一種基于H5技術(shù)的5G消息交互系統(tǒng)

林偉嘉，畢金龍，李盛閣，鄭 敏，鄭丁瑜

（中移互聯(lián)網(wǎng)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

5G消息是基于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)（Global System for Mobile Communications Association，GSMA）的通用概要文件RCS UP2.4進(jìn)行構(gòu)建，將傳統(tǒng)短信變革升級為富媒體通信套件（Rich Communication Suite，RCS）業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了消息的富媒體化和輕量化。目前，國內(nèi)5G消息依賴于原生終端內(nèi)置軟件開發(fā)工具包（Software Development Kit，SDK）進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，受制于各大手機(jī)終端廠商的集成進(jìn)度，因此會(huì)存在一些終端暫不支持5G消息的情況，也有一些傳統(tǒng)的終端無法支持升級[1]。本文將闡述一種結(jié)合5G消息回落方式實(shí)現(xiàn)瀏覽器打開H5鏈接后的交互服務(wù)系統(tǒng)，在不支持的終端上實(shí)現(xiàn)相同的用戶體驗(yàn)。

1 5G消息概述

5G消息是基礎(chǔ)通信產(chǎn)品短信的歷史性變革，是5G+戰(zhàn)略首批落地的5G應(yīng)用之一，亦是運(yùn)營商全面賦能5G+生態(tài)的創(chuàng)新平臺(tái)[2]。2019年10月，GSMA將RCS納入5G手機(jī)必備功能，明確了5G消息即RCS消息，并號(hào)召全球運(yùn)營商進(jìn)行升級。根據(jù)服務(wù)客戶的特征，5G消息分為兩大類：一類是個(gè)人對個(gè)人（Person to Person，P2P）消息，是個(gè)人用戶與個(gè)人用戶之間交互的消息，包括點(diǎn)對點(diǎn)消息、群發(fā)消息以及群聊消息；另一類是平臺(tái)即訊息（Message as a Platform，MaaP）消息，是行業(yè)客戶與個(gè)人用戶之間交互的消息[3]。MaaP消息是RCS UP2.0標(biāo)準(zhǔn)中引入的新消息服務(wù)，通過構(gòu)建“RCS+Platform+Chatbot”的方式，在P2P消息的基礎(chǔ)上增加了商戶與用戶之間的交流[4]。運(yùn)營商5G消息示意如圖1所示。

圖1 運(yùn)營商5G消息示意

運(yùn)營商為了實(shí)現(xiàn)5G商業(yè)部署，在自身網(wǎng)絡(luò)上架設(shè)了MaaP網(wǎng)關(guān)和聊天機(jī)器人（Chatbot）管理平臺(tái)，平臺(tái)面向企業(yè)端開放通信接口，提供5G行業(yè)消息服務(wù)[5]。在5G消息業(yè)務(wù)中，行業(yè)客戶使用聊天機(jī)器人作為自有業(yè)務(wù)系統(tǒng)與運(yùn)營商5G消息系統(tǒng)之間的媒介以及和終端用戶進(jìn)行消息交互的載體[6]。5G消息交互模式通過Chatbot實(shí)現(xiàn)了終端用戶在消息界面的搜索、發(fā)現(xiàn)以及交互等。用戶可以在消息窗口直觀便捷地享受繳費(fèi)充值、票務(wù)訂購、酒店預(yù)訂、物流查詢、餐飲訂座、外賣下單等各類5G消息應(yīng)用服務(wù)[7]。

5G消息終端支持接收Chatbot發(fā)送的5G消息，消息類型包括文本、音頻、視頻、圖片、vCard、地理位置以及富媒體卡片消息（Rich Card）[8]。上述所有類型的消息中都可以包含建議菜單，包括建議回復(fù)和建議操作。

5G消息系統(tǒng)采用了GSMA RCS UP2.4標(biāo)準(zhǔn)，將作為一個(gè)較為獨(dú)立的系統(tǒng)存在，5G消息用戶在網(wǎng)絡(luò)上的附著、注冊都遵循了不同于現(xiàn)有長期演進(jìn)語音承載（Voice over Long-Term Evolution，VoLTE）用戶的模式，5G消息的樣式解析、交互實(shí)現(xiàn)都依賴于原生支持5G消息（RCS）的手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)[9]。目前，5G消息發(fā)展的核心瓶頸在于終端的覆蓋量，終端覆蓋率低導(dǎo)致了5G消息未能快速規(guī)?；l(fā)展。5G消息系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 5G消息系統(tǒng)架構(gòu)

2 非5G消息終端接收5G消息的常規(guī)處理方案

2.1 方案實(shí)現(xiàn)

首先，運(yùn)營商5G消息網(wǎng)關(guān)根據(jù)用戶手機(jī)終端上報(bào)消息，形成當(dāng)前支持5G消息的號(hào)碼庫。其次，當(dāng)行業(yè)客戶Chatbot進(jìn)行消息下發(fā)時(shí)，由運(yùn)營商的5G消息網(wǎng)關(guān)根據(jù)手機(jī)終端號(hào)碼庫進(jìn)行判斷，支持5G消息的終端進(jìn)行5G消息投遞，對不支持5G消息的終端進(jìn)行其他渠道的消息回落處理[1]。現(xiàn)有主流解決方案為投遞5G消息強(qiáng)制轉(zhuǎn)為短信（純文本）或是彩信（富媒體文件+文本），以達(dá)到全面覆蓋手機(jī)終端的目的。

2.2 局限性

一是回落5G消息為短信或是彩信僅僅是展示當(dāng)前的消息內(nèi)容，無法實(shí)現(xiàn)與商業(yè)Chatbot進(jìn)行交互，而這是5G消息的業(yè)務(wù)核心所在。二是無法實(shí)現(xiàn)5G消息的展現(xiàn)及交互能力，如固定菜單欄、建議回復(fù)以及特色卡片等。

3 基于H5技術(shù)的5G消息交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 總體思路描述

總體系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示，通過回落文本鏈接的方式，使得非5G終端手機(jī)點(diǎn)擊鏈接后能夠在瀏覽器中實(shí)現(xiàn)5G消息的展現(xiàn)以及Chatbot的交互，核心功能層有H5后臺(tái)服務(wù)（接入層）和H5前端邏輯層。其中，H5后臺(tái)服務(wù)（接入層）通過協(xié)議轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵功能模塊實(shí)現(xiàn)5G消息的發(fā)送及接收機(jī)制，包括終端狀態(tài)判斷、端側(cè)長連接、消息上下行等系統(tǒng)功能，對接5G消息系統(tǒng)（網(wǎng)關(guān)）；H5前端邏輯層通過HTML5+JavaScript技術(shù)完成終端界面層仿真，實(shí)現(xiàn)用戶終端UIUE層面與Maap消息的一致。

3.2 功能模塊設(shè)計(jì)及描述

3.2.1 H5后臺(tái)服務(wù)主要功能模塊

H5后臺(tái)服務(wù)（接入層）是對接Maap 5G消息網(wǎng)元的服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的功能包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、鑒權(quán)認(rèn)證、邏輯處理、連接狀態(tài)判斷及管理、消息存儲(chǔ)及緩存、消息投遞路由，主要層次模塊有6個(gè)。

一是協(xié)議轉(zhuǎn)換層，負(fù)責(zé)把普通瀏覽器H5（JavaScript）無法處理的5G Maap消息報(bào)文轉(zhuǎn)換為普通瀏覽器H5可以處理的通用格式報(bào)文，包括但不僅限于JSON、XML等通用格式。二是鑒權(quán)認(rèn)證層，負(fù)責(zé)確認(rèn)連接上來的瀏覽器終端用戶身份的可靠性，使用包括短信驗(yàn)證、移動(dòng)認(rèn)證一鍵取號(hào)、SIM認(rèn)證、賬密登錄等不同方式獲取身份信息。其作用在于實(shí)現(xiàn)Chatbot對于連接上來的用戶身份認(rèn)證以及保障消息路由投遞的可靠性。三是邏輯處理層，負(fù)責(zé)處理上下行消息的分發(fā)及消息響應(yīng)的處理，包括消息排隊(duì)、消息亂序處理、消息模板解析、關(guān)鍵詞匹配（優(yōu)選）。四是連接服務(wù)層，包括實(shí)現(xiàn)與5G消息系統(tǒng)主要部件的對接、與用戶瀏覽器終端的長連接保持、心跳檢測、狀態(tài)檢測等功能，使用的協(xié)議包括但不僅限于HTTP（HTTPS）、TCP、MQTT、WebSocket等。五是消息路由層，負(fù)責(zé)上下行消息的路由，包括Chatbot與用戶之間多對多的路由關(guān)系。六是消息存儲(chǔ)層，上下行的消息均有相關(guān)的存儲(chǔ)服務(wù)，可模擬5G Maap原生終端的收件箱消息存儲(chǔ)以及當(dāng)用戶瀏覽器不在線（無有效連接）時(shí)的離線消息存儲(chǔ)服務(wù)。當(dāng)用戶重新連接上來后，會(huì)給與相關(guān)的消息推送。

3.2.2 H5前端邏輯層主要功能模塊

H5前端邏輯層實(shí)現(xiàn)與H5接入服務(wù)層的連接，并由瀏覽器進(jìn)行相關(guān)的報(bào)文解析渲染，實(shí)現(xiàn)瀏覽器仿真Maap（5G消息）的功能，主要的功能模塊有以下4部分。

一是網(wǎng)絡(luò)連接層，實(shí)現(xiàn)與H5后臺(tái)服務(wù)（接入層）的有效長連接，使用TCP、MQTT或是WebSocket等多種協(xié)議進(jìn)行消息的收發(fā)與狀態(tài)的保持。二是數(shù)據(jù)格式處理層，將接收到的XML或是JSON等通用格式的報(bào)文進(jìn)行解析，提取其中的各種文本、圖片、富媒體信息以及各種消息指令，包括但不僅限于固定菜單欄、建議回復(fù)、浮動(dòng)菜單欄等各種操作指令。三是邏輯處理層，從H5服務(wù)層接收消息，并且根據(jù)消息ID進(jìn)行排序。處理從H5服務(wù)推動(dòng)過來實(shí)時(shí)消息，并且拉取已有的存量離線消息，完成本地瀏覽器數(shù)據(jù)的暫存以及排序展現(xiàn)。響應(yīng)用戶對于菜單、卡片的點(diǎn)擊請求，包括上行回復(fù)消息或是打開URL。四是UIUE渲染層，根據(jù)消息格式處理層提取出來的各種5G Maap消息元素進(jìn)行HTML的渲染，實(shí)現(xiàn)包括普通消息（文本或圖片、音視頻文件）、普通消息+固定菜單欄、普通消息+懸浮按鈕（建議回復(fù)）、模板卡片（單卡片）、模板卡片（多卡片）、模板卡片（單卡片）+懸浮按鈕（建議回復(fù)）、模板卡片（多卡片）+懸浮按鈕（建議回復(fù)）等各種UIUE樣式。

3.3.3 消息主要交互流程

H5瀏覽器連接H5接入層后實(shí)現(xiàn)與5G Chatbot的交互，初始動(dòng)作可能是打開攜帶在短信、彩信、視頻短信、Wap Push等多種信息中的鏈接，也可能是通過掃描二維碼等其他主動(dòng)進(jìn)入手段。

連接鑒權(quán)流程。根據(jù)GSMA規(guī)范，5G消息終端對于SIP應(yīng)用要求支持AKA鑒權(quán)方式；對于HTTP應(yīng)用，則要求支持GBA認(rèn)證。5G消息系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)信息獲得當(dāng)前連接終端的用戶身份信息，其中最為重要的是用戶手機(jī)號(hào)碼[10]。對于非5G終端，通過設(shè)計(jì)短信驗(yàn)證碼、移動(dòng)認(rèn)證取號(hào)、SIM號(hào)碼認(rèn)證等基于SIM卡號(hào)碼的方式來確定當(dāng)前瀏覽器訪問用戶的身份。

H5瀏覽器發(fā)起連接請求，并攜帶鑒權(quán)類型；H5接入層服務(wù)根據(jù)鑒權(quán)類型，下發(fā)鑒權(quán)指令給鑒權(quán)中心，如短信網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)認(rèn)證取號(hào)、SIM認(rèn)證等；H5瀏覽器攜帶鑒權(quán)token再次請求H5接入層服務(wù)；H5接入層服務(wù)進(jìn)行鑒權(quán)token的校驗(yàn)，通過后返回長連接的access token；H5 瀏覽器攜帶 access token 建立二進(jìn)制長連接，基于MQTT、WebSocket或是TCP協(xié)議。

（2）下行消息流程。下行消息流程如圖4所示，Chatbot發(fā)送消息到5G消息網(wǎng)關(guān)，5G消息網(wǎng)關(guān)投遞Maap協(xié)議報(bào)文到達(dá)H5接入層；H5接入層進(jìn)行消息協(xié)議轉(zhuǎn)換，將特定的Maap協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)換為通用格式報(bào)文；H5接入層對于消息進(jìn)行入庫存儲(chǔ)，做好緩存及根據(jù)用戶ID存儲(chǔ)歷史消息數(shù)據(jù)；H5接入層通過長連接把消息推送到瀏覽器端；瀏覽器端拿到數(shù)據(jù)后，由數(shù)據(jù)格式處理層進(jìn)行處理，抽取出關(guān)鍵元素，如卡片格式、按鈕要求、排列順序等，并將相關(guān)元素集合發(fā)送到邏輯處理層；邏輯處理層根據(jù)解析出來的關(guān)鍵元素及樣式要求，進(jìn)行HTML格式的報(bào)文拼接及動(dòng)效處理；UIUE前端根據(jù)邏輯處理層傳遞過來的HTML報(bào)文樣式進(jìn)行前端渲染，實(shí)現(xiàn)與用戶的正常交互。

（3）上行消息流程。上行消息流程如圖5所示，用戶通過前端界面發(fā)起操作，如點(diǎn)擊卡片或是按鈕亦或是上行文本、多媒體消息；邏輯處理層進(jìn)行相關(guān)的判斷，將需要上行的意圖告訴數(shù)據(jù)格式處理層；數(shù)據(jù)格式處理層進(jìn)行通用格式報(bào)文的封裝，并傳遞給網(wǎng)絡(luò)連接模塊；瀏覽器通過長連接推送通用格式報(bào)文給H5接入層；H5接入層進(jìn)行消息緩存，并根據(jù)用戶ID存儲(chǔ)歷史消息數(shù)據(jù)；消息協(xié)議轉(zhuǎn)換，將通用格式報(bào)文轉(zhuǎn)為Maap 5G消息報(bào)文；H5接入層投遞到5G消息網(wǎng)關(guān)，由5G消息網(wǎng)關(guān)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)到Chatbot。

（4）拉取歷史、離線消息。實(shí)現(xiàn)用戶進(jìn)入Chatbot H5頁面后可以看到原歷史聊天記錄，仿真5G Maap消息終端的收件箱效果，具體流程如下。一是用戶打開Chatbot H5頁面，可以是通過打開攜帶在短信、彩信、視頻短信、wap push等多種信息中的鏈接，或是通過掃描二維碼等其他主動(dòng)進(jìn)入手段；二是瀏覽器完成鑒權(quán)認(rèn)證流程后建立長連接，發(fā)起對H5接入層的歷史、離線消息拉取請求；三是H5接入層讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)，通過用戶ID篩選出相關(guān)的消息記錄；四是H5接入層通過長連接下行消息。

4 結(jié) 論

5G消息帶來了全新的人機(jī)交互模式，本文闡述了一種基于H5技術(shù)實(shí)現(xiàn)5G消息交互系統(tǒng)的技術(shù)方案，可解決5G消息發(fā)展初期面臨的終端覆蓋不足的重要問題。