tarkoitettu CORBA-IN -gateway –moduli. Tämä muuntaa älyverkon ASN.1/INAP/SS#7 –liitännän CORBA-rajapinnaksi ja mahdollistaa Tove-kytkimen liittämisen ulkopuoliseen SCP:iin. MAIN ja IN keskustelevat toistensa kanssa IN-rajapinnan kautta.

TOVE-projektista saatavat protokollat

Tove-projektin lähtökohtana oli ITU-T:n määrittelemien laajakaista-ISDN-verkon signalointiprotokollien toteuttaminen VTT:n FSR-kytkimen ohjaamiseksi. Tämä on tarkoittanut käytännössä seuraavien protokollien toteuttamista:

• Q.2xxx-sarjan dokumenteissa määriteltyjä protokollia käyttäjäsignalointiin ATM:n UNI-rajapinnassa. Protokollat sisältävät linkkitasolla SSCOP:in (Q.2110) ja UNI-SSCF:n (Q.2130) sekä varsinaisen signalointiprotokollan (Q.2931), joka on lähinnä ATM Forumin määritysten mukainen UNI 3.1.
• SS#7:n MTP-2:sta vastaava sovituskerros B-ISDN verkkoon NNI-SSCF (Q.2140). Lisäksi NNI-rajapinta tarvitsee myös ATM:lle sovitetun MTP-3:n (Q.704), josta on tehty prototyyppi.
• Verkkopuolen signalointiprotokollana toteutetaan BISUP-protokollan prototyyppi, joka sisältää CC- ja BCC- ASE:n.
• Älyverkko-osuudessa Call Control:in toteutus perustuu standardeihin Q.1214 ja Q.1224. Lisäksi on toteutettu osajoukko TCAP:ista ja SCCP:stä IN-modulissa.

Kytkimen ohjausprotokolla on GSMP (General Switch Management Protocol), joka on IETF:n määrittelemä, alunperin Ipsilonilta (nykyinen Nokia Silicon Valley) peräisin oleva protokolla (RFC 1987).

Kuva 2 TOVE:n protokollapinot

SCOMS:in tuomat lisäykset ja muutokset Toven ohjelmistoon

Tove-ohjelmisto on tarkoitettu ATM-kytkimen ohjaamiseen, mutta SCOMS-kytkimen ohjausohjelmiston on pystyttävä ohjaamaan tämän lisäksi myös 64 kb/s PDH-kanavien kytkentää, tukemaan interworking-toimintoja ATM- ja PDH-verkkojen välillä sekä kontrolloimaan hajautettua IP-reititystä natiivi-IP-siirtoa tukevilla liityntäkorteilla, mahdollisesti myös interworking-toimintoja ATM- tai PDH-verkon ja IP-verkon välillä. Tämä vaatii seuraavia muutoksia ja lisäyksiä Toven ohjelmistoon:

• Kytkimen ohjausmodulin (FCF) on tuettava puheluiden muodostamista sekä ATM- että PDH-verkoissa kuin myös näiden välillä. Puhelun käsite on esitettävä korkeammalla abstraktiotasolla kuin kahtena yhteenkytkettynä ATM-virtuaalikanavana (puhelun tuleva ja lähtevä osuus). FCF:n on käsiteltävä puhelun yhteysvälejä yhtenäisen rajapinnan kautta, joka piilottaa allaolevan fyysisen kytkentäarkkitehtuurin ja sen yksityiskohdat modulia käyttävältä puhelunohjausmallilta. Tämä edellyttää myös, että kehitettävät SCOMS-kytkimen liityntäkortit ja kytkimen API tukee vastaavia toimintoja ja ohjauskomentoja laitetasolla. Erityisesti ATM- ja PDH-kanavan kytkeminen toisiinsa interworking-tapauksessa on ei-triviaali operaatio, joka aiheuttaa laitetasolla tapahtuvan muunnoksen datayhteyden PDH-aikaväliltä ATM-virtuaalikanavalle.
• ATM-signalointiprotokollien viimeistely Toven pohjalta. UNI3.1 loppuunviemisen testauksen ja korjailujen osalta. Q.2931 ja UNI4.0 toteutetaan UNI3.1:n jatkona. Verkkopuolella BISUP-protokollan toteutuksen jatkaminen.
• PDH-signalointiprotokollien integroiminen tai implementoiminen Toven ATM-protokollien rinnalle. SCOMS:issa tuodaan PDH-signalointiaikavälit ohjauskoneelle ATM-virtuaalikanavina, joten tulevat signalointisanomat on luettava virtuaalikanavasta ja välitettävä PDH-protokollille niiden käsiteltävissä olevassa muodossa. Verkkopuolella uusina toteutettavina protokollina MTP-2 ja ISUP tulevat hyödyntämään Tovessa toteutettua MTP-3 protokollaa välissään.
• Puhelumallin laajentaminen tukemaan PDH-puheluja ja PDH-ATM-puheluja käsittää puheluparametrien konvertoimisen eri verkkojen välillä.
• Hallintarajapintojen täydentäminen kattaa PDH-verkkoelementin MIB:n toteuttamisen sekä mahdollisen GUI-modulin laajentamisen. GUI:n laajentamisella mahdollistetaan PDH-liityntöjen konfigurointi ja tilan seuranta.
• IP-toiminnallisuus on SCOMS:in ohjelmiston tutkimuksellisin osuus. Projektissa on hahmoteltava, mitä natiivi-IP-kytkentä SCOMS:in yhteydessä merkitsee. Pelkän hajautetun IP-reitityksen toteuttaminen ATM/PDH-kytkennästä erillisenä osana on yksinkertaisinta, mutta tämä ei tuo juurikaan uutta nykyisiin kaupallisiin gigabit-tasoisiin kytkin/reitittimiin verrattuna. Puhelutason interworking IP- ja ATM/PDH-maailmojen välillä on puolestaan standardoimatonta ja johtaa monimutkaisiin protokolla- ja koodausmuunnoksiin, mutta esimerkiksi access-tyyppinen liityntä PDH-aikaväliltä tai ATM-virtuaalikanavalta reititettyyn IP-verkkoon voisi olla mielenkiintoinen toiminto. Tämän selvittäminen vaatii kuitenkin vielä tarkempaa tutkimustyötä.
• Calypso-alustan integrointi SCOMS-kytkimeen on mahdollista CORBA:n avulla siten, että Calypso-ohjelmisto toimii itsenäisenä kokonaisuutena, mutta käyttää CORBA:n yli samaa FCF-modulia kuin muu ohjelmisto. Lisätoiminteena on mahdollista toteuttaa signalointipalvelu Calypso-alustalle, jolloin Calypso-palvelut voisivat muodostaa yhteyksiä signaloituun ATM- tai PDH-verkkoon.
• Demonstraatiot pyritään toteuttamaan mahdollisuuksien mukaan laajentamalla olemassaolevia Tove-demonstraatioita. Tove-projektissa on käytetty demo-sovelluksena mm. natiivi-ATM:lle muokattua VAT (Visual Audio Tool) IP-puhelinsovellusta, joka on vapaassa jakelussa oleva ohjelmisto. VAT pystyy käyttämään äänelle PCM-enkoodausta, joten on mahdollisuuksien rajoissa, että ohjelman avulla pystyttäisiin demonstroimaan interworking-toimintaa siten, että puhelun toinen pää olisi PDH- (ISDN-) verkon puolella oleva normaali puhelin ja toinen pää ATM- tai IP-verkossa oleva VAT-sovellus.

Kuva 3 SCOMS:n protokollapinot