面向5G消息业务的应用架构研究

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  【摘要】    5G消息是5G时代首批大规模落地的应用之一,将带来全新的移动互联网入口,其在终端无需安装、无需注册、共享开放、高触达率等特点,将会持续扩展企业客户的终端用户触点,实现商业模式创新。为了切实满足企业客户实现5G消息业务创新,将传统重移动终端应用的业务模式,转换成服务端应用加5G终端消息窗口的业务模式,提出了一种面向5G消息业务场景的应用架构方案。在实现5G消息通信能力的基础上,设计并构建出了积木式5G消息模板、5G消息能力组件、服务端5G消息应用市场等功能模块。在该应用架构模式下,企业客户可以使用已有应用,也可以开发自有应用来服务终端,有助于快速拓展5G消息业务生态。
  【关键词】    5G消息    RCS UP协议    应用市场    能力组件    应用架构
  引言:
  5G消息是基于GSMA(全球移动通信系统协会)的通讯标准UP2.4(通用概要文件) 构建,将传统短信变革升级为RCS(富媒体通讯套件)业务,实现了消息的富媒体化和轻量化。运营商为了实现RCS商业部署,在自身网络上架设了MaaP(消息即平台)网关和Chatbot(聊天机器人)管理平台,平台面向企業端开放通讯接口,提供5G行业消息服务。
  5G行业消息带来了全新的人机交互模式,终端用户在消息窗口就能完成服务发现、商品订单支付、智能交互等一站式业务体验,是全新的移动应用服务入口。全球主要运营商均已选择RCS作为短信的升级方向。
  一、5G消息应用主要特点分析
  5G消息业务接入运营商的IMS(IP多媒体子系统)网络,使用SIP(会话初始协议)和MSRP(消息会话中继协议)等协议进行通信,将及时消息、文件传输、位置服务等纳入其基本业务范畴,把移动互联网应用下沉到更为稳定和安全的运营商基础网络中。可以看出,5G消息应用呈现出以下几个明显特点:
  1.1生态构建普适化
  2020年4月8日,三大运营商联合产业上下游伙伴,共同发布了《5G消息白皮书》,正式拉开5G消息生态服务的帷幕。随着5G终端的覆盖率不断上涨,5G消息即将成为普适性的信息基础设施,催生巨大的5G消息应用技术市场。同时,由于对安全做了全新的设计,无论C端和B端接入5G消息都需要经过实名认证,且通信过程加密,使得信息安全可管可控。
  1.2企业服务场景化
  目前,短信、APP等均存在服务形式单一、生态封闭、业务转化率低、获客成本高等诸多问题。依托5G的共享开放、大容量、低时延、高速率等特征,5G消息可延伸出更多的应用,驱动生活服务,移动办公,企业营销等领域场景创新。企业服务离消费者越近,促成消费的概率越高,场景化服务将成为5G时代的新趋势。
  1.3终端应用轻量化
  5G消息基于原生短信界面作为入口,终端无需安装应用程序即可获取各种服务。另外还可以有效摆脱OTT(互联网公司越过运营商发展各种应用业务)私有域限制,实现公平、开放的应用服务环境。
  1.4交互信息模式化
  5G消息是运营商联合整个产业链上下游共同构建的具有统一业务执行标准的信息交互模式。在终端形态上表现为业务可直接触达、富媒体、标准卡片式交互、菜单互动等。企业仅需在运营商进行合法备案,并通过能力验证后,即可接入面向终端提供服务。
  由于5G消息相关的底层通信协议实现、企业备案、5G消息能力接入、三网覆盖、全终端覆盖等都需要一定技术门槛,这给企业使用5G消息业务带来一定的困难,所以有必要提出并建设一套面向5G消息应用场景的企业应用架构方案,将上述底层功能进行封装,直接向上层提供各种服务端场景应用,使企业将有限的资源和精力聚焦于自身具体业务上,有助于快速扩展5G消息应用技术市场。
  二、5G消息应用架构设计
  2.1设计思路
  通过上述分析5G消息的应用特点,结合当前企业在数字化建设中,SaaS化(软件即服务)需求趋势愈发明显和成熟,同时根据基础通信技术的相对稳定性、基础应用服务的相对模式化等特征,提出了基于应用架构的针对5G消息业务场景整体实施方案。应用架构描述了应用系统的业务功能和技术实现内容。本文重点从系统功能的视角阐述5G消息业务场景的应用架构设计。从应用架构的角度开展5G消息服务端应用方案研究具有以下优势:一是应用架构具有模块化和可重用性特征,可以将5G消息业务场景的技术实现,在框架设计层面划分为多个逻辑独立的层或者模块,同时设计抽象出可重用的基础能力组件。二是应用架构具有可扩展性和可维护性特征,应用框架由与业务完全无关的通用组件组成,能够为不同的应用共用,在需求变化后能够方便地对相应的应用进行改变,或者扩展新的应用。
  2.2服务端应用架构设计
  5G消息要求终端厂商将短信应用升级到支持RCS UP2.4及以上协议标准,短信界面支持接收和发送富媒体消息,点击菜单,发送位置等操作,从业务上看,短信界面成为终端和企业实现交互的统一入口。企业侧向运营商申请专属的Chatbot账户,通过Chatbot账户,企业可以为终端提供服务,终端也可以搜索到企业Chatbot并获取相关服务,本质上终端变得真正轻量化,仅负责消息的收发、展示、服务发现等功能,而业务场景的逻辑实现则转移到服务端。服务端针对5G消息业务场景的应用架构设计如图1所示。
  本架构的设计目的是以5G消息为业务数据载体,为企业和终端用户之间建立起业务服务桥梁。前端分为功能展示层和接口层,企业客户可以通过web页面或者API接口,实现5G消息模板制作、应用管理、能力组件管理等功能。
  应用市场以SaaS化形式提供给企业客户,以一种面向构件的架构设计理念建设[3]。企业客户可以选用现有应用,也可以根据应用市场的标准规范,开发自有应用。每个应用拥有独立页面和业务处理功能,同时享用公共功能和接口,应用可接收终端用户发送上来的上行信息,下发消息给终端用户则使用5G消息模板(可内含变量)形式进行。   能力组件是指能在5G消息应用中可抽象、可重用的独立功能模块,如支付,动态H5表单、身份证识别、语音转文字等组件。以支付组件为例,它在5G消息模板中表现为一个菜单按钮,当终端收到包含支付按钮的5G消息后,直接点击支付按钮完成支付过程,该能力组件可以集成微信、支付宝、银联等三方支付能力,以及未来支持更多方式的扩展。能力组件作为基础能力,开放给所有预设应用和自定义应用提供服务,避免各应用重复开发。
  后台层承担了公共管理功能,包括风控、计费、5G消息通信的路由控制、企业客户产品分配、以及其他后台任务等。
  5G消息通信层将复杂的通信协议和通信过程做封装,隐藏各运营商通信网关的差异,对外做到高度统一,企业客户一点式接入即可,把重心放在业务应用上。最典型的方式是将集成了能力组件的5G消息模板提供给应用层,应用层无需关注消息封装和通信实现细节,只要将发送给终端的业务数据,绑定对应5G消息模板送给通信层即可,消息模板可看成是存放业务数据的容器,内含各种变量。同时应用层还能从通信层接收终端用户上行信息,进行业务匹配和逻辑处理。
  数据层的作用是存放各种数据,包括业务数据,能力组件产生的数据,通信数据,系统日志数据等。
  三、关键技术研究
  3.1应用单点登录验证
  和传统APP(手机端应用程序)不同,5G消息在终端是以原生短信应用为入口的轻应用,终端仅负责信息的展示和交互,业务逻辑处理则由后台应用负责处理。企业用户可以从后台应用市场中选择已有应用实例化应用或者开发私有的应用来使用。每个应用是相对独立的进程,热部署于虚拟机中,和手机端APP类似,服务端应用仅能访问有限的数据和权限。所以当企业用户使用应用场景时,需要讓应用系统能够识别已经登录过的账户及其信息,即SSO(单点登录)技术。针对应用市场中已有的应用,可使用同域单点登录技术,解决方案是浏览器端登录基础平台时,将Cookie(储存在用户本地终端上的会话数据)域设置为顶域,而服务端应用和基础平台实现同域共享Session(会话控制)即可;而当面向企业自行开发的应用,则可使用不同域单点登录技术,即单独建立一个SSO登录系统,各业务系统通过CAS(统一身份认证)流程实现SSO验证登录。
  3.2应用容器化和热部署
  随着业务发展,5G消息服务端预设应用和企业自研应用的数量均会不断增长,需要轻量级虚拟化技术虚拟出应用进程级的运行时环境,快速对应用进行标准化部署,当前各种容器化技术已经比较成熟,如业界流行的Docker,当面对多主机容器的时候,需要使用容器编排技术。同时还需要使用应用热部署技术来避免服务停机,热部署是指在应用正在运行的时候,不需要重新启动应用实现软件升级和服务加入,这样手机终端和应用之间业务交互不会发生中断。
  3.3独立能力组件技术
  应用架构将各种能提供独立服务的功能抽象成能力组件,能力组件可分为显示能力组件和隐式能力组件,显示能力组件会在终端以菜单的形式呈现,比如支付组件,动态表单组件,位置组件等,终端点击组件菜单后,执行该组件对应功能;隐式能力组件没有展示层,提供后台API服务,如语音转文字组件,各种图片识别组件,智能聊天组件等,可对终端上行内容进行相应的能力处理。组件属性包括预设管理、输入、执行处理、输出等。能力组件作为平台基础功能提供,企业客户可在5G消息模板中使用,也可在应用开发时使用。
  3.4积木式零代码开发5G消息模板
  5G消息本质上是通信数据包在移动终端和企业端之间流动,其通信协议相对复杂,每发送或接收一个数据包需经历一系列编解码过程,移动终端由终端厂商实现,而企业端需要业务系统自行处理。每下发一条消息,都要自行封装数据包显然不现实,所以需要实现一个基于Web页面的让企业客户可以积木式零代码开发5G消息模板的前端技术,企业客户无需了解5G消息通信协议,仅在Web页面简单拖拽、勾选和输入,即可完成5G消息模板的制作和使用。5G消息模板可支持变量,在实际发送消息时,以API或表格导入的形式填充变量值。
  消息模板类似传统Web项目的HTML页面,是服务和终端之间交流的窗口,在服务端各种应用场景中都会使用,也可不依赖任何应用场景独立发送。
  四、典型应用场景分析
  5G消息让每个企业都可以在终端原生呈现其品牌标识,即Chatbot,同时消息的范围已经拓展到富媒体交互应用,这样企业和终端之间可以实现真正的业务闭环。未来大量的APP应用特别是安装成本高而使用频率低的APP应用将会消亡,转移到5G消息业务上来。下面列举几个典型5G消息应用场景。
  4.1账单支付类
  现代生活中,各种账单支付几乎和所有成人密切相关,移动支付是主要方式。但移动支付种类繁多,操作复杂,面临应用孤岛问题,各类APP都经历账号注册、登录、账单通知、支付环节,甚至同一个账单的通知和支付两个环节也是割裂的。利用5G消息原生信息直达的特性,使得账单“送达即付”,实现账单通知支付一体化,让终端用户获得更便捷的支付体验,甚至无需注册和登录,终端短信收件箱中收到账单,直接点击支付;或者在终端短信Chatbot窗口主动查询获取账单,快捷支付。“5G 消息账单”的模式颠覆了互联网渠道账单支付场景中用户主动的传统,简化了账单支付整体流程。
  4.2会务接待类
  通过借助物联网+人脸识别+边缘计算的组合能力,叠加5G消息交互赋能,创新的将访客来访抽象为简单的边缘计算比对行为,接待端通过5G消息菜单便捷交互完成接待联动。手机终端以消息窗口的形式向访客提供车辆引导、停挪车、离场缴费等服务。相比当前模式,5G消息结合AICDE(人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算技术深度融合)构建的会务接待场景,具有无需关注公众号或者下载APP、无需扫码注册、主动服务、快速支付、极简流程等优势。
  4.3智能客服类
  在企业智能客服领域,5G消息未来拥有广阔的赋能空间,5G消息没有改变客服模式和服务内容,而是扩宽了客服的终端触点和触达深度,随着5G终端覆盖量不断增加,终端习惯逐渐培养起来,拉通服务和终端将会更加直接和便捷。
  4.4其他场景
  5G消息在政策直达、党建学习、灾害预警,融媒体服务等方面,具有用户必达、易于阅读、扩展性强等特点。例如下发政策解读与新政普及知识,一方面手机端原生无需安装上层应用,另外消息图形化的界面与卡片式的形式更便于阅读。在政务办公方面,如办事预约登记等场景,终端使用5G消息进行一网通办,可节约系统研发成本,同时依赖于不过第三方的、基于SIM卡的通信,可最大限度保护公民隐私,保证办事安全高效。
  五、结束语
  对5G时代即将大规模落地商用的5G消息应用进行深入分析,研究了5G消息的业务特点,以终端原生短信应用为入口的富媒体通信服务,业务逻辑需要服务端处理,终端负责信息展示和交互操作。据此提出和设计了面向5G消息业务场景的服务端应用架构,提出了该架构下建设应用市场的概念,以满足企业端个性化5G消息业务场景需求。同时分析和抽象出5G消息基础能力组件功能,提出了零代码开发5G消息模板的思路,方便企业客户快速低门槛入局5G消息应用市场。该框架的设计和研究对企业客户开发5G消息服务端应用系统具有指导意义。
  参  考  文  献
  [1]蒋雅丽.5G消息发展又进一程  明年或将迎来爆发期[J].通信世界,2020(32):9.
  [2]孟月.5G消息赋能  引领5G新时代[J].服务外包,2020(11):74-75.
  [3]林国富.论软件系统复合架构设计与应用[J].信息记录材料,2021,22(01):57-58.
  [4]侯聪聪.基于插件技术的软件架构设计及应用[J].电子技术与软件工程,2018(11):39.
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