一種基于H5技術的5G消息交互系統

林偉嘉，畢金龍，李盛閣，鄭 敏，鄭丁瑜

（中移互聯網有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

5G消息是基于全球移動通信系統協會（Global System for Mobile Communications Association，GSMA）的通用概要文件RCS UP2.4進行構建，將傳統短信變革升級為富媒體通信套件（Rich Communication Suite，RCS）業務，實現了消息的富媒體化和輕量化。目前，國內5G消息依賴于原生終端內置軟件開發工具包（Software Development Kit，SDK）進行實現，受制于各大手機終端廠商的集成進度，因此會存在一些終端暫不支持5G消息的情況，也有一些傳統的終端無法支持升級[1]。本文將闡述一種結合5G消息回落方式實現瀏覽器打開H5鏈接后的交互服務系統，在不支持的終端上實現相同的用戶體驗。

1 5G消息概述

5G消息是基礎通信產品短信的歷史性變革，是5G+戰略首批落地的5G應用之一，亦是運營商全面賦能5G+生態的創新平臺[2]。2019年10月，GSMA將RCS納入5G手機必備功能，明確了5G消息即RCS消息，并號召全球運營商進行升級。根據服務客戶的特征，5G消息分為兩大類：一類是個人對個人（Person to Person，P2P）消息，是個人用戶與個人用戶之間交互的消息，包括點對點消息、群發消息以及群聊消息；另一類是平臺即訊息（Message as a Platform，MaaP）消息，是行業客戶與個人用戶之間交互的消息[3]。MaaP消息是RCS UP2.0標準中引入的新消息服務，通過構建“RCS+Platform+Chatbot”的方式，在P2P消息的基礎上增加了商戶與用戶之間的交流[4]。運營商5G消息示意如圖1所示。

圖1 運營商5G消息示意

運營商為了實現5G商業部署，在自身網絡上架設了MaaP網關和聊天機器人（Chatbot）管理平臺，平臺面向企業端開放通信接口，提供5G行業消息服務[5]。在5G消息業務中，行業客戶使用聊天機器人作為自有業務系統與運營商5G消息系統之間的媒介以及和終端用戶進行消息交互的載體[6]。5G消息交互模式通過Chatbot實現了終端用戶在消息界面的搜索、發現以及交互等。用戶可以在消息窗口直觀便捷地享受繳費充值、票務訂購、酒店預訂、物流查詢、餐飲訂座、外賣下單等各類5G消息應用服務[7]。

5G消息終端支持接收Chatbot發送的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，包括建議回復和建議操作。

5G消息系統采用了GSMA RCS UP2.4標準，將作為一個較為獨立的系統存在，5G消息用戶在網絡上的附著、注冊都遵循了不同于現有長期演進語音承載（Voice over Long-Term Evolution，VoLTE）用戶的模式，5G消息的樣式解析、交互實現都依賴于原生支持5G消息（RCS）的手機終端實現[9]。目前，5G消息發展的核心瓶頸在于終端的覆蓋量，終端覆蓋率低導致了5G消息未能快速規模化發展。5G消息系統架構如圖2所示。

圖2 5G消息系統架構

2 非5G消息終端接收5G消息的常規處理方案

2.1 方案實現

首先，運營商5G消息網關根據用戶手機終端上報消息，形成當前支持5G消息的號碼庫。其次，當行業客戶Chatbot進行消息下發時，由運營商的5G消息網關根據手機終端號碼庫進行判斷，支持5G消息的終端進行5G消息投遞，對不支持5G消息的終端進行其他渠道的消息回落處理[1]。現有主流解決方案為投遞5G消息強制轉為短信（純文本）或是彩信（富媒體文件+文本），以達到全面覆蓋手機終端的目的。

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前的消息內容，無法實現與商業Chatbot進行交互，而這是5G消息的業務核心所在。二是無法實現5G消息的展現及交互能力，如固定菜單欄、建議回復以及特色卡片等。

3 基于H5技術的5G消息交互系統設計及實現

3.1 總體思路描述

總體系統架構設計如圖3所示，通過回落文本鏈接的方式，使得非5G終端手機點擊鏈接后能夠在瀏覽器中實現5G消息的展現以及Chatbot的交互，核心功能層有H5后臺服務（接入層）和H5前端邏輯層。其中，H5后臺服務（接入層）通過協議轉換等關鍵功能模塊實現5G消息的發送及接收機制，包括終端狀態判斷、端側長連接、消息上下行等系統功能，對接5G消息系統（網關）；H5前端邏輯層通過HTML5+JavaScript技術完成終端界面層仿真，實現用戶終端UIUE層面與Maap消息的一致。

3.2 功能模塊設計及描述

3.2.1 H5后臺服務主要功能模塊

H5后臺服務（接入層）是對接Maap 5G消息網元的服務系統，實現的功能包括協議轉換、鑒權認證、邏輯處理、連接狀態判斷及管理、消息存儲及緩存、消息投遞路由，主要層次模塊有6個。

一是協議轉換層，負責把普通瀏覽器H5（JavaScript）無法處理的5G Maap消息報文轉換為普通瀏覽器H5可以處理的通用格式報文，包括但不僅限于JSON、XML等通用格式。二是鑒權認證層，負責確認連接上來的瀏覽器終端用戶身份的可靠性，使用包括短信驗證、移動認證一鍵取號、SIM認證、賬密登錄等不同方式獲取身份信息。其作用在于實現Chatbot對于連接上來的用戶身份認證以及保障消息路由投遞的可靠性。三是邏輯處理層，負責處理上下行消息的分發及消息響應的處理，包括消息排隊、消息亂序處理、消息模板解析、關鍵詞匹配（優選）。四是連接服務層，包括實現與5G消息系統主要部件的對接、與用戶瀏覽器終端的長連接保持、心跳檢測、狀態檢測等功能，使用的協議包括但不僅限于HTTP（HTTPS）、TCP、MQTT、WebSocket等。五是消息路由層，負責上下行消息的路由，包括Chatbot與用戶之間多對多的路由關系。六是消息存儲層，上下行的消息均有相關的存儲服務，可模擬5G Maap原生終端的收件箱消息存儲以及當用戶瀏覽器不在線（無有效連接）時的離線消息存儲服務。當用戶重新連接上來后，會給與相關的消息推送。

3.2.2 H5前端邏輯層主要功能模塊

H5前端邏輯層實現與H5接入服務層的連接，并由瀏覽器進行相關的報文解析渲染，實現瀏覽器仿真Maap（5G消息）的功能，主要的功能模塊有以下4部分。

一是網絡連接層，實現與H5后臺服務（接入層）的有效長連接，使用TCP、MQTT或是WebSocket等多種協議進行消息的收發與狀態的保持。二是數據格式處理層，將接收到的XML或是JSON等通用格式的報文進行解析，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、浮動菜單欄等各種操作指令。三是邏輯處理層，從H5服務層接收消息，并且根據消息ID進行排序。處理從H5服務推動過來實時消息，并且拉取已有的存量離線消息，完成本地瀏覽器數據的暫存以及排序展現。響應用戶對于菜單、卡片的點擊請求，包括上行回復消息或是打開URL。四是UIUE渲染層，根據消息格式處理層提取出來的各種5G Maap消息元素進行HTML的渲染，實現包括普通消息（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）、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）、模板卡片（多卡片）+懸浮按鈕（建議回復）等各種UIUE樣式。

3.3.3 消息主要交互流程

H5瀏覽器連接H5接入層后實現與5G Chatbot的交互，初始動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進入手段。

連接鑒權流程。根據GSMA規范，5G消息終端對于SIP應用要求支持AKA鑒權方式；對于HTTP應用，則要求支持GBA認證。5G消息系統通過網絡鑒權信息獲得當前連接終端的用戶身份信息，其中最為重要的是用戶手機號碼[10]。對于非5G終端，通過設計短信驗證碼、移動認證取號、SIM號碼認證等基于SIM卡號碼的方式來確定當前瀏覽器訪問用戶的身份。

H5瀏覽器發起連接請求，并攜帶鑒權類型；H5接入層服務根據鑒權類型，下發鑒權指令給鑒權中心，如短信網關、移動認證取號、SIM認證等；H5瀏覽器攜帶鑒權token再次請求H5接入層服務；H5接入層服務進行鑒權token的校驗，通過后返回長連接的access token；H5 瀏覽器攜帶 access token 建立二進制長連接，基于MQTT、WebSocket或是TCP協議。

（2）下行消息流程。下行消息流程如圖4所示，Chatbot發送消息到5G消息網關，5G消息網關投遞Maap協議報文到達H5接入層；H5接入層進行消息協議轉換，將特定的Maap協議報文轉換為通用格式報文；H5接入層對于消息進行入庫存儲，做好緩存及根據用戶ID存儲歷史消息數據；H5接入層通過長連接把消息推送到瀏覽器端；瀏覽器端拿到數據后，由數據格式處理層進行處理，抽取出關鍵元素，如卡片格式、按鈕要求、排列順序等，并將相關元素集合發送到邏輯處理層；邏輯處理層根據解析出來的關鍵元素及樣式要求，進行HTML格式的報文拼接及動效處理；UIUE前端根據邏輯處理層傳遞過來的HTML報文樣式進行前端渲染，實現與用戶的正常交互。

（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起操作，如點擊卡片或是按鈕亦或是上行文本、多媒體消息；邏輯處理層進行相關的判斷，將需要上行的意圖告訴數據格式處理層；數據格式處理層進行通用格式報文的封裝，并傳遞給網絡連接模塊；瀏覽器通過長連接推送通用格式報文給H5接入層；H5接入層進行消息緩存，并根據用戶ID存儲歷史消息數據；消息協議轉換，將通用格式報文轉為Maap 5G消息報文；H5接入層投遞到5G消息網關，由5G消息網關繼續轉發到Chatbot。

（4）拉取歷史、離線消息。實現用戶進入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進入手段；二是瀏覽器完成鑒權認證流程后建立長連接，發起對H5接入層的歷史、離線消息拉取請求；三是H5接入層讀取數據存儲層的數據，通過用戶ID篩選出相關的消息記錄；四是H5接入層通過長連接下行消息。

4 結 論

5G消息帶來了全新的人機交互模式，本文闡述了一種基于H5技術實現5G消息交互系統的技術方案，可解決5G消息發展初期面臨的終端覆蓋不足的重要問題。