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1. Unstructured SupplementaryService Data (USSD) Aula 1: IntroduçãoPorto Alegre, setembro de 2013 Data Communication Group http://labcom.inf.ufrgs.br/dcg/

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

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

7. Histórico

8. Arquitetura GSM MS NSS BSS MS - Mobile Station BSS - Base Station Subsystem BTS- Base TransceiverStation BSC - Base Station Controller NSS - Network Station Subsystem MSC- Mobile Services Switching Center VLR- Visitior Location Register HLR- Home Location Register AuC - AutentictionCenter 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 rádiopara o tamanhopadrão 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 switchingde 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. VisitorsLocationRegister(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 LocationRegister(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 SubscriberIdentity Module (SIM),suas informações são armazenadas no HLR Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

15. AutenticationCenter (AuC) • International Mobile SubscriberIdentity(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 IdentittyRegister(EIR) CC: Country Code FAC: Final Assembly Code MC: Manufacturer Code SN: Serial Number U: Unused • International Mobile StationEquipmentIdentity(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 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: ISUP T C A P MA P I N A P SCCP Aplicação MTP3 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 MTP2 Rede Enlace MTP1 Física Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

19. Sinalização (cont.) • Mobile ApplicationPart(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 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. 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 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 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 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

27. Impacto • 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” 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 testdo Iphone: *3001#12345#* 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 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

31. Comparação USSD vs. SMS Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

32. Comparação USSD vs. SMS Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

33. Comparação USSD vs. SMS Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

34. Comparação USSD vs. SMS 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 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) 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 Unstructured Supplementary Service Data (USSD)Porto Alegre, setembro de 2013

38. 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

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 LocationRegister(HLR) • Visitor LocationRegister(VLR) • MobiliteSwitching Center (MSC) • Gateway USSD e o servidor de aplicação USSD • A lógica para suportar múltiplas aplicações em uma única plataforma USSD • A interface SimpleMessagingPeer-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 SS7 CDR/Prepaid IN Rede GSM MIS E1/SS7 MIS SMPP 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 Internet Telecom MAP MAP MAP MSC SMPP Telefone USSD Gateway Aplicação 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 • http://www.tutorialspoint.com/gsm/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

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