Unstructured Supplementary Service Data USSD Aula 1 Introduo

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

Agenda ① Organização do curso ② Tecnologia GSM ③ Princípios do USSD ④ Arquitetura USSD Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 2

Contextualização Rede GSM USSD 3

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

Agenda ① Organização do curso ② Tecnologia GSM ③ Princípios do USSD ④ Arquitetura USSD Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 5

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 6

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 (Mo. U) 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

Arquitetura GSM MS BSS NSS 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 Au. C - Autentiction Center EIR - Equipment Identitty Register SMSC - Short Message Service Center 8 GMSC – Gateway MSC

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 9

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 10

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 11

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 12

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 13

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 14

Autentication Center (Au. C) § International Mobile Subscriber Identity (IMSI) § Identifica o usuário e operadora § Usuário pode passar seus dados para diferentes MCC – Mobile Country code dispositivos móveis MCN - Mobile Network Code MSIM – Mobile Station Identification Number § 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) canal de rádio entre o MS e a BTS 15 Porto Alegre, setembro de 2013

Equipment Identitty Register (EIR) § International Mobile Station Equipment Identity (IMEI) § Identificação exclusiva do dispositivo CC: Country Code § Utilizado para identificação de dispositivos válidos FAC: Final Assembly Code (autorizados). Ex: *#06# MC: Manufacturer Code SN: Serial Number U: Unused § 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 16

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 17

Sinalização § Signalling System No. 7 (SS 7) § Conjunto de protocolos de sinalização entre componentes da NSS, padronizado pela UIT § Dividido em quatro camadas: Aplicação T C A P ISUP M A P I N A P SCCP Rede Enlace Física INAP - Intelligent Network Application Protocol MAP - Mobile Application Part MTP 2 TCAP - Transaction Capabilities Application Part MTP 1 SCCP - Signalling Connection Control Part ISUP - ISDN User Part MTP - Message Transfer Part Unstructured Supplementary Service Data (USSD) 18 Porto Alegre, setembro de 2013 MTP 3

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 19

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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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 21

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. Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 22

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 23

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 MAP 2 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 24

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 25

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 26

Impacto § Pouco investimento necessário § USSD utiliza protocolos SS 7 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” Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 27

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

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 29

Operação de um código § O gateway USSD possui uma interface para o Mobile Switching Center (MSC) através do protocolo SS 7 § 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 30

Comparação USSD vs. SMS Uso de canais de sinalização Funcionalidade USSD SMS Sim Tempo real e orientado a sessão Técnica store-andforward 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 31

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 Navegação na Internet, Telnet E-Mail Analogia Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 32

Comparação USSD vs. SMS Utilização de discagem rápida para operar o serviço Custos de operação envolvidos Interface USSD SMS Sim Não SMSC não envolvido SMSC envolvido Como não há uso do Por envolver o uso do SMSC, as transações SMSC, a transmissão do são muito econômicas SMS é mais custosa SS 7 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 SS 7 33

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

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 35

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) Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 36

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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 37

Aplicações USSD em uso § ICICI Bank USSD § http: //www. icicibank. com/mobile-banking/ussd. html § Disponibiliza inúmeros serviços Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 38

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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 40

Arquitetura USSD Gateway Rating Platform IN Prepaid Rede GSM CDR/Prepaid IN SS 7 MIS SMPP Web Management SMPP E 1/SS 7 TCP/IP CDR - Call Data Record MIS - Management Information Systems Provedor de conteúdo externo Aplicações Externas Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 41

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 42

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 43

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

Referências § Sanganagouda, J. “USSD: A Comminicstion Technology to Potentially oust SMS dependency”, with paper, Aricent, 2013 § http: //www. tutorialspoint. com/gsm_architecture. htm § http: //www. icicibank. com/mobile-banking/ussd. html § GSM 02. 90 (ETSI TS 100 549) Specification (USSD) Phase 1 § GSM 03. 90 (ETSI TS 100 549) Specification (USSD) Phase 2 Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 45

Obrigado! Perguntas? Cristiano Bonato Both cbboth@inf. ufrgs. br http: //networks. inf. ufrgs. br/dcg Unstructured Supplementary Service Data (USSD) Porto Alegre, setembro de 2013 `