Data Communication Group

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1 Data Communication Group http://labcom.inf.ufrgs.br/dcg/
Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Aula 1: Introdução Porto Alegre, setembro de 2013 Data Communication Group

2 Agenda Organização do curso Tecnologia GSM Princípios do USSD
Arquitetura USSD Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

3 Contextualização Rede GSM USSD MS = Mobile Station
BSS = Base Station Subsystem BTS =  Base Transceiver Station BSC = Base Station Controller MSC = Mobile Services Switching Center VLR = Visitior Location Register EIR = Equipment Identitty Register AuC = Autentication Center HLR = Home Location Register SMSC = Short Message Service Center

4 Organização do curso Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

5 Agenda Organização do curso Tecnologia GSM Princípios do USSD
Arquitetura USSD Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

6 GSM O que é? Global System for Mobile Communications
Padrão de tecnologia móvel de comunicação celular Utilizado por mais de um bilhão de pessoas em 200 países Introduziu o conceito de roaming internacional Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

7 Histórico Ano Evento 1982 CEPT cria o Groupe Special Mobile para padronizar comunicação celular na europa 1986 Testes de campo com diferentes tecnologias de Radiofrequência 1987 Combinação de TDMA e FDMA. Primeiro Memorandum of Understanding (MoU) é assinado, representando 12 países 1988 Sistema GSM é validado 1989 Padronização do GSM é repassada para ETSI (European Telecommunications Standards Institute) 1990 Fase 1 do GSM é entregue (900 MHz) 1991 Lançamento comercial do GSM. Significado da sigla muda para Global System for Mobile Communications 1993 Cobertura roaming se expande para além da Europa (1.8 GHz - UK) 1995 Fase 2: cobertura rural e suporte: dados, fax e vídeo (1.9 GHz - USA) 1999 Lançado o serviço Wireless Application Protocol (WAP) 2000 Lançado o serviço GPRS CEPT = Center for Environmental Planning and Technology TDMA = Time Division Multiple Access FDMA = Frequency Division Multiple Access ETSI = European Telecommunications Standards Institute DCS1800 = Padrão nos 1800 MHz WAP = Wireless Application Protocol GPRS = General Packet Radio Service

8 Arquitetura GSM MS BSS NSS MS = Mobile Station MS - Mobile Station
BSS = Base Station Subsystem BTS =  Base Transceiver Station BSC = Base Station Controller MSC = Mobile Services Switching Center VLR = Visitior Location Register EIR = Equipment Identitty Register AuC = Autentication Center HLR = Home Location Register SMSC = Short Message Service Center MS - Mobile Station BSS - Base Station Subsystem BTS -  Base Transceiver Station BSC - Base Station Controller NSS - Network Station Subsystem MSC - Mobile Services Switching Center VLR - Visitior Location Register HLR - Home Location Register AuC - Autentiction Center EIR - Equipment Identitty Register SMSC - Short Message Service Center GMSC – Gateway MSC 8

9 Base Transceiver Station (BTS)
Responsável pela transmissão/recepção em redes móveis Manipula os protocolos da comunicação de rádio com os MSs Geralmente posicionada no centro da célula Possui em média de 1 à 16 transceivers Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

10 Base Station Controller (BSC)
Gerencia os recursos dos BTSs Responsável por um ou mais BTSs É a conexão entre os dispositivos móveis e rede celular Traduz o canal de voz de 13 kbps do link de rádio para o tamanho padrão de 64 kbps Realiza o handoff inter-células Controla a potência de transmissão das BSC e MSs em sua área Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

11 Mobile Services Switching Center (MSC)
Componente central da rede GSM Realiza o switching de ligações Responsável pela gerência dos serviços móveis, tais como: Autenticação Registro Localização Handoffs Roteamento aos assinantes em roaming Cada MSC possui uma identificação única Realiza ainda a sinalização com demais serviços Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

12 Gateway MSC (GMSC) Gateway de comunicação do MSC
Responsável pela comunicação com outras redes Geralmente implementado na mesma central do MSC Possui basicamente duas funcionalidades; Consultar a base dos assinantes de uma operadora em roaming Encaminhar a chamada de acordo com a consulta realizada Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

13 Visitors Location Register (VLR)
Base de dados para usuários temporários Mantém as informações sobre visitantes (roaming) Trabalha diretamente com o MSC Quando um dispositivo móvel realiza roaming para outro MSC: VLR requisita suas informações ao HLR Ao realizar uma ligação, as informações já estão no VLR Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

14 Home Location Register (HLR)
Base de dados de assinantes Considerada a base de dados mais importante Armazena dados permanentes sobre os assinantes: Registro Autenticação Localização Perfil Atividade Quando um assinante adquire um Subscriber Identity Module (SIM), suas informações são armazenadas no HLR Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

15 Autentication Center (AuC)
International Mobile Subscriber Identity (IMSI) Identifica o usuário e operadora Usuário pode passar seus dados para diferentes dispositivos móveis Base de dados para autenticação Mantém protegida uma cópia da chave de identificação presente em cada SIM Chave é utilizada para autenticação e cifragem do canal de rádio entre o MS e a BTS MCC – Mobile Country code MCN - Mobile Network Code MSIM – Mobile Station Identification Number Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

16 Equipment Identitty Register (EIR)
International Mobile Station Equipment Identity (IMEI) Identificação exclusiva do dispositivo Utilizado para identificação de dispositivos válidos (autorizados). Ex: *#06# Base de dados para validação de dispositivos Contém a identificação (IMEI) de todos os dispositivos homologados Um IMEI é inválido em dois casos: Quando for roubado Quando dispositivo não for aprovado (homologado) No Brasil, ANATEL realiza a homologação CC: Country Code FAC: Final Assembly Code MC: Manufacturer Code SN: Serial Number U: Unused Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

17 Short Message Service Center (SMSC)
Centro de controle do serviço de SMS Recepção das mensagens dos usuários da rede sem fio Armazenamento das mensagens (store) Encaminhamento das mensagens (forward) Entrega das mensagens para os usuários da rede Manutenção e time stamps únicos nas mensagens Utiliza o algoritmo Store-and-Forward Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

18 Sinalização Signalling System No. 7 (SS7)
Conjunto de protocolos de sinalização entre componentes da NSS, padronizado pela UIT Dividido em quatro camadas: MTP1 MTP2 MTP3 SCCP ISUP T C A P MA I N Física Enlace Rede Aplicação INAP - Intelligent Network Application Protocol MAP - Mobile Application Part TCAP - Transaction Capabilities Application Part SCCP - Signalling Connection Control Part ISUP - ISDN User Part MTP - Message Transfer Part Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

19 Sinalização (cont.) Mobile Application Part (MAP) Camada de Aplicação
A comunicação com outros elementos da Rede GSM, tais como MSC, HLR e EIR, é sempre baseada no protocolo MAP A comunicação entre elementos da NSS e serviços externos, via gateways, também são basedos no protocolo MAP Ex.: Comunicação USSD dentro da NSS Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

20 Agenda Organização do curso Tecnologia GSM Princípios do USSD
Arquitetura USSD Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

21 Surgimento do USSD Evolução das redes GSM
Introdução de novos serviços suplementares Alguns desses serviços não eram reconhecidos por antigas Mobile Stations (MS) Para que esses novos serviços fossem suportados por antigas MS, introduziu-se o USSD Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

22 USSD O que é? Protocolo de comunicação para troca de mensagens
Dispositivo vs. Aplicações interativas na rede Exemplos de aplicações: serviços baseados em menu, recarga de telefones pré-pagos, mobile banking, etc. Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

23 Histórico Dividido em fases Phase 1.0 (GSM 02.90)
Suportava apenas operações iniciadas do dispositivo para a aplicação Sem estabelecimento de sessão No núcleo da rede, mensagens eram entregues através de MAP Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

24 Histórico Phase 2.0 (GSM 03.90) Introduzida a transmissão orientada a pacotes nas redes GSM Capaz de estabelecer sessão entre dispositivo e aplicação Interação similar a um “diálogo” Suporta operações iniciadas tanto pelo dispositivo como pelas operadoras Utiliza MAP2 Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

25 Vantagens do USSD Mecanismo flexível, de baixo custo
Oferece aplicações baseadas em menu para facilitar interação com usuários Independente do telefone ou do SIM. Funciona em praticamente todos telefones GSM Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

26 Vantagens do USSD Permite iniciar mensagens durante ligações, permitindo transmissão simultânea de voz e dados Mensagens são enviadas diretamente ao receptor, agilizando a comunicação e permitindo resposta instantânea Permite acessar serviços da rede mesmo em roaming, sem custo adicional Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

27 Impacto Pouco investimento necessário Curto time-to-market
USSD utiliza protocolos SS7 já existentes Curto time-to-market Integração com serviços terceirizados são facilmente integrados a um gateway USSD Transformação da “Nuvem de telecomunicações” em “Nuvem de serviços” Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

28 Exemplo de código USSD Os códigos são pré-definidos na plataforma USSD, ou fabricante Exemplo: Field test do Iphone: *3001#12345#* Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

29 Operação de um código Dispositivo reconhece o formato de um código USSD Não realiza uma chamada de voz Ao invés disso, comunica-se com a infraestrutura USSD Funciona como um ‘gatilho’, invocando diferentes serviços que não requerem o overhead e os custos de um SMS Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

30 Operação de um código O gateway USSD possui uma interface para o Mobile Switching Center (MSC) através do protocolo SS7 Uma sessão em tempo real é iniciada entre o usuário e a plataforma de aplicação USSD, permitindo o envio e recebimento de dados Sessão permanece ativa através de uma conexão de rádio e encerra quando: Serviço finaliza com sucesso Usuário encerra o uso do serviço Usuário digita uma opção incorreta no menu Ocorre time-out de uma requisição Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

31 Uso de canais de sinalização
Comparação USSD vs. SMS USSD SMS Uso de canais de sinalização Sim Funcionalidade Tempo real e orientado a sessão Técnica store-and-forward para entregar mensagens de texto Informação enviada diretamente do dispositivo para uma aplicação Mensagem de texto é enviada para o SMSC, que tenta entregar ao destinatário Pode envolver uma sessão contínua através de menus Serviço de única instância, não envolvendo sessão contínua Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

32 Comparação USSD vs. SMS USSD SMS
Comprimento por mensagem (7-bit/caracter) 182 caracteres alfanuméricos 160 caracteres alfanuméricos Média de duração de cada transação 2 segundos 7 segundos Armazenamento de mensagem no dispositivo Mensagens do tipo Flash Não podem ser armazenadas Mensagens podem ser armazenadas Analogia Navegação na Internet, Telnet Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

33 Comparação USSD vs. SMS USSD SMS
Utilização de discagem rápida para operar o serviço Sim Não Custos de operação envolvidos SMSC não envolvido SMSC envolvido Como não há uso do SMSC, as transações são muito econômicas Por envolver o uso do SMSC, a transmissão do SMS é mais custosa Interface SS7 Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

34 Comparação USSD vs. SMS USSD SMS Facilidade de uso
Cliente não precisa criar mensagem. Basta discar o código Cliente precisa escrever uma mensagem e então enviar Algumas aplicações permitirão o uso de atalhos de menus, onde o cliente acessa um subitem do menu através de um separador asterisco Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

35 Comparação USSD vs. SMS O gateway USSD utiliza a mesma interface de programação que o SMSC, facilitando o porte de serviços baseados em SMS para USSD Na prática, apenas modificações específicas de USSD precisam ser realizadas para aplicações externas Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

36 Aplicações USSD em uso Serviços de informações
Notícias, temperatura, filmes, esportes Taxa cambial, mercado de ações Diretórios de telefone, páginas amarelas Informações emergenciais a partir da operadora Reservas (transporte, cinema) Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

37 Aplicações USSD em uso Anúncios/publicidade
Balanço de conta após chamadas Recarga de telefones pré-pagos (mesmo em roaming), através de cartão de crédito registrado Informação sobre vencimento de cartão Transferência de créditos pré-pagos de uma conta de usuário para contas de outros usuários Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

38 Aplicações USSD em uso ICICI Bank USSD Disponibiliza inúmeros serviços
Disponibiliza inúmeros serviços Acessar a interface do site! Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

39 Agenda Organização do curso Tecnologia GSM Princípios do USSD
Arquitetura USSD Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

40 Arquitetura do USSD Composta basicamente por 4 componentes:
A parte da rede GSM que inclui: Home Location Register (HLR) Visitor Location Register (VLR) Mobilite Switching Center (MSC) Gateway USSD e o servidor de aplicação USSD A lógica para suportar múltiplas aplicações em uma única plataforma USSD A interface Simple Messaging Peer-Peer (SMPP) para habilitar o serviço Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

41 Arquitetura USSD USSD Gateway Rating Platform IN Prepaid Rede GSM SS7
CDR/Prepaid IN SMPP MIS E1/SS7 SMPP Web Management TCP/IP Aplicações Externas Provedor de conteúdo externo CDR - Call Data Record MIS - Management Information Systems Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

42 Arquitetura do USSD USSD Gateway – USSD Center:
É totalmente aberto e pode ser integrado com qualquer sistema de telecomunicação e com a Internet Essa característica permite uma rápida implementação de novos serviços e encoraja a existência de aplicações de mensagens Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

43 Arquitetura do USSD Outros elementos da arquitetura
Interface para contas pré-pagas (In Prepaid) Sistema de billing pós-pago – Call Data Records (CDRs) Sistema de gerenciamento de informação – Management Information Systems (MIS) Interconexão com sistemas SMSC Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

44 Arquitetura USSD Assinante Telecom Internet MSC Telefone Aplicação
MAP MAP MAP MSC SMPP Telefone Aplicação USSD Gateway Aplicação Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

45 Referências Sanganagouda, J. “USSD: A Comminicstion Technology to Potentially oust SMS dependency”, with paper, Aricent, 2013 GSM (ETSI TS ) Specification (USSD) Phase 1 GSM (ETSI TS ) Specification (USSD) Phase 2 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

46 Cristiano Bonato Both cbboth@inf.ufrgs.br
Obrigado! Perguntas? Cristiano Bonato Both Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013

47 Aplicações USSD em uso Mobile M-Banking de 2011
Seria interessante mostrar casos de uso do USSD Referências: Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013