关于USSD：分层实现（图）、介绍

本文转自：http://hi.baidu.com/zeorliu/item/f385bfe2d87561f02b09a47e

摘要：USSD是在GSM短消息系统基础上开发的数据交互技术，采用面向连接，提供透明通道的交互式会话方式，具有比短消息服务更高的传输速率和更强的交互性。文章首先介绍了中国移动通讯USSD应用接口协议的基本原理；为了更好地解决企业级消息交互中的问题，依据功能分层思想，提出了一种USSD应用接口协议的分层解决方案，根据该方案给出了各层的具体实现；并以发送USSD Submit包的流程为例，对协议的核心实现一数据包处理逻辑进行了详细阐述。
关键词：USSD；SP；USSD中心；应用接口协议

0　引言
近年来，短消息业务得到了飞速发展，但是由于采用“存储转发(store-forward)”机制，其应用受到了一定的限制。USSD(Unstructured Supplementary Service Data，非结构化补充数据业务)是在GSM短消息系统基础上开发的数据交互技术，采用面向连接、提供透明通道的交互式会话方式，具有比短消息服务更高的传输速率和更强的交互性。USSD的诸多优点使其成为了一种能够适应大多数普通移动用户大部分日常需求的有效客户服务接入方式。

1　USSD应用接口协议
1．1　网络结构
如图1所示，USSD业务中心可以通过USSD网关为手机用户提供使用梦网业务、访问sP资源的接入手段。USSD业务网关是外部服务提供商(SP)与移动网内USSD中心之间的中介实体，其中，USSD网关与SP交互采用了USSD接口协议。通过USSD服务，手机用户可以使用SP提供的手机支付、股票信息、交通信息(航班时刻、火车时刻、公交行车路线查询等)、话费查询、车主服务(交通违章通知、车牌年检通知、驾驶证年审通知等)、考试成绩查询(中考、高考等)和游戏等服务。

1.2　USSD应用接口协议原理
USSD接口协议与HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)，FFP(File Transfer Protocol)，SMTP(Simple Message Transfer Protocol)等协议一样同处于TCP/IP网络模型的应用层。USSD服务在TCP层必须有惟一对应的端口号，以保证TCP层向应用层的正确提交。协议采用的长连接方式，是指SP与USSDC以C/S方式建立TCP连接，用于双方信息的相互提交。TCP/IP连接建立后，由Client端(SP)发起建立应用层连接，然后进行数据传输。当信道上没有数据传输时，客户端应发送链路检测包以维持此连接，服务端如果在一定时间内未收到客户端的数据则断开此连接。

2　USSD接口协议的分析和设计
对于处于应用层的这样一个协议，为了减少程序编写的复杂性，采用了分层的方式来组织，如图2所示，每一层都建立在下层之上，目的都是向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层屏蔽。从移动运营商USSD服务器送来的信息，经过USSD代理层，USSD扩展层的解析和处理，最后交给USSD应用逻辑层；从USSD应用逻辑层发出的内容，经过USSD扩展层和USSD代理层的处理和封装，最后由移动运营商的USSD服务器发送到用户手机。

3　协议的分层实现
3．1　USSD代理层
最底层是USSD代理层，主要功能包括封装数据包、建立TCP/IP连接、登录服务器、启动接收线程、启动链路检测线程、网络自动监测及连接。这一层可以分为四个功能模块：Socket_Api、USSD_PDU、USSD_Session和USSDProxy_Api。其中前三个模块为第四个模块服务。Socket_API完成具体的网络通信，利用Java中已有的Socket类即可达到设计目的，即完成传输层及底层协议的工作。
图：http://qkzz.net/magazine/1006-8228/2007/07/jsjs20070717-1-l.jpg
http://www.enet.com.cn/article/2007/0126/A20070126411242.shtml
非结构化补充数据业务（USSD Unstructured Supplementary Service Data）是一种基于GSM网络的新型实时交互式数据业务，它是在GSM的短消息系统技术基础上推出的一种全新业务。
USSD的业务特征
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．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。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）。

2．实时交互式业务与存储转发业务
其次，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。

3．修改菜单选项的方便性
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，故USSD将会给运营商与业务提供商带来一个巨大的商机。
USSD业务平台结构
USSD业务平台与SMS业务平台在结构上相似，USSD平台主要包括两个部分：USSD网关和USSD中心。USSD中心通过七号信令的MAP部分与GSM系统相连。USSD网关相当于SMS业务平台的互联网短信网关（ISMG），它的一侧通过TCP/IP与USSD中心连接，另一侧通过互联网与各SP相连接。USSD中心除了通过USSD网关与各SP相连接外，还提供各种应用接口，可以与股票交易所、银行、机场等应用中心用专线相连。GSM系统以及USSD均起着透明通道的作用，USSD业务的处理主要在各种应用中心完成处理，然后将处理结果传到手机。
可见，采用这种方式提供业务，增加新的业务对原有的系统几乎没有什么影响，保持了原有系统的稳定性。
http://haka.sharera.com/blog/BlogTopic/12164.htm USSD非结构化补充数据业务-又一短命技术
信息产业部电信研究院企业管理研究所 范玉钟
编者按：USSD即非结构化补充数据业务，自2002年推出后，经历了“从天堂掉入地狱”的变化，USSD如何“柳暗花明又一村”，请看电信专家范玉钟先生的分析。
2002年、2003年USSD业务一度被炒得很热，2002年底国内首个USSD项目落户浙江联通，2003年中国移动开始积极试点，准备大规模推广，业内对USSD寄予很大希望。但是“希望越大，失望越大”，USSD业务在后来的发展中出现了致命问题，被“打入冷宫”。到底是什么原因让USSD业务“从天堂掉入地狱”，它是否能“柳暗花明又一村”呢？带着这些问题，我们一起来分析USSD业务。

一、“两面性”的业务特质
USSD（UnstructuredSupplementaryServiceData）即非结构化补充数据业务，是一种基于GSM网络的新型交互式数据业务，它是在GSM的短消息系统技术基础上推出的新业务。业务的多级动态菜单方式不仅方便了用户操作，而且时延小、响应速度快、可靠性高。此业务主要包括补充业务（如呼叫禁止、呼叫转移）和非结构补充业务（如证券交易、信息查询、移动银行业务）两类。
从满足用户需求的角度来说，有很多业务对USSD都存在替代性，比如短信业务、手机上网业务等，但是从业务的功能特性来说，它们又各有特点。表1是对几大业务的比较。
通过比较分析可以看出，USSD业务的核心利益非常明显，即让用户交互、快速、实时地获取信息。具体来看，呈现如下特点：第一，用户可以直接输入命令字串来获取相关服务，而短信和WAP业务都需要逐级菜单选择；第二，用户可以方便地进行菜单管理和设置，而其他业务不行；第三，在交互式应用中，USSD业务只需建立一次连接，减少了多次建立信令连接的时延，让用户快速享受相关服务；第四，可以实时在线地交易、娱乐、获取信息等。
虽然从业务功能来说，USSD是发展在线业务的良好平台，但是USSD好比“玫瑰”，是带着“刺”的。根据USSD的技术特点，它主要占用无线信道资源。虽然话音业务也占用信令资源，但通话开始后信道便被释放，话路建立时间大约在两三秒钟左右。但是USSD业务不同，在使用期间会一直占用信令资源，直到业务结束，具体时间要看用户使用业务的交互次数。不难发现，在一定状态下，USSD业务会影响语音业务和其他业务的开展。举例来说，如果一个基站最大配置了24个信令信道，而刚好在这个基站覆盖范围内，有24个USSD业务在同时使用，由于USSD业务会一直占用这些信令信道，那么在USSD业务持续进行的这段时间内（通常为几十秒），其他用户的语音业务是无法接入的。

二、“两步走”的发展战略
目前话音业务对运营商的收入贡献还处于绝对统治地位，运营商肯定不会为了发展其他业务而损失总收入，也就是说，发展USSD业务的前提条件是不能影响话音业务的发展。在这样的状况下，运营商可以采取“两步走战略”发展业务。目前可以抓住一些小功能“迈出一步”，待到时机成熟，再考虑全面和大规模发展。
考虑到无线信令资源的状况，USSD在近期可以开展交互次数少的业务。虽然不能体现USSD“在线”的最大特点，但可以先迈出一步，比如建立“短信门户”。随着网络资源的不断改善，在远期可以将USSD业务定位于银行、金融类实时在线业务的首选方式。“两步走战略”的具体实施方案如下分析。
第一步：热点地区试点，密切关注网络，培养用户习惯
在热点地区建立短信门户，用户拨打“短信门户”业务接入码后，系统将会按地区分级别将整合、规划好的菜单发送给用户，在手机终端屏幕上可以显示统一的信息点播内容服务菜单，供用户选择。当用户选择到某一具体的业务应用，或某一类应用（由运营商来定义）菜单项时，系统将会根据此用户选择的菜单项所对应的SMS指令和SMS接入号码发送给短信网关。通过这种方式，用户可以方便地获取相关信息。
门户建立之后，运营商一定要加强用户体验，培养用户消费习惯，可以在热点地区，针对动感地带和全球通用户开通USSD业务，并进行USSD点播业务的宣传和推广，可以邀请动感地带和全球通中有点播经验的用户，体验USSD业务。
在推广USSD业务的过程中，运营商应密切关注USSD业务对信令资源的占用变化规律。由于USSD业务的分布带有一定的不确定性，运营商应对热点地区基站的信令资源进行监控，以及时发现USSD业务分布密集的基站地区，当影响到语音业务时，采取及时的措施进行有效的控制。

第二步：扩容升级网络，游说行业SP，发展在线业务
随着对USSD业务的不断试点和密切关注，运营商下一步应该发挥业务“时时在线”的特性。应该将USSD业务定位于银行、金融类实时在线业务的首选方式，同时针对集团客户的需求，开发一些体现USSD实时监控特点的业务，比如针对市政工程的路灯状况监控，针对电力、水利行业的仪表数据监控等等。通过开发这些业务，充分体现出USSD业务的在线特征。
要实现上面的定位，运营商需要抓住三点。第一，对网络进行扩容和升级。在热点地区为USSD业务开通专用信令信道，并且扩充无线信道的容量，提高网络的安全性。第二，游说传统行业的SP（比如银行和证券交易所）。选择一些拥有客户资源，而且用户有使用经验的传统行业SP，比如银行、证券交易所、税务局等，说服这些SP，把USSD作为一种办理业务的方便渠道，从而提升他们的业务量、服务质量和用户满意度。在合作过程中，可以采取运营商自建、SP自建或者共建的灵活方式建立平台，并且确立灵活的合作模式。第三，积极培养用户消费习惯。可以邀请以上SP的用户进行USSD业务的试用和体验，培养用户利用新渠道办理业务的使用习惯，同时可以邀请有手机证券、手机银行等业务使用经验的移动用户，来充分体验通过USSD办理以上业务的方便和快捷。
扬长避短是USSD业务近期发展的精髓，通过近期开展交互次数少的自助服务业务和远期开展时时在线的行业应用，USSD业务会“柳暗花明又一村”，焕发出迷人的魅力。