張凝昊+彭莉

【摘 要】為了研究在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)條件下VoLTE攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)用戶的接入與業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)流程，在對攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)業(yè)務(wù)梳理及現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點(diǎn)，提出一種基于IMS的VoLTE用戶攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)方案，并對各類攜轉(zhuǎn)用戶的語音及短信流程進(jìn)行詳細(xì)分析，包括攜入、攜出及雙向攜帶VoLTE用戶的主被叫流程。

【關(guān)鍵詞】VoLTE 號碼攜帶 IMS+LTE

中圖分類號：TN915.43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1010（2017）19-0009-06

Research on Solution to Number Portability for VoLTE User

ZHANG Ninghao， PENG Li

[Abstract] In order to investigate the access and business process of VoLTE number portability user in existing 4G networks， the number portability service and status were addressed. In the light of characteristics of VoLTE network architecture， a solution to number portability based on IMS for VoLTE user was proposed. The process of voice and short message service for different users of number portability was analyzed in detail including the calling and called processes of move-in， move-out and bi-directional VoLTE users.

[Key words]VoLTE number portability IMS+LTE

1 引言

攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)即NP（Number Portability，號碼攜帶）[1-2]，是電信網(wǎng)絡(luò)智能化后提供的一項(xiàng)增值業(yè)務(wù)。對移動用戶而言，該業(yè)務(wù)定義是指手機(jī)用戶在轉(zhuǎn)換歸屬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商時(shí)無需改變原有的電話號碼。例如，原持有139號碼的中國移動用戶，可在保持手機(jī)號碼不變的情況下轉(zhuǎn)入中國電信網(wǎng)絡(luò)，成為中國電信的移動用戶，使用并享受中國電信提供的各項(xiàng)通訊服務(wù)。

實(shí)施攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)被認(rèn)為是保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益的一項(xiàng)重要服務(wù)，可以有效地消除用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)障礙，降低用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)門檻，減少用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)成本，方便用戶在不同運(yùn)營商之間自由流動，滿足用戶對個(gè)人通信號碼的依賴要求。同時(shí)攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)也有利于優(yōu)化市場結(jié)構(gòu)，節(jié)約號碼資源。目前全球已有60多個(gè)國家和地區(qū)實(shí)現(xiàn)了移動號碼的攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)[3-5]。我國工業(yè)和信息化部也在2009年正式啟動移動號碼攜帶的現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)，并已在天津、海南、江西、湖北和云南五個(gè)省份試點(diǎn)實(shí)施。但現(xiàn)有的試點(diǎn)技術(shù)方案都是針對傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)下的移動用戶，不支持VoLTE用戶的攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)，因此本文接下來將研究在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)條件下VoLTE用戶攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)方案。

2 基于IMS+LTE網(wǎng)絡(luò)的號碼攜帶方案概述

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

目前根據(jù)各自網(wǎng)絡(luò)情況及特點(diǎn)，三個(gè)運(yùn)營商在現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)省份部署的攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)方案不盡相同，但基本思路基本一致：都是通過新增一個(gè)具備NPDB（Number Portability Database，號碼攜帶數(shù)據(jù)庫）和HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）功能的網(wǎng)元，實(shí)現(xiàn)保存和查詢本地號碼的網(wǎng)絡(luò)歸屬情況。以中國電信基于CDMA現(xiàn)網(wǎng)的號碼攜帶方案為例，2G/3G網(wǎng)絡(luò)下NP呼叫處理流程如下：當(dāng)GMSC或MC收到移動用戶呼叫請求時(shí)，先統(tǒng)一進(jìn)行NP-HLR（Number Portability-Home Location Register）查詢，如查詢到被叫用戶已攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)，則返回路由碼并將請求轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。如被叫不是攜轉(zhuǎn)用戶，則按原標(biāo)準(zhǔn)流程接續(xù)，即將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給HLR，并根據(jù)其查詢結(jié)果將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的MSC處理。其中NP-HLR為新建網(wǎng)元，具體功能包括存儲他網(wǎng)號碼的NP簽約網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，存儲攜入用戶的業(yè)務(wù)簽約信息，以及提供用戶號碼歸屬網(wǎng)絡(luò)查詢。除NP-HLR功能外，基于CDMA現(xiàn)網(wǎng)的號碼攜帶方案對HLR、MMSC、MSC、GMSC、MC及ENUM/DNS都有改造需求。

雖然VoLTE網(wǎng)絡(luò)與2G/3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)完全不同，但其攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)方案的實(shí)現(xiàn)思路是類似的，只是不再需要新增網(wǎng)元，而是通過升級IMS網(wǎng)絡(luò)的HSS及ENUM/DNS來提供NP-HLR的功能。具體方案是利用現(xiàn)有的VoLTE組網(wǎng)架構(gòu)和業(yè)務(wù)流程[6-9]，即在LTE無線接入和IMS網(wǎng)絡(luò)控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合HSS、ENUM/DNS及IT系統(tǒng)的少量改造，實(shí)現(xiàn)VoLTE攜轉(zhuǎn)用戶的接入及業(yè)務(wù)觸發(fā)。

對LTE無線側(cè)而言，VoLTE用戶攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)后會激活使用新攜入網(wǎng)絡(luò)的SIM卡，故攜入用戶與普通用戶一樣，都是通過IMSI鑒權(quán)接入，沒有新增功能要求或者業(yè)務(wù)流程，無需升級或者改造。又因?yàn)镮MS網(wǎng)絡(luò)可將無線接入部分視為透明傳輸層，故在圖1中省略LTE無線接入網(wǎng)絡(luò)部分。

如圖1所示，IMS核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)包括P/I/S-CSCF、HSS、ENUM/DNS等。為了實(shí)現(xiàn)VoLTE用戶攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)后的IMS注冊及業(yè)務(wù)觸發(fā)，HSS及ENUM/DNS需支持與LSMS（Local Service Management System，本地業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)）及CSMS（Central Service Management System，集中業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)）[10]對接，獲得并存儲攜入用戶的屬性及簽約信息。升級后攜入用戶的注冊流程仍遵循標(biāo)準(zhǔn)IMS流程；當(dāng)攜入用戶成功附著注冊后，其業(yè)務(wù)流程與普通VoLTE用戶一致，也可使用VoLTE的高清語音及IP短信服務(wù)。endprint

另外，如果同時(shí)升級改造CDMA網(wǎng)絡(luò)的GMSC及HLR，基于IMS+LTE網(wǎng)絡(luò)的攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)方案還可為CDMA用戶提供攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)服務(wù)，各網(wǎng)元具體新增功能需求介紹如下。

2.2 新增功能需求

（1）IMS網(wǎng)元

1）HSS

HSS需新增與LSMS系統(tǒng)的接口，支持獲取、同步并存儲攜入用戶屬性及業(yè)務(wù)簽約信息。

2）ENUM/DNS

ENUM/DNS也需新增與LSMS系統(tǒng)的接口，支持存儲攜轉(zhuǎn)用戶的歸屬網(wǎng)絡(luò)信息。具體數(shù)據(jù)包括攜入用戶號碼與SIP URI的映射表；攜出用戶號碼與簽約網(wǎng)絡(luò)的映射表；其他運(yùn)營商相互攜轉(zhuǎn)號碼與簽約網(wǎng)絡(luò)的映射表。

（2）IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)需新增集團(tuán)LSMS和省LSMS，集團(tuán)LSMS負(fù)責(zé)與工信部CSMS的NP數(shù)據(jù)庫對接，下載同步攜轉(zhuǎn)用戶數(shù)據(jù)；省LSMS負(fù)責(zé)與本地計(jì)費(fèi)、ENUM、HSS對接，管理本省的NP數(shù)據(jù)。

（3）C網(wǎng)網(wǎng)元

如需VoLTE網(wǎng)絡(luò)為CDMA用戶提供攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)服務(wù)，則有如下新增需求：

1）GMSC/關(guān)口局

GMSC/關(guān)口局需配置將所有異網(wǎng)呼叫都路由至IMS，由IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行后續(xù)呼叫查找和處理。

2）HLR

HLR需新增與LSMS系統(tǒng)的接口，支持獲取、同步并存儲CDMA攜出用戶的簽約網(wǎng)絡(luò)信息及路由碼RN；支持在收到攜出用戶的查詢請求時(shí)，回復(fù)RN+號碼。

3 VoLTE攜轉(zhuǎn)用戶基本業(yè)務(wù)流程

對運(yùn)營商而言，按用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)的方向，可將攜轉(zhuǎn)用戶分為攜入用戶、攜出用戶及雙向攜帶用戶三大類。下面具體介紹這三類用戶的主被叫信令流程，包括語音呼叫及短信。

3.1 攜入用戶呼叫流程

（1）攜入用戶語音/短信主叫流程

攜入用戶作為主叫側(cè)發(fā)起呼叫時(shí)，無論是語音請求還是短信請求，其業(yè)務(wù)流程都與普通VoLTE用戶一致，故不再展開介紹，其基本信令流程示例如圖2及圖3所示。

如圖2所示，UE的語音呼叫請求經(jīng)P-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)至S-CSCF，S-CSCF收到請求后，發(fā)起ENUM/DNS查詢，并根據(jù)返回的結(jié)果，將語音呼叫請求發(fā)送給被叫網(wǎng)絡(luò)。

如圖3所示，UE的短信請求經(jīng)P-CSCF、S-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)給IP-SM-GW，IP-SM-GW收到后，發(fā)起ENUM/DNS查詢，并根據(jù)返回的結(jié)果，將短信請求發(fā)送給被叫網(wǎng)絡(luò)側(cè)的短信中心。

（2）攜入用戶語音被叫流程

當(dāng)攜入用戶作被叫時(shí)，根據(jù)主叫用戶類型的不同，信令流程稍有不同，故分別介紹如下：

1）IMS用戶呼叫攜入用戶

如圖4所示，當(dāng)IMS用戶撥打攜入用戶號碼時(shí)，呼叫請求經(jīng)P-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)至S-CSCF，S-CSCF收到后進(jìn)行ENUM/DNS查詢。因已在IMS ENUM/DNS中配置攜入用戶的域名及地址信息，故可根據(jù)返回的攜入用戶歸屬網(wǎng)絡(luò)信息，將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給攜入用戶歸屬網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF，觸發(fā)后續(xù)被叫流程。

2）C網(wǎng)用戶呼叫攜入用戶

如圖5所示，因在GMSC上配置將收到的所有異網(wǎng)號碼路由至IMS處理，故當(dāng)C網(wǎng)用戶撥打攜入用戶號碼時(shí)，呼叫請求經(jīng)MSC、GMSC、MGCF進(jìn)入IMS網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)呼叫流程與標(biāo)準(zhǔn)IMS被叫流程一致，不再贅述。

3）固網(wǎng)用戶呼叫攜入用戶

如圖6所示，固網(wǎng)用戶撥打攜入用戶號碼時(shí)，呼叫請求經(jīng)固網(wǎng)、關(guān)口局，先發(fā)送到攜入用戶原歸屬移動網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過HLR查詢，根據(jù)返回的RN+MSISDN碼轉(zhuǎn)發(fā)到攜入用戶新歸屬的IMS網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)呼叫流程與標(biāo)準(zhǔn)IMS被叫流程一致，不再贅述。

（3）攜入用戶短信被叫流程

當(dāng)攜入用戶作短信接收方時(shí)，根據(jù)發(fā)端用戶類型的不同，信令流程稍有不同，故分別介紹如下：

1）IMS用戶發(fā)給攜入用戶

如圖7所示，IMS用戶發(fā)送短信給攜入用戶時(shí)，短信請求經(jīng)P-CSCF、S-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)給IP-SM-GW，IP-SM-GW收到后，發(fā)起ENUM/DNS查詢，并將返回的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給S-CSCF，S-CSCF收到后再將短信請求轉(zhuǎn)發(fā)給攜入用戶歸屬網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF，攜入網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF通過HSS查詢，找到攜入用戶歸屬的S-CSCF及IP-SM-GW并轉(zhuǎn)發(fā)，后續(xù)短信下發(fā)流程與標(biāo)準(zhǔn)流程一致，不再贅述。

2）C網(wǎng)用戶發(fā)給攜入用戶

如圖8所示，C網(wǎng)用戶發(fā)送短信給攜入用戶時(shí)，短信請求經(jīng)SMCS，互通網(wǎng)關(guān)，先路由回?cái)y入用戶原歸屬的移動網(wǎng)絡(luò)，原歸屬網(wǎng)絡(luò)通過查詢，返回區(qū)號+RN+被叫號碼，并路由至攜入網(wǎng)絡(luò)的SMSC，再經(jīng)IP-SM-GW查詢，找到攜入用戶歸屬的S-CSCF，后續(xù)短信下發(fā)流程與標(biāo)準(zhǔn)流程一致，不再贅述。

3.2 攜出用戶呼叫流程

攜出用戶的主叫語音與短信業(yè)務(wù)將由其新運(yùn)營商負(fù)責(zé)處理，可參考上節(jié)攜入用戶部分，故不再重復(fù)介紹。下面主要分析攜出用戶作為被叫時(shí)的語音及短信業(yè)務(wù)流程。

（1）攜出用戶語音被叫流程

當(dāng)攜出用戶作被叫時(shí)，根據(jù)主叫用戶類型的不同，信令流程稍有不同，故分別介紹如下：

1）IMS用戶呼叫攜出用戶

如圖9所示，當(dāng)IMS用戶撥打攜出用戶號碼時(shí)，主叫側(cè)S-CSCF收到呼叫請求后發(fā)起ENUM/DNS查詢，并根據(jù)返回的被叫用戶路由碼，將呼叫請求發(fā)給相應(yīng)的IBCF/IPX，再到攜出網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF，后續(xù)被叫流程由他網(wǎng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)按攜入用戶處理，不再贅述。

2）C網(wǎng)用戶呼叫攜出用戶

如圖10所示，當(dāng)C網(wǎng)用戶撥打攜出用戶號碼時(shí)，MSC收到呼叫請求后，發(fā)起HLR查詢，并將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)及返回的被叫用戶路由碼發(fā)送給GMSC，GMSC再根據(jù)路由碼將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)到攜出網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)被叫流程由他網(wǎng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)按攜入用戶處理，不再贅述。endprint

3）固網(wǎng)用戶呼叫攜出用戶

如圖11所示，當(dāng)固網(wǎng)用戶撥打攜出用戶號碼時(shí)，呼叫請求經(jīng)固網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)給GMSC，GMSC收到呼叫請求后發(fā)起HLR查詢，并根據(jù)返回的被叫用戶路由碼，將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)到攜出網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)被叫流程由他網(wǎng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)按攜入用戶處理，不再贅述。

（2）攜出用戶短信被叫流程

當(dāng)攜出用戶作短信接收方時(shí)，根據(jù)發(fā)端用戶類型的不同，信令流程稍有不同，故分別介紹如下：

1）IMS用戶發(fā)給攜出用戶

如圖12所示，IMS用戶發(fā)送短信給攜出用戶時(shí)，短信請求經(jīng)P-CSCF、S-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)給IP-SM-GW，經(jīng)ENUM/DNS查詢，獲得被叫用戶的路由碼，并將短信請求及路由碼發(fā)給互通網(wǎng)關(guān)，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給攜出網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)短信流程由他網(wǎng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)按攜入用戶處理，不再贅述。

2）C網(wǎng)用戶發(fā)給攜出用戶

如圖13所示，C網(wǎng)用戶發(fā)送短信給攜出用戶時(shí)，由被叫側(cè)SMSC進(jìn)行HLR查詢，并根據(jù)返回的被叫用戶路由碼，將短信請求經(jīng)互通網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到攜出網(wǎng)絡(luò)，后續(xù)短信流程由他網(wǎng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)按攜入用戶處理，不再贅述。

3.3 雙向攜帶用戶呼叫流程

對于雙向攜帶用戶，其主叫業(yè)務(wù)流程由其新歸屬的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)處理，可參考3.1節(jié)攜入用戶部分，這里不再贅述。下面主要分析雙向攜帶用戶作被叫時(shí)的信令流程。

（1）IMS用戶呼叫本地雙向攜帶用戶

如圖14所示，當(dāng)IMS用戶撥打本地雙向攜帶用戶號碼時(shí)，呼叫請求經(jīng)P-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)給S-CSCF，由S-CSCF發(fā)起EUNM/DNS查詢，并根據(jù)返回的被叫用戶路由碼，將呼叫請求經(jīng)IBCF/IPX轉(zhuǎn)發(fā)給攜轉(zhuǎn)用戶新歸屬的網(wǎng)絡(luò)。

（2）IMS用戶呼叫外地雙向攜帶用戶

如圖15所示，IMS用戶撥打異地雙向攜帶用戶號碼時(shí)，信令流程與呼叫本地雙向攜帶用戶類似，主要區(qū)別在于要進(jìn)行兩次ENUM/DNS查詢，第一次由主叫側(cè)S-CSCF發(fā)起，并根據(jù)返回的結(jié)果將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)至異地的I-CSCF；第二次查詢由異地I-CSCF發(fā)起，并根據(jù)返回的被叫用戶路由碼轉(zhuǎn)發(fā)到IBCF/IPX，然后在轉(zhuǎn)發(fā)到攜轉(zhuǎn)用戶新歸屬的網(wǎng)絡(luò)。

（3）C網(wǎng)或固網(wǎng)用戶呼叫雙向攜帶用戶時(shí)，先通過MGCF將呼叫請求路由至IMS，IMS后續(xù)的信令流程與IMS用戶作主叫一樣，不再贅述。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種基于IMS+LTE網(wǎng)絡(luò)的號碼攜帶方案，該方案根據(jù)VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程，無需新增網(wǎng)元，是對網(wǎng)絡(luò)影響最小的方案。用戶攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)時(shí)通過更換SIM卡，接入攜轉(zhuǎn)運(yùn)營商的LTE網(wǎng)絡(luò)；然后通過IMS網(wǎng)絡(luò)成功注冊后，即可與普通VoLTE用戶一樣使用各項(xiàng)業(yè)務(wù)。但略有不足的是，IMS網(wǎng)絡(luò)需承擔(dān)之前關(guān)口局的部分工作，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷會增加。特別對于C網(wǎng)呼叫，所有異網(wǎng)號碼都需先送至IMS網(wǎng)絡(luò)處理，大量的過網(wǎng)話務(wù)會消耗IMS網(wǎng)絡(luò)資源。因此在現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際部署應(yīng)用時(shí)，需全面衡量4G網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，選擇合適的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 23.066. Support of Mobile Number Portability （MNP）； Technical realization； Stage 2[S]. 2013.

[2] YB Lin， CH Rao. Number portability for telecommunica-tion networks[J]. IEEE Network， 1999，13（1）： 56-62.

[3] 李欣. 號碼攜帶業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及其對運(yùn)營的影響分析[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2013（2）： 30-34.

[4] 項(xiàng)肖峰，俞朝輝，盛杰. 移動號碼攜帶技術(shù)方案分析及探討[J]. 通信與信息技術(shù)， 2010（1）： 47-49.

[5] 李娜，黃荷仙，孟然，等. 移動用戶號碼攜帶對我國碼號資源管理的影響[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)， 2013（2）： 13-16.

[6] 周維，韓研，劉丕東. 全網(wǎng)移動用戶網(wǎng)間號碼攜帶語音業(yè)務(wù)解決方案研究[J]. 現(xiàn)代電信科技， 2010（12）： 66-71.

[7] 3GPP TS 23.228. IP Multimedia Subsystem （IMS）[S]. 2005.

[8] 3GPP TS 22.228. Service requirements for the Internet Protocol （IP） Multimedia core network Subsystem （IMS）[S]. 2005.

[9] 林美玉. 我國號碼攜帶業(yè)務(wù)訪問數(shù)據(jù)庫技術(shù)方案的研究[J]. 現(xiàn)代電信科技， 2010（9）： 4-8.

[10] 工業(yè)和信息化部電信研究院. 網(wǎng)間移動號碼攜帶現(xiàn)場試驗(yàn)總體方案[Z]. 2009.endprint