USSD 在实时来电提醒业务中的应用与实现

在实时来电提醒业务中的应用与实现韩谷悦北京邮电大学网络技术研究院，北京(100876)E-mail:[e-mail]摘要：USSD(UnstructuredSupplementaryServiceData，非结构化补充数据业务),是一种基于GSM(GlobalSystemforMobileCommunications，全球移动通信系统)网络的新型交互式数据业务。USSD服务采用面向连接的交互式会话方式,使其代替SMS(ShortMessageService，短消息业务)成为呼叫类业务实现增值的理想载体。文中首先分析了USSD的技术原理和主要优势，然后提出了基于USSD的实时来电提醒业务的应用模型，并给出了在GSM网络中实现业务的具体设计方案。关键词：USSD；实时；来电提醒；GSM中图分类号：TN929.50引言在近几年国内电信市场中，传统话音类的增值业务盈利增长持续减缓。于是各大运营商不约而同的将战略发展重点放在了新的增值业务形式的拓展上，业务整合成为当前移动增值业务发展的趋势和热点。在业务内容方面，“为忙人开发业务”日渐成为增值业务受众的主要目标群体，业务设计也更加注重实用价值的创新。那么如何整合不同形式业务以提供功能丰富的增值服务呢？移动数据业务与传统的话音通信相比可谓是一个划时代的变革，信息的信息源和表现形式更加丰富多彩。当前常用的移动数据业务包括短消息、多媒体消息、USSD、WAP、定位服务、流媒体、KJAVA等。随着中国的移动用户的迅速增加，移动网络的不断优化及新业务的不断涌现，中国的移动数据业务呈现出了高速发展的势头，表现在业务量增长迅速、用户接受程度不断提高、用户群进一步细分。本文以当前实用性强、适用性广的来电提醒类服务为切入点，根据业务特点的分析和技术层面的考虑，在多种数据业务中选用了交互速度快，操作便捷的USSD方式，突破性的将其应用到实时话音呼叫当中，设计一种全新的移动增值业务。1USSD技术原理和应用情况USSD（UnstructuredSupplementaryServiceData）非结构化补充数据业务是一种基于GSM移动通信网络的新型交互会话数据业务，是继短消息业务后在GSM移动通信网络上推出的又一新型增值业务。它为移动通信用户提供基于文本的菜单界面，用于管理用户的业务。它具有如下的特点[1]：1)响应快速：在交互式应用中，由于只需建立一次连接，减少了多次建立信令连接的时延，来回一次的响应时间要比短消息业务短很多，最短是短消息的七分之一；2)操作方便：用户无需进行逐级菜单选择，而是直接输入USSD命令字串；3)支持漫游：USSD的每一条命令都要经过HLR（HomeLocationRegister归属位置寄存器），因此用户漫游时，以基于USSD业务的同样方式运行；4)广泛适用：USSD基本上可在目前所有的GSM手机上运行；5)功能强：能以对话方式和信息业务菜单方式提供服务。1.1USSD的系统结构USSD服务器有两个接口，一方面，它通过七号信令的MAP部分与GSM网络相连[2]，目相连；另一方面，它通过TCP/IP协议与应用服务器连接。图1描述了USSD的网络系统结构。图1USSD网络结构GSM网络以及USSD服务器均起着透明传输通道的作用，USSD业务的处理主要在应用服务器上完成，然后将处理结果传到手机上。USSD通过采用这种网络结构，将现有的GSM网络作为一个透明的承载实体，运营根据本地网的具体情况，通过USSD自行制定符合本地用户需求的相应业务。这样USSD业务便可方便地为移动用户提供各类数据业务，而增加新的业务对原有的统几乎没有什么影响，保持了原有系统的稳定性。1.2USSD与WAP、SMS的对比USSD与短信业务（SMS）相似，承载在GSM网络的信令信道上；又与WAP业务相似，提供实时交互式数据业务。下面通过USSD业务与短消息（SMS）业务、WAP业务的对比来描述USSD的业务特征。1.1.1承载通道WAP业务承载在CSD通道或GPRS移动分组数据通道上，而USSD和SMS业务均承载在GSM的信令信道上。虽然USSD和SMS均承载在信令信道上，但所承载的信令信道是有区别的。在通话状态下，USSD和SMS使用相同的信令信道即独立专用控制信道（SDCCH），数据传输速率大约为600bit/s[3][4][5]。而在非通话状态下，SMS使用慢速伴随信道（SACCH），而USSD使用快速伴随信道（FACCH），数据传输速率大约为1kbit/s，比SMS传输速率要快。1.1.2实时交互式业务与存储转发业务USSD在会话过程中一直保持无线连接，提供端到端的透明通道，不进行存储转发；而SMS在物理承载层没有会话通道，只是一个存储转发系统，用户完成一次查询需要建立多次会话过程。由于USSD不采用存储转发方式，加上每次数据的发送不需要重新建立信道，就响应时间而言，USSD比短消息响应速度要快，这对在用户端与应用服务器端需要经过多次数据交互的查询业务应用而言，USSD的这个优点更显突出。USSD业务是一种实时交互式业务，这一点与GSM所提供的WAP业务十分相似。1.1.3业务拓展性USSD和WAP都可以在服务器端对服务内容进行相应调整，尤其是USSD可以在服务器端方便地修改菜单，而以SMS业务为基础的STK卡，需通过应用服务器的空中下载来修改STK卡中的SMS菜单选项，在业务开拓方面就显得不很方便。由上可见USSD业务具有像SMS价廉、使用方便的优点，又具有像WAP能提供实时交互式业务的优点，因此USSD不但会给运营商与业务提供商带来一个巨大的商机，更会给增值业务的功能丰富和操作便捷提供更多的机会。具有低成本和业务功能开拓灵活的特点，其开发研究已引起各大IT企业的重视，与此相适应的基于USSD的无线应用协议应运而生。相信随着移动电子商务的发展，利用USSD移动用户获取各种信息将会越来越方便，USSD的运行商和业务提供商将会拥有一个广阔的市场前景。USSD为移动数据增值业务搭建了一个经济、实用的实时数据交互平台，有待于各SP利用该平台去开发各种新的应用，可能会创造出一个类似于短信业务的大市场。2USSD在实时呼叫提醒业务中的应用分析从上面的USSD技术原理介绍，我们不难总结出，其面向连接的交互性十分适合在实时的话音业务中作为补充业务来承载。于是，本文中设计了这样一种业务模型，不拘泥于目前来电提醒类业务主要解决的呼叫不可达的短信提醒功能，而将业务情景至于呼叫遇忙的条件下；将此前主要应用于移动定位、电子商务支付等服务的USSD数据业务融合在话音业务的流程中，充分利用了其面向连接的性质，消除了SMS(ShortMessageService，短消息)作为数据承载的延迟性，以满足话音业务对于实施性的需求；并且强调用户的个性化定制，允许和鼓励用户进行预设个性化情景状态，甚至是自录播放给呼叫方的提示音。下面将着重讨论在呼叫业务中的动态流程，以及USSD的应用方式。业务触发方式：由于应用的场景是用户不方便接听电话，从主叫的角度讲为呼叫遇忙。因此只要为被叫设置遇忙呼转，那么当业务用户有来话且该用户选择拒绝接听时，通过拒绝接听的挂机动作触发业务执行，以便于为主被叫提供后续的话音、短信等服务的。USSD菜单使用：触发业务后，可以通过USSD菜单的方式将用户可能所处的不方便接听电话的环境，用文本的方式实时的将情景内容拼下发至原被叫用户的手机上，当用户在一定时间内回复USSD菜单，则为主叫用户播放回复场景相应的语音提示。图2描述了USSD在实时来电提醒业务流程中的应用方式和具体的业务流程。图2USSD在实时呼叫提醒业务中的交互流程图具体的流程描述为：）任何一个普通用户可作为主叫，呼叫业务用户。2）业务用户拒接后，呼叫转接至业务系统。3）主叫和业务系统建立连接，系统为主叫播放一段音乐，以待与原被叫交互。4）系统通过USSDGW下发USSD文本菜单给原被叫用户，供其选择所处的场景编号。5）结束给主叫的背景音，根据回复的序号，播放对应的提示音，以告知被叫拒接原因。6）完成此次交互，释放与主叫的连接。3USSD在实时呼叫提醒业务中的实现设计3.1业务系统结构设计根据实时来电提醒业务的具体业务流程，基于USSD的实时来电提醒业务系统设计的网络结构图如图3所示。图中，业务系统通过移动运营商的USSD网关发送USSD请求和接受响应，使用UAP/TCP-IP消息连接USSD网关或者USSD中心[6]。USSD使终端用户与网络运营商定义的应用之间，通过对话的方式交换数据。网络侧发送的数据能够在终端上显示，在终端上键入的字符串能够传送到运营商指定的应用中心，所以，USSD能够作为透明的数据传输通道。图3业务系统结构图在网络实体中，HLR和MSC/VLR需要支持USSD功能，实现USSD消息的透传。在HLR和USSD网关通过MAP(MobileApplicationPart,移动应用部分)消息传递信息，在USSD业务应用系统与USSD网关之间通过UAP(USSDApplicationProtocol,USSD应用协议)来完成业务指示和相应。常用的UAP消息包括一下六大类：1）BIND：SP向USSDC请求连接。BIND_RESP：USSDC请求连接应答。2）UNBIND：SP向USSDC终止连接。UNBIND_RESP：USSDC终止连接应答。）ENQUIRE_LINK：SP向USSDC握手请求，以便保持连接。ENQUIRE_LINK_RESP：USSDC握手请求应答。4）BEGIN：开始USSD会话。CONTINUE：继续USSD会话。END：结束USSD会话。5）ABORT：中止USSD会话。6）SWITCH：USSD会话转移。在业务系统设计方面，系统需要提供一个与运营USSD网关或USSD中心交互的处理模块，以提供业务系统和运营商USSDGW（USSDC）之间基于TCP-IP的USSD服务接口[7]。此外，业务系统通过查询用户信息数据库，可以满足用户定制场景功能的需求，使得用户可以在使用业务之前预设可选情景。3.2关键问题分析与解决为更好的应用USSD业务，尤其是将其应用于运营商不提供USSDGW/USSDC的网络环境中，因此需要业务系统直接连接运营商的HLR，来提供业务。系统需要模拟USSDC的功能，并通过MAP消息和HLR实现交互。此外，由于USSD协议对文本字数的限制，下发菜单时和网关侧需要进行全面的适配和测试，网关接口开发过程中，要充分考虑用户终端的编码格式等问题，以确保菜单的正常显示。在业务形态设计上，为了让业务流程更加流畅并且有节奏感，可以通过开发用户IVR系统进行场景管理，使得可以根据语音提示进行一些个性化的设置，或者增加或者删除个人信息库中的场景内容。此外，还可以用户选作某一场景作为默认情景。此处，默认情景指的是，当用户拒绝回复USSD菜单或者回复超时，输入的选项无效，业务默认为主叫用户播放的提示音。默认情景始终作为USSD菜单的第一个选项，并在菜单中标记为默认，这样在用户可以在使用业务过程中更快捷的进行反馈。4结论本文结合USSD的技术特点和优势，将其应用于实时的话音业务当中，给出了一种全新的基于遇忙呼叫的实时提醒的业务系统模型和实现的框架，并且分析了该业务模型在应用中的优势和关键问题的实现。随着电信改革的发展和增值服务的不断转型，国内数据业务的发展呈现了高速的势头。USSD技术单独使用或与目前的短消息技术、GPRS技术相结合，可为客户提供种类繁多的增值业务，如信息