VoLTE用户携号转网方案研究

张凝昊+彭莉

【摘 要】为了研究在现有4G网络条件下VoLTE携号转网用户的接入与业务实现流程，在对携号转网业务梳理及现状分析的基础上，结合VoLTE网络架构特点，提出一种基于IMS的VoLTE用户携号转网方案，并对各类携转用户的语音及短信流程进行详细分析，包括携入、携出及双向携带VoLTE用户的主被叫流程。

【关键词】VoLTE 号码携带 IMS+LTE

中图分类号：TN915.43 文献标志码：A 文章编号：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

携号转网即NP（Number Portability，号码携带）[1-2]，是电信网络智能化后提供的一项增值业务。对移动用户而言，该业务定义是指手机用户在转换归属网络运营商时无需改变原有的电话号码。例如，原持有139号码的中国移动用户，可在保持手机号码不变的情况下转入中国电信网络，成为中国电信的移动用户，使用并享受中国电信提供的各项通讯服务。

实施携号转网被认为是保护消费者权益的一项重要服务，可以有效地消除用户转网障碍，降低用户转网门槛，减少用户转网成本，方便用户在不同运营商之间自由流动，满足用户对个人通信号码的依赖要求。同时携号转网也有利于优化市场结构，节约号码资源。目前全球已有60多个国家和地区实现了移动号码的携号转网[3-5]。我国工业和信息化部也在2009年正式启动移动号码携带的现网试验，并已在天津、海南、江西、湖北和云南五个省份试点实施。但现有的试点技术方案都是针对传统2G/3G网络下的移动用户，不支持VoLTE用户的携号转网，因此本文接下来将研究在现有4G网络条件下VoLTE用户携号转网方案。

2 基于IMS+LTE網络的号码携带方案概述

2.1 网络架构

目前根据各自网络情况及特点，三个运营商在现网试点省份部署的携号转网方案不尽相同，但基本思路基本一致：都是通过新增一个具备NPDB（Number Portability Database，号码携带数据库）和HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）功能的网元，实现保存和查询本地号码的网络归属情况。以中国电信基于CDMA现网的号码携带方案为例，2G/3G网络下NP呼叫处理流程如下：当GMSC或MC收到移动用户呼叫请求时，先统一进行NP-HLR（Number Portability-Home Location Register）查询，如查询到被叫用户已携号转网，则返回路由码并将请求转发给相应网络。如被叫不是携转用户，则按原标准流程接续，即将呼叫请求转发给HLR，并根据其查询结果将呼叫请求转发给对应的MSC处理。其中NP-HLR为新建网元，具体功能包括存储他网号码的NP签约网络数据，存储携入用户的业务签约信息，以及提供用户号码归属网络查询。除NP-HLR功能外，基于CDMA现网的号码携带方案对HLR、MMSC、MSC、GMSC、MC及ENUM/DNS都有改造需求。

虽然VoLTE网络与2G/3G网络架构完全不同，但其携号转网方案的实现思路是类似的，只是不再需要新增网元，而是通过升级IMS网络的HSS及ENUM/DNS来提供NP-HLR的功能。具体方案是利用现有的VoLTE组网架构和业务流程[6-9]，即在LTE无线接入和IMS网络控制的基础上，结合HSS、ENUM/DNS及IT系统的少量改造，实现VoLTE携转用户的接入及业务触发。

对LTE无线侧而言，VoLTE用户携号转网后会激活使用新携入网络的SIM卡，故携入用户与普通用户一样，都是通过IMSI鉴权接入，没有新增功能要求或者业务流程，无需升级或者改造。又因为IMS网络可将无线接入部分视为透明传输层，故在图1中省略LTE无线接入网络部分。

如图1所示，IMS核心网络侧包括P/I/S-CSCF、HSS、ENUM/DNS等。为了实现VoLTE用户携号转网后的IMS注册及业务触发，HSS及ENUM/DNS需支持与LSMS（Local Service Management System，本地业务管理系统）及CSMS（Central Service Management System，集中业务管理系统）[10]对接，获得并存储携入用户的属性及签约信息。升级后携入用户的注册流程仍遵循标准IMS流程；当携入用户成功附着注册后，其业务流程与普通VoLTE用户一致，也可使用VoLTE的高清语音及IP短信服务。endprint

另外，如果同时升级改造CDMA网络的GMSC及HLR，基于IMS+LTE网络的携号转网方案还可为CDMA用户提供携号转网服务，各网元具体新增功能需求介绍如下。

2.2 新增功能需求

（1）IMS网元

1）HSS

HSS需新增与LSMS系统的接口，支持获取、同步并存储携入用户属性及业务签约信息。

2）ENUM/DNS

ENUM/DNS也需新增与LSMS系统的接口，支持存储携转用户的归属网络信息。具体数据包括携入用户号码与SIP URI的映射表；携出用户号码与签约网络的映射表；其他运营商相互携转号码与签约网络的映射表。

（2）IT系统

IT系统需新增集团LSMS和省LSMS，集团LSMS负责与工信部CSMS的NP数据库对接，下载同步携转用户数据；省LSMS负责与本地计费、ENUM、HSS对接，管理本省的NP数据。

（3）C网网元

如需VoLTE网络为CDMA用户提供携号转网服务，则有如下新增需求：

1）GMSC/关口局

GMSC/关口局需配置将所有异网呼叫都路由至IMS，由IMS网络进行后续呼叫查找和处理。

2）HLR

HLR需新增与LSMS系统的接口，支持获取、同步并存储CDMA携出用户的签约网络信息及路由码RN；支持在收到携出用户的查询请求时，回复RN+号码。

3 VoLTE携转用户基本业务流程

对运营商而言，按用户转网的方向，可将携转用户分为携入用户、携出用户及双向携带用户三大类。下面具体介绍这三类用户的主被叫信令流程，包括语音呼叫及短信。

3.1 携入用户呼叫流程

（1）携入用户语音/短信主叫流程

携入用户作为主叫侧发起呼叫时，无论是语音请求还是短信请求，其业务流程都与普通VoLTE用户一致，故不再展开介绍，其基本信令流程示例如图2及图3所示。

如图2所示，UE的语音呼叫请求经P-CSCF转发至S-CSCF，S-CSCF收到请求后，发起ENUM/DNS查询，并根据返回的结果，将语音呼叫请求发送给被叫网络。

如图3所示，UE的短信请求经P-CSCF、S-CSCF转发给IP-SM-GW，IP-SM-GW收到后，发起ENUM/DNS查询，并根据返回的结果，将短信请求发送给被叫网络侧的短信中心。

（2）携入用户语音被叫流程

当携入用户作被叫时，根据主叫用户类型的不同，信令流程稍有不同，故分别介绍如下：

1）IMS用户呼叫携入用户

如图4所示，当IMS用户拨打携入用户号码时，呼叫请求经P-CSCF转发至S-CSCF，S-CSCF收到后进行ENUM/DNS查询。因已在IMS ENUM/DNS中配置携入用户的域名及地址信息，故可根据返回的携入用户归属网络信息，将呼叫请求转发给携入用户归属网络的I-CSCF，触发后续被叫流程。

2）C网用户呼叫携入用户

如图5所示，因在GMSC上配置将收到的所有异网号码路由至IMS处理，故当C网用户拨打攜入用户号码时，呼叫请求经MSC、GMSC、MGCF进入IMS网络，后续呼叫流程与标准IMS被叫流程一致，不再赘述。

3）固网用户呼叫携入用户

如图6所示，固网用户拨打携入用户号码时，呼叫请求经固网、关口局，先发送到携入用户原归属移动网络，经过HLR查询，根据返回的RN+MSISDN码转发到携入用户新归属的IMS网络，后续呼叫流程与标准IMS被叫流程一致，不再赘述。

（3）携入用户短信被叫流程

当携入用户作短信接收方时，根据发端用户类型的不同，信令流程稍有不同，故分别介绍如下：

1）IMS用户发给携入用户

如图7所示，IMS用户发送短信给携入用户时，短信请求经P-CSCF、S-CSCF转发给IP-SM-GW，IP-SM-GW收到后，发起ENUM/DNS查询，并将返回的结果转发给S-CSCF，S-CSCF收到后再将短信请求转发给携入用户归属网络的I-CSCF，携入网络的I-CSCF通过HSS查询，找到携入用户归属的S-CSCF及IP-SM-GW并转发，后续短信下发流程与标准流程一致，不再赘述。

2）C网用户发给携入用户

如图8所示，C网用户发送短信给携入用户时，短信请求经SMCS，互通网关，先路由回携入用户原归属的移动网络，原归属网络通过查询，返回区号+RN+被叫号码，并路由至携入网络的SMSC，再经IP-SM-GW查询，找到携入用户归属的S-CSCF，后续短信下发流程与标准流程一致，不再赘述。

3.2 携出用户呼叫流程

携出用户的主叫语音与短信业务将由其新运营商负责处理，可参考上节携入用户部分，故不再重复介绍。下面主要分析携出用户作为被叫时的语音及短信业务流程。

（1）携出用户语音被叫流程

当携出用户作被叫时，根据主叫用户类型的不同，信令流程稍有不同，故分别介绍如下：

1）IMS用户呼叫携出用户

如图9所示，当IMS用户拨打携出用户号码时，主叫侧S-CSCF收到呼叫请求后发起ENUM/DNS查询，并根据返回的被叫用户路由码，将呼叫请求发给相应的IBCF/IPX，再到携出网络的I-CSCF，后续被叫流程由他网运营商网络按携入用户处理，不再赘述。

2）C网用户呼叫携出用户

如图10所示，当C网用户拨打携出用户号码时，MSC收到呼叫请求后，发起HLR查询，并将呼叫请求转发及返回的被叫用户路由码发送给GMSC，GMSC再根据路由码将呼叫请求转发到携出网络，后续被叫流程由他网运营商网络按携入用户处理，不再赘述。endprint

3）固网用户呼叫携出用户

如图11所示，当固网用户拨打携出用户号码时，呼叫请求经固网转发给GMSC，GMSC收到呼叫请求后发起HLR查询，并根据返回的被叫用户路由码，将呼叫请求转发到携出网络，后续被叫流程由他网运营商网络按携入用户处理，不再赘述。

（2）携出用户短信被叫流程

当携出用户作短信接收方时，根据发端用户类型的不同，信令流程稍有不同，故分别介绍如下：

1）IMS用户发给携出用户

如图12所示，IMS用户发送短信给携出用户时，短信请求经P-CSCF、S-CSCF转发给IP-SM-GW，经ENUM/DNS查询，获得被叫用户的路由码，并将短信请求及路由码发给互通网关，然后再转发给携出网络，后续短信流程由他网运营商网络按携入用户处理，不再赘述。

2）C网用户发给携出用户

如图13所示，C網用户发送短信给携出用户时，由被叫侧SMSC进行HLR查询，并根据返回的被叫用户路由码，将短信请求经互通网关转发到携出网络，后续短信流程由他网运营商网络按携入用户处理，不再赘述。

3.3 双向携带用户呼叫流程

对于双向携带用户，其主叫业务流程由其新归属的运营商网络处理，可参考3.1节携入用户部分，这里不再赘述。下面主要分析双向携带用户作被叫时的信令流程。

（1）IMS用户呼叫本地双向携带用户

如图14所示，当IMS用户拨打本地双向携带用户号码时，呼叫请求经P-CSCF转发给S-CSCF，由S-CSCF发起EUNM/DNS查询，并根据返回的被叫用户路由码，将呼叫请求经IBCF/IPX转发给携转用户新归属的网络。

（2）IMS用户呼叫外地双向携带用户

如图15所示，IMS用户拨打异地双向携带用户号码时，信令流程与呼叫本地双向携带用户类似，主要区别在于要进行两次ENUM/DNS查询，第一次由主叫侧S-CSCF发起，并根据返回的结果将呼叫请求转发至异地的I-CSCF；第二次查询由异地I-CSCF发起，并根据返回的被叫用户路由码转发到IBCF/IPX，然后在转发到携转用户新归属的网络。

（3）C网或固网用户呼叫双向携带用户时，先通过MGCF将呼叫请求路由至IMS，IMS后续的信令流程与IMS用户作主叫一样，不再赘述。

4 结束语

本文介绍了一种基于IMS+LTE网络的号码携带方案，该方案根据VoLTE网络架构特点及标准业务流程，无需新增网元，是对网络影响最小的方案。用户携号转网时通过更换SIM卡，接入携转运营商的LTE网络；然后通过IMS网络成功注册后，即可与普通VoLTE用户一样使用各项业务。但略有不足的是，IMS网络需承担之前关口局的部分工作，网络负荷会增加。特别对于C网呼叫，所有异网号码都需先送至IMS网络处理，大量的过网话务会消耗IMS网络资源。因此在现网实际部署应用时，需全面衡量4G网络与传统网络实际情况，选择合适的方案。

参考文献：

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