王 磊，赫 罡（中國聯通網絡技術研究院，北京100048）

0 引言

在工信部主導下，國內三大運營商在天津和海南試點移動號碼攜帶商用，并在2014年將試點范圍擴大至云南、江西和湖北等省。

實施移動號碼攜帶后，從被叫用戶的移動用戶號碼（MSISDN）已經無法識別出用戶當前簽約的運營商，需要查詢相應的數據庫來獲取此類信息，并根據該信息完成被叫的路由尋址工作。因此，號碼攜帶的技術實現方案包括如下內容。

a）確定由哪一方發(fā)起查詢數據庫。實施號碼攜帶后，每次呼叫都會涉及到主叫和被叫2個呼叫方，因此，被叫的當前簽約的運營商信息可以由主叫方查詢，也可以由被叫方查詢。

b）查詢數據庫的行為如何與目前移動網已有的移動路由尋址流程相結合。和計算機設備相比，現網通信設備在靈活性方面顯然要差很多。因此，查詢數據庫行為的引入應沿用現有的尋址協議，并避免啟用新的擴展字段，避免因為協議或者消息字段的變化給現網通信設備帶來大規(guī)模的改造。

1 號碼攜帶的總體技術方案

由于移動被叫用戶都通過MSISDN或者移動用戶漫游號碼（MSRN）來路由，因此可通過在MSISDN 或MSRN 前增加代表運營商標識的RN（路由號碼）來告知主叫網元被叫用戶的真實運營商歸屬。

1.1 傳統(tǒng)的信令中繼功能（S R F）方案

目前，針對用戶的攜出信息來對應增加RN 的需求，國際上大多數運營商采用的是SRF解決方案。

該方案要求設置1個攜帶號碼數據庫（NPDB），數據庫中存儲著攜帶號碼的用戶資料，包括每個用戶的電話號碼、目前所處的狀態(tài)、時間標記、攜帶號碼的移出與移入運營商信息等。NPDB中包含的號碼均為被攜帶過的號碼。

該方案在信令網中還新增1 套SRF 模塊（該模塊可以和現網STP 設備合設），然后將MSC 和HLR 的信令互聯全部改成準直聯方式。當信令消息（路由查詢類消息、呼叫地址類消息、MO 消息等）經過STP/SRF設備時，觸發(fā)查詢NPDB，STP/SRF 根據查詢NPDB 的結果，如果為非本網用戶，則攔截HLR 回送的SRI_ACK消息，并在該消息中的MSRN號碼前增加RN前綴后將該消息送給GMSC；如果為本網用戶，則透傳SRI_ACK 消息。在實際操作時，可將NPDB 和STP/SRF 合設，稱為STP/NPDB 設備。網絡結構如圖1 所示。

圖1 SRF網絡結構

SRF方案流程簡單，設備改造少。但是，由于此方案需要改變現有網絡結構，所有用戶的業(yè)務流程都需要查詢數據庫，且工程實施難度較大，尤其是無論用戶是否號碼攜帶，其查詢信令均經過STP/NPDB，增加了該網元的負擔，使得STP/NPDB 容易成為未來業(yè)務開展的瓶頸和故障點。

1.2 基于位置更新的方案

針對SRF 方案的缺點，國內在開展號碼攜帶時，中國聯通和中國移動采用的均是基于位置更新的號碼攜帶實現方案，該方案的主要設計原理如下。

a）對于從本運營商攜出的用戶，利用號碼攜帶移動交換中心（NPMSC）虛擬MSC/VLR 來完成在MSRN前增加代表運營商標識的RN 的工作，并在用戶原先所在的HLR 詢問時告知修改后的MSRN，然后由該HLR 將修改后的RN+MSRN 透傳給主叫網元，從而完成被叫攜帶用戶的尋址工作。其中上述流程中網元之間交互時使用的均為現網在用的協議和信令，僅僅是MSRN字段中原填寫的MSRN變成了RN+MSRN。

b）對于從其他運營商攜入到本運營商的用戶，以及未攜入到本運營商的他網用戶，設置號碼攜帶歸屬位置寄存器（NPHLR）存儲此類的用戶數據，然后通過查詢NPHLR來完成尋址工作。

本方案的網絡總體架構如圖2所示。

圖2 基于位置更新的號碼攜帶尋址方案網絡結構

本方案新增的網元NPMSC，在網元地位上相當于新增了1 套MSC 設備；而新增的NPHLR，則是相當于新增了1套HLR 設備，因此在網絡管理者和維護者看來，沒有增加新的功能單元，只是正常的網絡規(guī)模擴容而已，從而可以減少網絡管理和網絡維護的難度。因此，基于位置更新方案有如下幾大優(yōu)點。

a）對現網改動小。新網元的引入不會改變現有的結構，并且對現有網元的改動小，且盡量把新增功能需求放到新增網元上。

b）不增加現有用戶的處理消耗。對于沒有申請?zhí)柎a攜帶業(yè)務的用戶處理，能夠沿用當前的處理模式，不增加額外的處理邏輯。

c）擴展性強。新的引入網元不會成為未來業(yè)務發(fā)展的瓶頸。

相對于SRF 方案，本方案將號碼攜帶帶來的技術改造量集中在新增的NPMSC 和NPHLR 上。作為2 個新增的網元，雖然要求設備廠家具備一定的技術研發(fā)和設備提供能力，但是由于2 個功能實體要求的功能均是現網其他類似網元在用的功能的組合，因此提供此類產品的設備廠家只需要完成相關邏輯功能，統(tǒng)一到NPMSC和NPHLR上即可。

2 語音業(yè)務的技術方案

2.1 移動網間呼叫查詢方式分析

移動號碼之間呼叫的查詢方式分為主叫網絡查詢方式和被叫網絡查詢方式2種。

2.1.1 主叫網絡查詢方式

該方式由主叫所在的移動網絡來查詢被叫的歸屬。

2.1.1.1 優(yōu)點

a）話路接續(xù)效率高，結算簡單，可避免呼叫號碼攜帶用戶所帶來的話路迂回導致端口資源的浪費以及結算成本的增加。

b）由于攜入用戶網內被叫業(yè)務全程均是在本網內完成，因此便于全程業(yè)務質量控制和管理，同時故障排查也較為方便、及時，避免攜出網絡通過技術手段影響攜入用戶的通話質量。同時，未來新業(yè)務的開展也不用受制于攜出網絡的支持能力。

c）主叫網絡能夠從網絡側獲取被叫的運營商歸屬信息，有利于基于被叫運營商歸屬信息的相關業(yè)務的開展和用戶行為的統(tǒng)計分析。

2.1.1.2 缺點

本網用戶呼叫每個移動號碼均需要發(fā)起信令消息查詢，對本網設備的處理能力和信令網容量有一定影響。

以下為某運營商當前網間話務模型。

a）移動用戶主叫比例為30%。

b）移動網用戶主叫話務中，被叫為移動網用戶的比例為50%。

c）被叫號碼網絡凈攜帶入始發(fā)呼叫網絡的用戶比例為A%。

d）被叫號碼網絡凈攜帶入第三方網絡的用戶比例為B%。

e）每次呼叫單獨查詢被叫用戶運營商歸屬信息的次數為1次。

f）每次呼叫單獨查詢被叫位置信息次數為1次。

g）中國聯通、中國移動、中國電信用戶群比例為2.5∶7∶0.5。

對于短信，取定如下模型。

a）本網發(fā)往其他運營商短信業(yè)務量占80%。

b）每條MO短信對STP的GT能力需求為2GTT/s。

c）每天短信忙時為8 h。

d）春節(jié)的峰值系數為2。

按照上述模型，未來全網開展號碼攜帶，信令網的負荷增加14%，其中，語音業(yè)務帶來的新增負荷為4%，短信業(yè)務帶來的新增負荷為10%。

2.1.2 被叫網絡查詢方式

2.1.2.1 優(yōu)點

無需改變現網信令設備的信令觸發(fā)方式，在號碼攜帶初期對信令網沒有新增負荷需求。

2.1.2.2 缺點

a）呼叫發(fā)生號碼攜帶的用戶會帶來話路迂回，此迂回不僅僅是本地迂回，還會出現長途語音迂回和三方迂回，導致端口資源的浪費以及結算成本的增加，話路接續(xù)效率低，結算困難。

b）對攜入用戶的網內呼叫無法實現全程業(yè)務質量控制和管理，故障排查困難，存在攜出網絡通過技術手段影響攜入用戶的通話質量的可能性。同時，未來新業(yè)務的開展受制于攜出網絡的支持能力。

c）隨著號碼攜帶業(yè)務的推廣，查詢方式必然要改造為發(fā)端網絡查詢，因此存在未來查詢方式二次改造的問題。

2.1.3 移動網間呼叫的建議方式

從運營商角度看，主叫查詢方式在初期增加了移動網的部分投資，但節(jié)省了支撐系統(tǒng)的投資，從全網來看，主叫查詢方式的投資是相對較小的。

從用戶角度來看，愿意攜號的都是看重號碼的用戶，此類用戶一般來說均不是低端用戶，對通話質量、新業(yè)務的使用感受等要求比較高，但唯有主叫查詢方式才能最大程度地確保用戶當前所在運營商對業(yè)務質量和業(yè)務能力方面的控制力。

從推廣號碼攜帶業(yè)務角度來看，用戶攜出后初期的業(yè)務質量和吸引力對號碼攜帶后期推廣起著極為重要的示范作用，因此監(jiān)管機構必定期望運營商使用主叫查詢方式，最終語音呼叫采用主叫查詢方式也印證了上述結論。

2.2 固網呼叫移動網查詢方式分析

固網呼叫移動網時，考慮到固網支持號碼攜帶的難度，目前各個運營商以及工信部定下來的基調是，被叫號碼的運營商歸屬不由固網查詢，而是交給移動網。由于三大運營商都有移動網絡，因此有如下2 種查詢方式。

2.2.1 主叫運營商移動網查詢方式

該方式要求發(fā)起呼叫的固網將話路接續(xù)到本運營商的移動網關口局，由移動網關口局查詢完被叫的歸屬后再決定后續(xù)的話路路由。本方式其實暗含了一個前提，即移動網采用主叫查詢方式，否則只能夠采用被叫運營商移動網查詢方式。

2.2.1.1 優(yōu)點

該方式的優(yōu)點和移動網主叫網絡查詢方式類似，主要是將原先涉及2 個運營商之間的路由迂回、業(yè)務控制、結算問題，改變成由運營商內部2個網絡之間完成，雖然那些問題仍然存在，但是由于是同一個運營商內部，所以解決起來的難度降低了不少。

2.2.1.2 缺點

由于將呼叫移動網的話路全部迂回到本運營商移動網內，因此會帶來移動網端口的需求增加，尤其是在號碼攜帶初期，對本運營商內的移動關口局的端口占用更為明顯。按照目前的話務模型，假定固網和移動網的來去話比例為4∶6，結合前述的模型，在號碼攜帶初期，移動網關口局新增的端口數量約為固網當前用于和移動網互通的端口數量的30%。

2.2.2 被叫運營商移動網查詢方式

該方式要求發(fā)起呼叫的固網將話路接續(xù)到移動號碼原擁有網絡的關口局，由該查詢完被叫的歸屬后再決定后續(xù)的話路路由。

該方式的優(yōu)點主要是在號碼攜帶初期，避免了本網移動網端口的浪費；缺點實際上和主叫運營商移動網查詢方式的優(yōu)點相對應，主要是涉及運營商之間的路由迂回、業(yè)務控制、結算問題。

2.2.3 固網呼叫移動網的建議方式

建議固網呼叫移動網時，采用被叫運營商移動網查詢方式，理由如下。

a）初期號碼攜帶業(yè)務量不大，大部分的移動用戶被叫為中國移動用戶，該方式可省去移動網的關口局端口擴容帶來的大量投資。

b）未來推出新業(yè)務多為移動網內業(yè)務，基本上沒有發(fā)生在固網和移動網之間的業(yè)務，因此被叫運營商移動網查詢對新業(yè)務的開展基本沒有影響。

c）主叫運營商移動網查詢方式也不是固網呼叫移動網最終的查詢方式，未來結合固網智能化改造或者中國聯通綜合關口局的建設，此類呼叫的查詢最終還將由固網本身或者綜合關口局完成

遠期來看，2 種候選方式在向最終的查詢方式過渡的問題上并沒有差異。

從目前的試點情況看，新的基于位置更新的實現方案較好地支撐了號碼攜帶業(yè)務的開展。未來，號碼攜帶網絡需要解決以下問題。

a）是否從收端查詢改成發(fā)端查詢以及行業(yè)短信的問題。

b）相關號碼攜帶網元是否集中設置的問題。

3 短信業(yè)務的技術方案

3.1 點對點短信的查詢方案

號碼攜帶在最初的試驗階段采用的是短信收端查詢的方案，即短信被叫號碼所屬的運營商負責查詢被叫實際的運營商歸屬。當時采用該方案主要基于2點考慮：該方案可以避免小靈通短信系統(tǒng)的改造；方案改造涉及的范圍較小，只需要試點城市的短信系統(tǒng)實施改造即可。

但是，在確認號碼攜帶業(yè)務將來會在全國推廣后，短信的實現方案將改為發(fā)端查詢方案，主要考慮的理由如下。

a）小靈通用戶逐漸減少，預計到號碼攜帶推廣期間，小靈通用戶范圍比較少，而且小靈通的網絡逐步萎縮，用戶服務質量逐步降低，建議不考慮短信的問題，促使小靈通用戶退網。

b）發(fā)端查詢和收端查詢對全網系統(tǒng)改造而言，其改造費用相差不大。

c）收端查詢的計費瑕疵難以解決，在后續(xù)全網推廣容易引起用戶投訴，該投訴一旦被利用，可能造成的損失更大。

3.2 行業(yè)短信查詢方案

原有的行業(yè)短信的解決方案，要求各行業(yè)在發(fā)送短信之前先查詢被叫號碼的運營商歸屬，從而需要行業(yè)部門作相應的修改，涉及眾多的行業(yè)部門，實施難度大、周期長。為了盡快解決行業(yè)短信的問題，考慮采用運營企業(yè)之間互聯互通的方式，由被叫號碼擁有網絡運營企業(yè)將行業(yè)短信直接轉發(fā)給攜入運營企業(yè)。

行業(yè)短信在運營企業(yè)之間互通時，網間結算與點對點短信的結算方式完全相同，且此方案不需要運營企業(yè)對網絡設備進行改造，只需在短信互通網關上打開對SP短信的號段的限制即可。

4 號碼攜帶主要網元設置分析

未來隨著號碼攜帶業(yè)務在全國的推廣，作為核心網網元，號碼攜帶相關的NPMSC 和NPHLR 也面臨著是否要集中設置的問題。

4.1 NPM S C 和NPH LR 是否集中設置

對于NPHLR來說，全國集中設置或各省省內集中設置，都可以滿足號碼攜帶業(yè)務開展，2種設置方式如圖3、圖4所示。

圖3 NPHLR全國集中設置

圖4 NPHLR省內集中設置

其方案對比主要考慮如下因素。

a）設備費用。NPHLR 的設備費用按照用戶容量計價，因此NPHLR 是否集中設置對設備費用沒有影響。

b）配套費用。設備合設，可以提高單套設備的利用效率，因此NPHLR 集中設置可以減少設備機柜數量，從而減少對機房空間、耗電之類的占用，節(jié)省配套費用。

c）用戶管理。NPHLR 中的數據需要由BSS 系統(tǒng)錄入修改，而BSS 系統(tǒng)目前是以省為單位建設的。因此如果考慮NPHLR集中設置，以省為單位集中是最合適的。

d）設備維護。由于號碼攜帶目前僅限于同一個本地網之間攜轉，因此NPHLR 的設置越靠近本地網，維護職責更易明確，故障排查更便捷，但可能會占用更多的維護力量。

e）網絡組織。NPHLR 與本地端局、關口局之間信令互聯最密切，而端局、關口局均是按本地網設置，部分省分的端局實現了省內集中。因此如果考慮NPHLR集中設置，以省為單位集中是最合適的。

f）網絡發(fā)展。如果當前全國集中設置，未來隨著號碼攜帶規(guī)模的擴大，還需要面臨設備分裂，帶來網絡動蕩，同時會降低在配套費用和節(jié)省維護力量等方面的優(yōu)勢。以2015年3月全行業(yè)移動用戶數為例，考慮5%攜入量以及80%的設備利用率，預計19 個省的NPHLR 容量超過200 萬（其中8 個省超過300 萬），需要單獨設置。

考慮號碼攜帶的未來發(fā)展，如果要求NPHLR全國集中設置，那么除了設備安裝位置實現集中以外，在設備費用上并沒有節(jié)省，反而增加了用戶管理、設備維護的難度，也不利于網絡的高效組織和長遠發(fā)展。因此，建議以省為單位集中設置。

NPMSC的考慮因素與NPHLR類似。

4.2 NPH LR 是否和H LR 合設

各廠家的NPHLR 基本上都是采用HLR 平臺設備，兩者在功能上也十分類似，因此對于NPHLR，需要考慮與HLR是否合設的問題。主要考慮因素如下：

a）設備費用。HLR和NPHLR的設備費用按照用戶容量計價，因此NPHLR是否集中設置對設備費用沒有影響。

b）設備硬件。NPHLR和HLR采用相同的硬件平臺。具備合設的硬件基礎。

c）功能軟件。由于NPHLR 集成了HLR 和NPDB的功能，NPDB功能軟件需要由設備廠家獨立開發(fā)。

d）網絡接口。信令方面都采用No.7信令接口；與BSS系統(tǒng)之間接口都采用MML，但NPHLR還需要額外傳遞NPDB數據。

e）改造影響。若現網HLR 兼做NPHLR，需要實施功能改造。在號碼攜帶發(fā)展初期，不宜為少量攜入用戶做改造而影響現網大量用戶。

綜合考慮NPHLR 是否集中、是否與HLR 合設等因素，再加上當時沒有明確號碼攜帶業(yè)務是否長期開展，因此號碼攜帶一期采用的是省內集中、獨立設置NPHLR 的方式。隨著號碼攜帶業(yè)務擴大趨勢越發(fā)明確，NPHLR 功能實體將長期存在，省內也在開展分布式HLR 改造的工作，因此，可以結合省內HLR 廠家的設備選型、技術支持、商務優(yōu)惠等，考慮NPHLR是否和HLR合設。

5 總結

從實際試點效果來看，基于位置更新的移動網號碼攜帶方案更適合國內當前的網絡條件和維護體制，在保持網絡穩(wěn)定的基礎上，能夠很好地實現語音和短信類業(yè)務的攜帶。隨著通信技術的日新月異，未來通信網絡逐漸由軟交換網絡向IMS 網絡演進，而后者主要采用SIP尋址方式，而不是No.7信令的尋址方式，并且在網絡架構和路由組織方面與目前的傳統(tǒng)軟交換網絡差別較大，因此，現有的技術實現方案不完全適用于IMS 網絡。隨著各個運營商VoLTE 的步伐的加快，應及早研究IMS 網絡下號碼攜帶業(yè)務的技術實現方案。

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