Conception et mise en oeuvre d'un serveur USSD sur la plateforme OpenSS7

II.1.3.2. Le sous système utilisateur pour le RNIS(ISUP)

ISUP (ISDN User Part) définit le protocole utilisé pour établir, gérer les appels et libérer les circuits alloués pour transporter la voix et les données entre les commutateurs d'extrémités. ISUP est utilisé pour les appels RNIS (Réseau Numérique à intégration de Services), mais également pour les appels classiques. Cependant, les appels issus d'un commutateur et qui sont à destination du même commutateur n'utilisent pas la signalisation ISUP.

II.1.3.3. Le sous système applications de gestion des transactions (en anglais TCAP)

TCAP assure l'échange d'informations qui ne sont pas relatives aux circuits à travers le réseau SS7, en utilisant les services SSCP en mode non connecté. Les requêtes et les réponses échangées entre les points de signalisation et les points de contrôle du réseau sont transportées dans les messages TCAP. Exemple : un point de signalisation envoi une requête TCAP afin de déterminer le numéro de routage associé à un numéro gratuit (0800) et de vérifier le code PIN du détenteur d'une carte de paiement. Dans les réseaux mobiles (GSM), TCAP transporte les messages de la Couche Application envoyés entre les commutateurs du réseau mobile et les bases de données assurant l'authentification des abonnés, l'identification du terminal et le roaming.

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II.1.3.4. Le Protocole d'Application du Réseau Intelligent (PARI ou en anglais INAP)

Le protocole INAP (Intelligent Network Application Protocol) est un protocole d'application utilisé dans le Réseau Intelligent (RI). Il permet le transport des messages entre les entités du RI, notamment entre le Point de Commutation de Service (SSP, Service Switching Point) et le Point de Contrôle de Service (SCP, Service Control Point), pour la fourniture de services du RI.

II.1.3.5. Le protocole d'application du mobile (MAP)

MAP (Mobile Application Part) est un protocole utilisé dans les réseaux mobiles. Les messages MAP envoyés entre les commutateurs et les bases de données (Home Local Regiter(HLR) et Visitor Local Regiter(VLR)) pour supporter l'authentification des usagers, l'identification des équipements et le roaming, sont transportés dans les réseaux mobiles par le TCAP. Lorsqu'un abonné mobile se déplace et pénètre dans une zone couverte par un autre MSC (Mobile Switch Control), le VLR intégré demande des informations sur le profil de l'abonné à son HLR d'origine en utilisant des informations MAP véhiculées dans les messages TCAP.

II.1.3.6. Le protocole d'exploitation et de maintenance (OMAP)

Le protocole OMAP (Operations Maintenance & Administration Part) fournit les procédures de gestion et de supervision du réseau sémaphore. Il définit les protocoles d'application et les procédures de monitoring, test et contrôle des ressources SS7.

Les réseaux sémaphores numéro 7 de nos jours sont de plus en plus implémentés dans les réseaux GSM.

II.2. Global System for Mobile communication

GSM est une technologie de téléphonie cellulaire digitale déployée pour la première fois en 1992. Dès l'année 2000, elle comptait déjà 250 millions d'abonnés à travers le monde et était le système de téléphonie prédominant en Europe. Les téléphones GSM sont dotés

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d'une puce (carte SIM : Subscriber Identity Module) contenant les informations utilisateur. Cette puce peut être transférée rapidement et facilement d'un téléphone à un autre, permettant ainsi à l'utilisateur de changer de téléphone tout en conservant la totalité d'informations lui permettant d'accéder au réseau de l'opérateur.

II.2.1. Architecture d'un réseau GSM

Figure 2: Architecture du réseau GSM [Anttalainen 2003]

De façon globale, un système GSM est composé de trois principaux sous-systèmes :

? Sous-système de communication et de gestion du réseau (Network and Switching Subsystem, Network Management Subsystem) :

Il comprend les équipements et fonctions concernant :

o Les appels bout à bout o La gestion des abonnés o La mobilité

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o Une interface avec le Réseau Téléphonique Publique Commuté ? Sous-système radio (Radio Subsystem) :

Il contient les équipements et fonctions concernant la gestion des connections radio et des transferts. Il comprend les téléphones mobiles, BTS et la BSC.

? Sous-système des opérations (Operation Support Subsystem)

Constitué essentiel de l'OMC (Operation and Maintenance Center), il assure les opérations de maintenance des équipements GSM et prend en charge l'interface réseau de l'opérateur.

II.2.2. Les équipements nécessaires [Ludovic 1999]

? Terminal d'abonné (MS : Mobile Station) : La carte SIM : Cette carte identifie l'abonné sur le réseau. L'accès sera donc refusé si la carte a été déclarée perdue ou volée. Elle assure donc l'authentification de l'abonné ainsi que le cryptage de la voix. Le téléphone mobile : Il ne fonctionne que si la carte SIM y a été insérée et le code secret validé par l'abonné.

? Les stations de base (BTS) : Les relais radio sont l'interface entre le téléphone mobile et le reste du réseau.

? Les contrôleurs de stations de base (BSC : Base Station Controller.) : Ils gèrent la coordination entre les relais radio.

? Les centres de commutations mobiles (MSC : Mobile Switching Control.) : Ces entités sont responsables de l'acheminement des communications dans le réseau et assurent également l'interconnexion entre le réseau de téléphone cellulaire et le réseau fixe traditionnel. Elles génèrent toutes les informations de taxation et gèrent la complexité des connexions due aux déplacements réalisés pendant la communication.

? Les registres de localisation des visiteurs (VLR) : Le VLR est une base de données reliée à un MSC qui stocke temporairement les informations concernant chaque mobile dans la zone de travail du MSC, (identité de l'abonné, sa dernière zone de localisation, les services complémentaires souscrits par celui-ci, les éventuelles restrictions ou interdictions d'établissement de la communication).

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? Le registre de localisation principal (HLR) : Le HLR est la base de données centrale contenant toutes les informations administratives relatives aux abonnés d'un réseau donné utilisant deux clés d'entrée :

o IMSI (International Mobile Subscriber Identity) : c'est un numéro unique alloué à chaque abonné stocké dans la carte SIM et utilisé par le réseau pour la transmission des données de l'abonné.

o MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network) : c'est le numéro d'appel de l'abonné lié à l'IMSI dans l'HLR; les appels destinés à l'abonné sont transcrits en numéro d'IMSI. Ceci permet sa recherche et l'établissement de la communication.

II.2.3. La signalisation sémaphore N°7 dans un réseau GSM

Figure 3: répartition de la signalisation et la communication.

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La signalisation sémaphore numéro 7 est une couche qui a été ajoutée au réseau GSM pour lui permettre d'améliorer la rapidité des échanges de signalisation. Son implémentation se fait dans un plan autre que celui du GSM appelé réseau sémaphore. Il est constitué des canaux sémaphores et ne véhicule que des informations de signalisation. Les informations de signalisation sont des services émis pour l'établissement d'une connexion (Recherche de l'appelé, ...), l'entretien de la communication (ligne occupée, ...) et la libération d'une connexion (libération du circuit de communication, ...). L'intégration de la signalisation dans les réseaux GSM a permis l'émergence des services USSD.

II.3. Unstructured Supplementary Services Data (USSD)

USSD peut se traduire en Données de Service Supplémentaires Peu Structurées. Il s'agit d'une fonctionnalité des téléphones GSM. Il est généralement associé aux services de la téléphonie de type temps réel ou de messagerie instantanée. Contrairement aux SMS qui sont enregistrés avant d'être redirigés, les services USSD quant à eux sont directement retransmis. Les temps de réponse pour des services USSD sont généralement plus courts que ceux utilisés pour les SMS.

II.3.1. Le standard USSD

? USSD Phase 1: Cette phase est celle durant laquelle seuls les dialogues initiés par le mobile étaient possibles (C'est-à-dire qu'un mobile peut envoyer une demande vers le réseau et recevoir la réponse.).

? USSD Phase 2: C'est le statut actuel du standard USSD. Le dialogue est initié soit par le mobile soit par le réseau. Le dialogue est établit entre le mobile et l'opérateur. Plusieurs transactions peuvent être effectuées au cours du même dialogue.

II.3.2. Les caractéristiques et les paramètres USSD

Cette partie présente les caractéristiques et les paramètres USSD dans sa phase 2.

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II.3.2.1. Les dialogues USSD dans le réseau GSM

Un dialogue USSD est l'établissement d'une connexion USSD entre le mobile et le réseau. Il existe deux types de dialogues USSD.

II.3.2.2. Initiation du dialogue coté mobile (Mobile Initiated Dialogue)

Figure 4 Mobile initiated USSD dialogue[WAP 2001]

Le mobile initie le dialogue par invocation de la méthode ProcessUSSDRequest. L'operateur (Network) peut répondre par invocation de la méthode USSDRequest ou bien libère le dialogue en retournant le résultat via la méthode ProcessUSSDRequest. Si l'opérateur décide d'invoquer la méthode USSDRequest, le mobile répond grâce à la méthode USSDRequest et ainsi de suite.

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II.3.2.3. Initiation du dialogue coté opérateur (Network Initiated Dialogue)

Figure 5: Dialogue initié par l'opérateur.[WAP 2001]

L'opérateur initie le dialogue par invocation de la méthode USSDRequest. Le mobile répond en retournant le résultat via l'opération USSDRequest. Les deux entités s'échangent des messages jusqu'à ce que l'opérateur décide de mettre un terme au dialogue en retournant un END.

II.3.2.4. Schéma de codage des données. (SCD ou en anglais DCS: Data Coding Scheme)

Une opération USSD a deux paramètres: Le DCS et l'USSD string. Le DCS spécifie le modèle de codage des données dans la chaine USSD.

Opération			Specification DCS
Opération mobile	initiée par	le	'Langage non spécifié' et 'alphabet par défaut du SMS'. DCS = 0000 1111
Réponse d'une opération initiée par le mobile			Non spécifié
Opération réseau	initiée par	le	Non spécifié

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Réponse d'une opération initiée par le réseau

'Langage non spécifié' et 'alphabet par défaut du SMS'. DCS = 0000 1111

Tableau 1: Schéma de codage des données

II.3.2.5. Code Service (CS en anglais SC: Services Code)

Le code service est une partie de la première chaine de caractères USSD envoyée par le mobile. Cette chaine a la syntaxe suivante :

{*, #}SC[ |*données]#.

Où SC est le code services et données est un nombre.

Il existe deux types de code services : VPLMN (Visited Public Land Mobile Network.) et HPLMN ( Home PLMN.). Le code service HPLMN route les messages USSD vers le HLR et le code services VPLMN route les messages USSD vers le MSC/VLR.

II.3.2.6. Horloge USSD (Timers USSD)

Pour superviser les dialogues USSD et éviter les dialogues interrompus, il a été défini une politique de gestion de la durée des opérations dans le réseau.

II.3.2.7. ProcessUSSDRequest Invoke Timer

L'horloge est démarrée lorsque la méthode ProcessUSSDRequest est reçue par le

réseau (Dialogue initié par le MS). Il est stoppé lorsque le MS reçoit le résultat de sa requête (Libération du dialogue.). Cette horloge limite la durée totale dialogue, sa valeur est comprise entre 1 et 10 minutes.

II.3.2.8. USSDRequest Invoke Timer

L'horloge est démarrée lorsque la méthode USSDRequest est reçue par le réseau (Dialogue initié par le MS). Il est stoppé à la réception du résultat de la routine USSDRequest envoyé au MS(Le dialogue est libéré). Cette horloge met une restriction à

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l'application MS qui traite le temps. Pour certaines applications, cela peut inclure l'obtention d'une réponse de l'utilisateur. Cette horloge limite la durée totale du dialogue, sa valeur est comprise entre 1 et 10 minutes.

II.3.2.9. Les dialogues multiples

Dans les spécifications GSM USSD phase 2, seul un dialogue entre le MS et le réseau est permis. Une fois le dialogue établi entre le MS et un noeud du réseau GSM, un autre dialogue ne peut être établi en parallèle. Cela veut dire qu'un hôte occupé qui ne peut pas être atteint par le noeud de la fin avec lequel le dialogue est établi, ne peut pas être atteint à tous sans avortement du dialogue établi en premier. Ainsi, l'établissement d'un nouveau dialogue vers un noeud différent permettra que le terminal puisse être atteint.

II.3.2.10. Aspects d'adressage

USSD a été conçu pour les dialogues entre le MS et une application USSD dans le MSC, VLR ou HLR. Le MSISDN est transporté dans la partie du dialogue du message TCAP. Par exemple, quand un dialogue initié par le MS est établi vers une application dans le HLR, le MSISDN et l'adresse HLR sont inclus. Pour un mobile initiant un dialogue, l'application USSD dans le HLR n'est pas probablement la dernière. Elle travaillera comme un relais seulement, et laissera passer des opérations USSD entre le réseau GSM et le noeud externe.

II.3.2.11. Longueur d'une chaine USSD

D'après les spécifications GSM USSD, l'Invocation de USSDRequest et de ProcessUSSDRequest peuvent avoir chacune une chaine de caractères USSD ayant une longueur de 160 octets. De plus, la longueur de la chaine de caractères USSD est restreinte aux capacités de signalisation des couches inférieures (par exemples: TCAP) qui peuventt être configurées différemment dans différents réseaux

II.3.2.12. Exemple de code USSD.

? *166*mon_numero#.

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? #123*06xxxxxxxx# (Orange: Votre correspondant reçoit un SMS : "Le
06.xx.xx.xx.xx cherche à vous joindre et souhaiterait que vous le rappeliez").

? #125# (Orange: Obtenir un numéro d'accès Wifi)

? #101# (Serveur de Jeu Orange).

II.4. La signalisation sémaphore N°7 et le modèle OSI

L'intégration des services de télécommunications et de ceux liés à l'Internet s'accélère dans un mouvement de convergence et de généralisation des technologies IP dans les réseaux. La venue du protocole SS7 a permis une grande amélioration de la gestion de ces services.

II.4.1. VoIP stack

Le terme générique VoIP [jrepetti 2004] (Voice Over Internet Protocole) est souvent utilisé dans son sens le plus général pour désigner toutes les solutions permettant le transport de la parole sur un réseau IP. On peut distinguer en vrac:

? La voix sur IP : Transport de la parole sur un réseau IP de type privé (intranet/extranet).

? La téléphonie sur IP : en plus de la parole, des fonctions téléphoniques (signalisation, fax, multi appel) sur IP sont rajoutées.

II.4.2. Les Media Gateway

Les Media Gateway jouent un rôle très important. En effet, Ils assurent non seulement l'acheminement du trafic, mais aussi l'inter fonctionnement avec les réseaux externes et avec les divers réseaux d'accès en réalisant la conversion, le codage et la mise en paquets du flux média reçu du Réseau Téléphonique Public Commuté(RTPC) et vice-versa (conversion du trafic TDM/IP). Ils assurent aussi la transmission, suivant les instructions du Média Gateway Controller (MGC) des flux média reçus de part et d'autre et la conversion de la signalisation associée.

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II.4.3. Stream Control Transmission Protocol (SCTP)

Le SCTP est connu pour le transport des messages de signalisation RTPC sur les réseaux IP, mais est capable de gérer des applications plus générales. Le SCTP [SCTP 03] est une application au niveau datagramme protocole de transfert d'exploitation au-dessus d'un service peu fiable tel qu'UDP.