移动网号码携带相关技术方案浅析

王 磊，赫 罡（中国联通网络技术研究院，北京100048）

0 引言

在工信部主导下，国内三大运营商在天津和海南试点移动号码携带商用，并在2014年将试点范围扩大至云南、江西和湖北等省。

实施移动号码携带后，从被叫用户的移动用户号码（MSISDN）已经无法识别出用户当前签约的运营商，需要查询相应的数据库来获取此类信息，并根据该信息完成被叫的路由寻址工作。因此，号码携带的技术实现方案包括如下内容。

a）确定由哪一方发起查询数据库。实施号码携带后，每次呼叫都会涉及到主叫和被叫2个呼叫方，因此，被叫的当前签约的运营商信息可以由主叫方查询，也可以由被叫方查询。

b）查询数据库的行为如何与目前移动网已有的移动路由寻址流程相结合。和计算机设备相比，现网通信设备在灵活性方面显然要差很多。因此，查询数据库行为的引入应沿用现有的寻址协议，并避免启用新的扩展字段，避免因为协议或者消息字段的变化给现网通信设备带来大规模的改造。

1 号码携带的总体技术方案

由于移动被叫用户都通过MSISDN或者移动用户漫游号码（MSRN）来路由，因此可通过在MSISDN 或MSRN 前增加代表运营商标识的RN（路由号码）来告知主叫网元被叫用户的真实运营商归属。

1.1 传统的信令中继功能（S R F）方案

目前，针对用户的携出信息来对应增加RN 的需求，国际上大多数运营商采用的是SRF解决方案。

该方案要求设置1个携带号码数据库（NPDB），数据库中存储着携带号码的用户资料，包括每个用户的电话号码、目前所处的状态、时间标记、携带号码的移出与移入运营商信息等。NPDB中包含的号码均为被携带过的号码。

该方案在信令网中还新增1 套SRF 模块（该模块可以和现网STP 设备合设），然后将MSC 和HLR 的信令互联全部改成准直联方式。当信令消息（路由查询类消息、呼叫地址类消息、MO 消息等）经过STP/SRF设备时，触发查询NPDB，STP/SRF 根据查询NPDB 的结果，如果为非本网用户，则拦截HLR 回送的SRI_ACK消息，并在该消息中的MSRN号码前增加RN前缀后将该消息送给GMSC；如果为本网用户，则透传SRI_ACK 消息。在实际操作时，可将NPDB 和STP/SRF 合设，称为STP/NPDB 设备。网络结构如图1 所示。

图1 SRF网络结构

SRF方案流程简单，设备改造少。但是，由于此方案需要改变现有网络结构，所有用户的业务流程都需要查询数据库，且工程实施难度较大，尤其是无论用户是否号码携带，其查询信令均经过STP/NPDB，增加了该网元的负担，使得STP/NPDB 容易成为未来业务开展的瓶颈和故障点。

1.2 基于位置更新的方案

针对SRF 方案的缺点，国内在开展号码携带时，中国联通和中国移动采用的均是基于位置更新的号码携带实现方案，该方案的主要设计原理如下。

a）对于从本运营商携出的用户，利用号码携带移动交换中心（NPMSC）虚拟MSC/VLR 来完成在MSRN前增加代表运营商标识的RN 的工作，并在用户原先所在的HLR 询问时告知修改后的MSRN，然后由该HLR 将修改后的RN+MSRN 透传给主叫网元，从而完成被叫携带用户的寻址工作。其中上述流程中网元之间交互时使用的均为现网在用的协议和信令，仅仅是MSRN字段中原填写的MSRN变成了RN+MSRN。

b）对于从其他运营商携入到本运营商的用户，以及未携入到本运营商的他网用户，设置号码携带归属位置寄存器（NPHLR）存储此类的用户数据，然后通过查询NPHLR来完成寻址工作。

本方案的网络总体架构如图2所示。

图2 基于位置更新的号码携带寻址方案网络结构

本方案新增的网元NPMSC，在网元地位上相当于新增了1 套MSC 设备；而新增的NPHLR，则是相当于新增了1套HLR 设备，因此在网络管理者和维护者看来，没有增加新的功能单元，只是正常的网络规模扩容而已，从而可以减少网络管理和网络维护的难度。因此，基于位置更新方案有如下几大优点。

a）对现网改动小。新网元的引入不会改变现有的结构，并且对现有网元的改动小，且尽量把新增功能需求放到新增网元上。

b）不增加现有用户的处理消耗。对于没有申请号码携带业务的用户处理，能够沿用当前的处理模式，不增加额外的处理逻辑。

c）扩展性强。新的引入网元不会成为未来业务发展的瓶颈。

相对于SRF 方案，本方案将号码携带带来的技术改造量集中在新增的NPMSC 和NPHLR 上。作为2 个新增的网元，虽然要求设备厂家具备一定的技术研发和设备提供能力，但是由于2 个功能实体要求的功能均是现网其他类似网元在用的功能的组合，因此提供此类产品的设备厂家只需要完成相关逻辑功能，统一到NPMSC和NPHLR上即可。

2 语音业务的技术方案

2.1 移动网间呼叫查询方式分析

移动号码之间呼叫的查询方式分为主叫网络查询方式和被叫网络查询方式2种。

2.1.1 主叫网络查询方式

该方式由主叫所在的移动网络来查询被叫的归属。

2.1.1.1 优点

a）话路接续效率高，结算简单，可避免呼叫号码携带用户所带来的话路迂回导致端口资源的浪费以及结算成本的增加。

b）由于携入用户网内被叫业务全程均是在本网内完成，因此便于全程业务质量控制和管理，同时故障排查也较为方便、及时，避免携出网络通过技术手段影响携入用户的通话质量。同时，未来新业务的开展也不用受制于携出网络的支持能力。

c）主叫网络能够从网络侧获取被叫的运营商归属信息，有利于基于被叫运营商归属信息的相关业务的开展和用户行为的统计分析。

2.1.1.2 缺点

本网用户呼叫每个移动号码均需要发起信令消息查询，对本网设备的处理能力和信令网容量有一定影响。

以下为某运营商当前网间话务模型。

a）移动用户主叫比例为30%。

b）移动网用户主叫话务中，被叫为移动网用户的比例为50%。

c）被叫号码网络净携带入始发呼叫网络的用户比例为A%。

d）被叫号码网络净携带入第三方网络的用户比例为B%。

e）每次呼叫单独查询被叫用户运营商归属信息的次数为1次。

f）每次呼叫单独查询被叫位置信息次数为1次。

g）中国联通、中国移动、中国电信用户群比例为2.5∶7∶0.5。

对于短信，取定如下模型。

a）本网发往其他运营商短信业务量占80%。

b）每条MO短信对STP的GT能力需求为2GTT/s。

c）每天短信忙时为8 h。

d）春节的峰值系数为2。

按照上述模型，未来全网开展号码携带，信令网的负荷增加14%，其中，语音业务带来的新增负荷为4%，短信业务带来的新增负荷为10%。

2.1.2 被叫网络查询方式

2.1.2.1 优点

无需改变现网信令设备的信令触发方式，在号码携带初期对信令网没有新增负荷需求。

2.1.2.2 缺点

a）呼叫发生号码携带的用户会带来话路迂回，此迂回不仅仅是本地迂回，还会出现长途语音迂回和三方迂回，导致端口资源的浪费以及结算成本的增加，话路接续效率低，结算困难。

b）对携入用户的网内呼叫无法实现全程业务质量控制和管理，故障排查困难，存在携出网络通过技术手段影响携入用户的通话质量的可能性。同时，未来新业务的开展受制于携出网络的支持能力。

c）随着号码携带业务的推广，查询方式必然要改造为发端网络查询，因此存在未来查询方式二次改造的问题。

2.1.3 移动网间呼叫的建议方式

从运营商角度看，主叫查询方式在初期增加了移动网的部分投资，但节省了支撑系统的投资，从全网来看，主叫查询方式的投资是相对较小的。

从用户角度来看，愿意携号的都是看重号码的用户，此类用户一般来说均不是低端用户，对通话质量、新业务的使用感受等要求比较高，但唯有主叫查询方式才能最大程度地确保用户当前所在运营商对业务质量和业务能力方面的控制力。

从推广号码携带业务角度来看，用户携出后初期的业务质量和吸引力对号码携带后期推广起着极为重要的示范作用，因此监管机构必定期望运营商使用主叫查询方式，最终语音呼叫采用主叫查询方式也印证了上述结论。

2.2 固网呼叫移动网查询方式分析

固网呼叫移动网时，考虑到固网支持号码携带的难度，目前各个运营商以及工信部定下来的基调是，被叫号码的运营商归属不由固网查询，而是交给移动网。由于三大运营商都有移动网络，因此有如下2 种查询方式。

2.2.1 主叫运营商移动网查询方式

该方式要求发起呼叫的固网将话路接续到本运营商的移动网关口局，由移动网关口局查询完被叫的归属后再决定后续的话路路由。本方式其实暗含了一个前提，即移动网采用主叫查询方式，否则只能够采用被叫运营商移动网查询方式。

2.2.1.1 优点

该方式的优点和移动网主叫网络查询方式类似，主要是将原先涉及2 个运营商之间的路由迂回、业务控制、结算问题，改变成由运营商内部2个网络之间完成，虽然那些问题仍然存在，但是由于是同一个运营商内部，所以解决起来的难度降低了不少。

2.2.1.2 缺点

由于将呼叫移动网的话路全部迂回到本运营商移动网内，因此会带来移动网端口的需求增加，尤其是在号码携带初期，对本运营商内的移动关口局的端口占用更为明显。按照目前的话务模型，假定固网和移动网的来去话比例为4∶6，结合前述的模型，在号码携带初期，移动网关口局新增的端口数量约为固网当前用于和移动网互通的端口数量的30%。

2.2.2 被叫运营商移动网查询方式

该方式要求发起呼叫的固网将话路接续到移动号码原拥有网络的关口局，由该查询完被叫的归属后再决定后续的话路路由。

该方式的优点主要是在号码携带初期，避免了本网移动网端口的浪费；缺点实际上和主叫运营商移动网查询方式的优点相对应，主要是涉及运营商之间的路由迂回、业务控制、结算问题。

2.2.3 固网呼叫移动网的建议方式

建议固网呼叫移动网时，采用被叫运营商移动网查询方式，理由如下。

a）初期号码携带业务量不大，大部分的移动用户被叫为中国移动用户，该方式可省去移动网的关口局端口扩容带来的大量投资。

b）未来推出新业务多为移动网内业务，基本上没有发生在固网和移动网之间的业务，因此被叫运营商移动网查询对新业务的开展基本没有影响。

c）主叫运营商移动网查询方式也不是固网呼叫移动网最终的查询方式，未来结合固网智能化改造或者中国联通综合关口局的建设，此类呼叫的查询最终还将由固网本身或者综合关口局完成

远期来看，2 种候选方式在向最终的查询方式过渡的问题上并没有差异。

从目前的试点情况看，新的基于位置更新的实现方案较好地支撑了号码携带业务的开展。未来，号码携带网络需要解决以下问题。

a）是否从收端查询改成发端查询以及行业短信的问题。

b）相关号码携带网元是否集中设置的问题。

3 短信业务的技术方案

3.1 点对点短信的查询方案

号码携带在最初的试验阶段采用的是短信收端查询的方案，即短信被叫号码所属的运营商负责查询被叫实际的运营商归属。当时采用该方案主要基于2点考虑：该方案可以避免小灵通短信系统的改造；方案改造涉及的范围较小，只需要试点城市的短信系统实施改造即可。

但是，在确认号码携带业务将来会在全国推广后，短信的实现方案将改为发端查询方案，主要考虑的理由如下。

a）小灵通用户逐渐减少，预计到号码携带推广期间，小灵通用户范围比较少，而且小灵通的网络逐步萎缩，用户服务质量逐步降低，建议不考虑短信的问题，促使小灵通用户退网。

b）发端查询和收端查询对全网系统改造而言，其改造费用相差不大。

c）收端查询的计费瑕疵难以解决，在后续全网推广容易引起用户投诉，该投诉一旦被利用，可能造成的损失更大。

3.2 行业短信查询方案

原有的行业短信的解决方案，要求各行业在发送短信之前先查询被叫号码的运营商归属，从而需要行业部门作相应的修改，涉及众多的行业部门，实施难度大、周期长。为了尽快解决行业短信的问题，考虑采用运营企业之间互联互通的方式，由被叫号码拥有网络运营企业将行业短信直接转发给携入运营企业。

行业短信在运营企业之间互通时，网间结算与点对点短信的结算方式完全相同，且此方案不需要运营企业对网络设备进行改造，只需在短信互通网关上打开对SP短信的号段的限制即可。

4 号码携带主要网元设置分析

未来随着号码携带业务在全国的推广，作为核心网网元，号码携带相关的NPMSC 和NPHLR 也面临着是否要集中设置的问题。

4.1 NPM S C 和NPH LR 是否集中设置

对于NPHLR来说，全国集中设置或各省省内集中设置，都可以满足号码携带业务开展，2种设置方式如图3、图4所示。

图3 NPHLR全国集中设置

图4 NPHLR省内集中设置

其方案对比主要考虑如下因素。

a）设备费用。NPHLR 的设备费用按照用户容量计价，因此NPHLR 是否集中设置对设备费用没有影响。

b）配套费用。设备合设，可以提高单套设备的利用效率，因此NPHLR 集中设置可以减少设备机柜数量，从而减少对机房空间、耗电之类的占用，节省配套费用。

c）用户管理。NPHLR 中的数据需要由BSS 系统录入修改，而BSS 系统目前是以省为单位建设的。因此如果考虑NPHLR集中设置，以省为单位集中是最合适的。

d）设备维护。由于号码携带目前仅限于同一个本地网之间携转，因此NPHLR 的设置越靠近本地网，维护职责更易明确，故障排查更便捷，但可能会占用更多的维护力量。

e）网络组织。NPHLR 与本地端局、关口局之间信令互联最密切，而端局、关口局均是按本地网设置，部分省分的端局实现了省内集中。因此如果考虑NPHLR集中设置，以省为单位集中是最合适的。

f）网络发展。如果当前全国集中设置，未来随着号码携带规模的扩大，还需要面临设备分裂，带来网络动荡，同时会降低在配套费用和节省维护力量等方面的优势。以2015年3月全行业移动用户数为例，考虑5%携入量以及80%的设备利用率，预计19 个省的NPHLR 容量超过200 万（其中8 个省超过300 万），需要单独设置。

考虑号码携带的未来发展，如果要求NPHLR全国集中设置，那么除了设备安装位置实现集中以外，在设备费用上并没有节省，反而增加了用户管理、设备维护的难度，也不利于网络的高效组织和长远发展。因此，建议以省为单位集中设置。

NPMSC的考虑因素与NPHLR类似。

4.2 NPH LR 是否和H LR 合设

各厂家的NPHLR 基本上都是采用HLR 平台设备，两者在功能上也十分类似，因此对于NPHLR，需要考虑与HLR是否合设的问题。主要考虑因素如下：

a）设备费用。HLR和NPHLR的设备费用按照用户容量计价，因此NPHLR是否集中设置对设备费用没有影响。

b）设备硬件。NPHLR和HLR采用相同的硬件平台。具备合设的硬件基础。

c）功能软件。由于NPHLR 集成了HLR 和NPDB的功能，NPDB功能软件需要由设备厂家独立开发。

d）网络接口。信令方面都采用No.7信令接口；与BSS系统之间接口都采用MML，但NPHLR还需要额外传递NPDB数据。

e）改造影响。若现网HLR 兼做NPHLR，需要实施功能改造。在号码携带发展初期，不宜为少量携入用户做改造而影响现网大量用户。

综合考虑NPHLR 是否集中、是否与HLR 合设等因素，再加上当时没有明确号码携带业务是否长期开展，因此号码携带一期采用的是省内集中、独立设置NPHLR 的方式。随着号码携带业务扩大趋势越发明确，NPHLR 功能实体将长期存在，省内也在开展分布式HLR 改造的工作，因此，可以结合省内HLR 厂家的设备选型、技术支持、商务优惠等，考虑NPHLR是否和HLR合设。

5 总结

从实际试点效果来看，基于位置更新的移动网号码携带方案更适合国内当前的网络条件和维护体制，在保持网络稳定的基础上，能够很好地实现语音和短信类业务的携带。随着通信技术的日新月异，未来通信网络逐渐由软交换网络向IMS 网络演进，而后者主要采用SIP寻址方式，而不是No.7信令的寻址方式，并且在网络架构和路由组织方面与目前的传统软交换网络差别较大，因此，现有的技术实现方案不完全适用于IMS 网络。随着各个运营商VoLTE 的步伐的加快，应及早研究IMS 网络下号码携带业务的技术实现方案。

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