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Unstructured Supplementary

Service Data (USSD)

Aula 1: Introdução

Porto Alegre, setembro de 2013

Data Communication Grouphttp://labcom.inf.ufrgs.br/dcg/

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Agenda

① Organização do curso

② Tecnologia GSM

③ Princípios do USSD

④ Arquitetura USSD

2Unstructured Supplementary Service Data (USSD)


3

Contextualização

Rede GSM USSD

BTS

BTS

BTS

EIR

SMSCAuC

USSDServer

USSDGateway

HLR

BSC

BSC

VLR

GMSC

MSC



Organização do curso

Agenda


② Tecnologia 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



GSM

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 7

Histórico

8

Arquitetura GSM

MS - Mobile StationBSS - Base Station SubsystemBTS - Base Transceiver StationBSC - Base Station ControllerNSS - Network Station SubsystemMSC - Mobile Services Switching CenterVLR - Visitior Location RegisterHLR - Home Location RegisterAuC - Autentiction CenterEIR - Equipment Identitty RegisterSMSC - Short Message Service CenterGMSC – Gateway MSC

8

MS

BTS

BTS

BSC

BSC

EIR

SMSCAuC

BSS NSS

BTSHLR

MSC

VLR

GMSC

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


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 serviçosUnstructured Supplementary Service Data (USSD)


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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


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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


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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 HLRUnstructured Supplementary Service Data (USSD)


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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 codeMCN - Mobile Network CodeMSIM – Mobile Station Identification Number

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

MCC MCN MSIN

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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 homologaçãoUnstructured Supplementary Service Data (USSD)


CC: Country CodeFAC: Final Assembly CodeMC: Manufacturer CodeSN: Serial NumberU: Unused

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

CC FAC MC SN U

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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


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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

TCAP

MAP

INAP

Física

Enlace

Rede

Aplicação

INAP - Intelligent Network Application ProtocolMAP - Mobile Application PartTCAP - Transaction Capabilities Application PartSCCP - Signalling Connection Control PartISUP - ISDN User PartMTP - Message Transfer Part

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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


Agenda


② Tecnologia GSM





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



Surgimento do 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.



USSD

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



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



Histórico

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



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



Vantagens do USSD

Pouco investimento necessário 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”



Impacto

Os códigos são pré-definidos na plataforma USSD, ou fabricante

Exemplo:

Field test do Iphone:

*3001#12345#*



Exemplo de código USSD

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



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



Operação de um código

USSD SMS

Uso de canais de sinalização Sim 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



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,

TelnetE-Mail




USSD SMS

Utilização de discagem rápida para operar o

serviçoSim 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 SS7




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




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




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)



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






ICICI Bank USSD http://www.icicibank.com/mobile-banking/ussd.html

Disponibiliza inúmeros serviços


http://www.icicibank.com/mobile-banking/ussd.html


Agenda


② Tecnologia GSM





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



Arquitetura do USSD

Arquitetura USSD



AplicaçõesExternas

Provedorde conteúdo

externo

MSC

CDR

SS7

CDR/Prepaid IN

SMPPMIS

MIS

SM

PP

E1/SS7

Rede GSM

USSD Gateway

IN Prepaid

RatingPlatform

TCP/IP

HLR

Web Management

CDR - Call Data RecordMIS - Management Information Systems

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



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



Arquitetura do USSD

Arquitetura USSD



HLRVLR

Assinante Telecom Internet

Aplicação USSD GatewayTelefone Aplicação

MSC

MAP MAP MAP

SMPP

Sanganagouda, J. “USSD: A Comminicstion Technology to

Potentially oust SMS dependency”, with paper, Aricent, 2013

http://www.tutorialspoint.com/gsm/gsm_architecture.htm


GSM 02.90 (ETSI TS 100 549) Specification (USSD) Phase 1

GSM 03.90 (ETSI TS 100 549) Specification (USSD) Phase 2



Referências

http://www.tutorialspoint.com/gsm/gsm_architecture.htm


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Obrigado!Perguntas?

Cristiano Bonato [email protected]

Unstructured SupplementaryService Data (USSD)


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