我國號碼攜帶業(yè)務訪問數(shù)據(jù)庫技術方案的研究分析
林美玉 2010/11/30
網(wǎng)間號碼攜帶(NP：Number Portability)業(yè)務是指用戶更換運營商但是用戶號碼保持不變。我國目前正在部分地市開展網(wǎng)間移動號碼攜帶業(yè)務的現(xiàn)場試驗工作。為了在號碼攜帶后給用戶提供更好的業(yè)務感受，現(xiàn)場試驗階段要求目前移動網(wǎng)常用的網(wǎng)間互聯(lián)互通的業(yè)務在實現(xiàn)號碼攜帶后也能夠正常使用，包括語音業(yè)務、點對點短消息業(yè)務、點對點多媒體消息業(yè)務等。
由于實現(xiàn)號碼攜帶后，用戶的ISDN號碼已經(jīng)不能表示用戶所在的網(wǎng)絡，因此在一個提供號碼攜帶的本地網(wǎng)內(nèi)，運營商網(wǎng)絡收到電話呼叫、短消息、多媒體消息時，需要查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫(NPDB)以確定被叫用戶當前簽約網(wǎng)絡，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫返回的路由號碼進行選路。
從號碼攜帶業(yè)務選路技術的角度，有以下兩個層面的技術問題需要我們考慮：
哪個運營商負責查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫。實現(xiàn)號碼攜帶之后，一個會話過程最多可能會經(jīng)過三個運營商網(wǎng)絡，包括主叫用戶所在的發(fā)端運營商網(wǎng)絡、被叫用戶所在的受端運營商網(wǎng)絡，還有可能經(jīng)過被叫號碼擁有網(wǎng)絡。網(wǎng)間路由方案，即由哪個運營商負責查詢數(shù)據(jù)庫，這是我們需要考慮的第一個問題。
如何查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫。運營商在網(wǎng)內(nèi)查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫時，需要采用什么技術方案，是我們需要考慮的第二個問題。
本文將從以上兩個層面，結合我國電信網(wǎng)絡的實際情況，分析不同技術方案的優(yōu)缺點，并介紹我國現(xiàn)場試驗所確定的技術方案。
1.我國號碼攜帶的網(wǎng)間路由方案
1.1 不同路由方案的比較
國際上號碼攜帶通常有兩種網(wǎng)間路由方案，一個是發(fā)端運營商網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫，一個是被叫號碼擁有的網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫。路由示意圖分別如圖l和圖2所示。
圖1:發(fā)端網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫
圖2:被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)厙
由圖l可以看出，發(fā)端網(wǎng)絡查詢是指主叫用戶所在運營商網(wǎng)絡直接查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫，獲得被叫用戶的當前所在運營商的信息之后，直接將會話接續(xù)到被叫用戶當前的簽約網(wǎng)絡，即受端運營商網(wǎng)絡。受端運營商網(wǎng)絡可能同發(fā)端運營商網(wǎng)絡屬于同一網(wǎng)絡，也可能同被叫號碼擁有網(wǎng)絡屬于同一網(wǎng)絡，當然也可能是第三方運營商網(wǎng)絡。
由圖2可以看出，被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢是指主叫用戶所在運營商網(wǎng)絡按照原有的路由，將會話接續(xù)到被叫號碼擁有網(wǎng)絡。被叫號碼擁有網(wǎng)絡負責查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫，獲得被叫用戶的當前所在運營商的信息之后，直接將會話接續(xù)到被叫用戶當前的簽約網(wǎng)絡，即受端運營商網(wǎng)絡。受端運營商網(wǎng)絡可能同發(fā)端運營商網(wǎng)絡屬于同一網(wǎng)絡，也可能同被叫號碼擁有網(wǎng)絡屬于同一網(wǎng)絡，當然也可能是第三方運營商網(wǎng)絡。如果被叫用戶是攜入到發(fā)端運營商網(wǎng)絡的用戶，則受端運營商網(wǎng)絡與發(fā)端運營商網(wǎng)絡為同一運營商網(wǎng)絡，就會產(chǎn)生路由迂回。
以上這兩種路由方案的優(yōu)缺點，許多國際組織都進行過理論上的比較。
發(fā)端網(wǎng)絡查詢相對于被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢而言，最大的優(yōu)點是避免了路由迂回和浪費網(wǎng)絡資源。但是這種方案也有一定的缺點，由于對所有被叫號碼(包括本網(wǎng)和他網(wǎng)號碼)都要查詢NPDB來確定其簽約網(wǎng)絡，因此如果攜帶用戶比例較高，采用這種方式可以減少信令轉接次數(shù)和接續(xù)時間，效率較高；反之，如果攜帶用戶比例較低，這種方式會引起發(fā)端網(wǎng)絡對NPDB的大量無效查詢，因而效率較低。
被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢方案適用于發(fā)端網(wǎng)絡沒有能力對NPDB發(fā)起查詢的情況，包括發(fā)端網(wǎng)絡是固網(wǎng)(假設只開展移動號碼攜帶)，或者是實施攜帶區(qū)域以外的網(wǎng)絡等。如果攜帶用戶比率很小，這種方式可以減少查詢數(shù)據(jù)庫的次數(shù)。但是用戶攜入到發(fā)端網(wǎng)絡時，這種方案會產(chǎn)生路由迂回；而且對于被叫用戶攜帶到第三方網(wǎng)絡時，號碼擁有網(wǎng)絡也參與到呼叫轉接過程，浪費網(wǎng)絡資源。
我國網(wǎng)間移動號碼攜帶現(xiàn)場試驗期間在選取網(wǎng)間路由方案時，綜合分析了我國現(xiàn)網(wǎng)各類業(yè)務的網(wǎng)間路由情況、現(xiàn)場試驗期間的號碼攜帶管理政策、我國現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡架構等多方面的因素，權衡了各運營商的改造成本以及各種方案的利弊，最后分別確定了現(xiàn)場試驗期間各類業(yè)務的路由方案。下面將分別按業(yè)務類別進行分析。
1.2 移動用戶之間的語音業(yè)務
對于移動用戶之間的語音業(yè)務，現(xiàn)場試驗階段確定采用發(fā)端運營商網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫的方式。
我國在確定語音業(yè)務的網(wǎng)間路由方案時，起初各運營商均持不同的意見。各家都分析了本運營商的網(wǎng)絡情況、用戶規(guī)模、網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)間呼叫的情況，分別提出了最適于本運營商的網(wǎng)間路由方案。
我國目前各運營商規(guī)模差距較大，對于用戶規(guī)模較小的網(wǎng)絡，他們更傾向于被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢的方案。這主要是因為如果采用發(fā)端查詢，所有的網(wǎng)間話務也都需要訪問數(shù)據(jù)庫，而且對于用戶規(guī)模較小的運營商，網(wǎng)間話務占所有話務的比例非常大，因此新增的數(shù)據(jù)庫查詢量會比較大，網(wǎng)絡改造量也相對較大。尤其對于實施單向號碼攜帶的本地網(wǎng)，只允許攜入不允許攜出的運營商如果采用被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢方案甚至可以不用建設NPDB，網(wǎng)絡改造量相對較小。但是這種方案加重了攜出運營商的負擔，浪費了線路中繼資源，增加了呼叫攜出號碼的撥號時延。
當然發(fā)端網(wǎng)絡查詢的優(yōu)點也是顯而易見的。大家公認發(fā)端網(wǎng)絡查詢可以減少路由迂回，不涉及號碼擁有網(wǎng)絡，不浪費線路中繼資源，不會因為號碼攜帶而增加呼叫攜出號碼的撥號時延，可以更好的保障對用戶的服務質(zhì)量，因此國際上絕大多數(shù)國家都采用了這種路由方式。
最后我們從我國整個通信行業(yè)進行了綜合考慮，確定了采用發(fā)端網(wǎng)絡查詢的技術方案。這種方案對于我國將來在全國開展號碼攜帶業(yè)務是非常有利的。
1.3 固定用戶與移動用戶之間的語音業(yè)務
對于固定用戶到移動用戶之間的語音業(yè)務，現(xiàn)場試驗階段確定采用被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫的方式。
前面我們已經(jīng)分析過了兩種路由方案的優(yōu)缺點。但是由于我國現(xiàn)場試驗階段只進行移動用戶的網(wǎng)間號碼攜帶，為了不對固定網(wǎng)絡產(chǎn)生影響，我們確定了采取被叫移動號碼擁有網(wǎng)絡查詢的方式。
考慮到電信重組后我國各運營商均為全業(yè)務運營商，將來在各運營商建設了固定和移動綜合關口局的情況下，也可以逐步轉變?yōu)榘l(fā)端網(wǎng)絡查詢的方式，即發(fā)端固定網(wǎng)絡將會話接續(xù)到本運營商的移動網(wǎng)絡，由移動網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫之后，再進行接續(xù)，就可以減少路由迂回帶來的負面效果。
1.4 點對點短消息業(yè)務
對于點對點短消息業(yè)務，現(xiàn)場試驗階段確定采用被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫的方式。
目前我國點對點短消息業(yè)務同電話業(yè)務的路南方式不完全相同，因此在選擇技術方案時，需要綜合考慮短消息業(yè)務的實際情況。方案應基于以下現(xiàn)狀進行考慮：
目前我國各運營商的短消息業(yè)務，短消息中心都是以省為單位設置，因此短消息中心所查詢的NPDB至少應包含本省所有用戶的NP數(shù)據(jù)。
G網(wǎng)各SMSC之間不通信，即發(fā)端用戶歸屬短消息中心可將短信下發(fā)到全國所有本網(wǎng)用戶。C網(wǎng)各省SMSC之間互聯(lián)，短消息經(jīng)主叫用戶歸屬短消息中心到被叫用戶歸屬短消息中心，然后將短信下發(fā)到本省所有本網(wǎng)用戶。
網(wǎng)間短信都是采用發(fā)端入網(wǎng)的方式，即在主叫用戶所在地就直接過網(wǎng)。
在以上背景下，我們對短消息業(yè)務的兩種路由方案的網(wǎng)絡改造量進行了詳盡的分析。
(1)采用發(fā)端網(wǎng)絡查詢
由于要求發(fā)端網(wǎng)絡查詢，因此發(fā)端短消息中心(SMSC)需要對網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)間的所有短信都要查詢被叫號碼所在地的NPDB，網(wǎng)絡改造要求如下：
全網(wǎng)的SMSC都要改造，對于他網(wǎng)號碼也要觸發(fā)查詢HER過程，不能直接發(fā)端過網(wǎng)。
對于他網(wǎng)異地號碼，發(fā)端SMSC為了能夠查詢異地的HLR或訪問異地的NPDB，G網(wǎng)的信令網(wǎng)中要加上全國所有本網(wǎng)和他網(wǎng)用戶號碼的GT數(shù)據(jù)；C網(wǎng)信令網(wǎng)中要加上本省內(nèi)所有本網(wǎng)和他網(wǎng)用戶的GT數(shù)據(jù)。或者建設一個供全國所有SMSC查詢的NPDB，該NPDB需要存有全國所有本地網(wǎng)的NP用戶數(shù)據(jù)；但是如果攜轉用戶比例比較高，對NPDB的容量要求將會比較大。
對于SMSC、互聯(lián)網(wǎng)關(IWGW)、信令轉接點(STP)：要求都能識別帶路由號碼(RN)前綴的被叫號碼。
(2)采用被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢
只需要對SMSC、IWGW、STP等設備改造，要求都能識別帶RN前綴的被叫號碼；被叫號碼擁有網(wǎng)絡SMSC需要對他網(wǎng)號碼也要觸發(fā)訪問HLR的過程，其它仍然維持現(xiàn)有的SMSC訪問HLR的流程，不需要額外的改造。
由此可見，對于短消息業(yè)務，發(fā)端網(wǎng)絡查詢方式的網(wǎng)絡改造要求非常復雜，即使只在幾個本地網(wǎng)開展號碼攜帶，也需要對全網(wǎng)設備進行改造；而采用號碼擁有網(wǎng)絡查詢對現(xiàn)網(wǎng)設備的改造很少，值得推薦。但是由此產(chǎn)生的路由迂回的問題也是不能避免的，而路由迂回帶來的結算上的復雜性，也需要管制部門進行考慮。
也可以看到，如果將來在全國開展號碼攜帶，實際上語音業(yè)務的改造，也已經(jīng)完成了對全網(wǎng)的STP局數(shù)據(jù)配置，即在全網(wǎng)都增加了他網(wǎng)所有號段的GT翻譯數(shù)據(jù)。所以發(fā)端查詢比被叫號碼用有網(wǎng)絡查詢所增加的改造量就可以忽略。那時候，我們應該考慮將短消息業(yè)務的路由方案改成發(fā)端網(wǎng)絡查詢的方式，就可以解決路由迂回及其帶來的結算方面的問題。
1.5 點對點多媒體消息業(yè)務
移動用戶之間的點對點多媒體消息業(yè)務，現(xiàn)場試驗階段確定了采用發(fā)端運營商網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫的方式。
在這個問題上，我國各運營商一開始就一致選擇了發(fā)端查詢的方式。這是由多媒體消息的業(yè)務路由決定的。
對于多媒體消息業(yè)務，主叫側都需要訪問ENUM DNS，以查詢被叫用戶的歸屬多媒體消息中心，而ENUM DNS都是全國集中設置的。所以如果采用發(fā)端網(wǎng)絡查詢，只需要改造或新建全網(wǎng)的ENUM DNS，使其具備NPDB相關功能就可以了。在現(xiàn)場試驗階段，該NPDB只需要存儲試驗地所有NP號碼的NP信息。
2.我國運營商網(wǎng)內(nèi)查詢數(shù)據(jù)庫的技術方案
目前運營商網(wǎng)內(nèi)查詢號碼攜帶數(shù)據(jù)庫的技術方式有很多，國際上通行的方案分為信令和智能網(wǎng)兩種方式：
智能網(wǎng)方式主要是通過交換節(jié)點訪問NPDB，完成號碼的翻譯。目前移動剛絡的MSC大都具有SSP的能力，因此智能網(wǎng)方式實現(xiàn)業(yè)務的關鍵點是由交換機分析用戶所撥的號碼，然后去數(shù)據(jù)庫查詢路由號碼。
信令方式主要是在現(xiàn)有的信令流程中，同時查詢數(shù)據(jù)庫并獲取下一步的路由號碼�？梢栽趦蓚�SP(可以是MSC、HLR、SMSC等)之間增加一個信令中繼(SRF)的功能實體。串接在SP之間的SRF功能通�？梢栽赟TP實現(xiàn)，也可以在單獨的物理實體中實現(xiàn)。
考慮到訪問號碼攜帶數(shù)據(jù)庫是運營商網(wǎng)內(nèi)的行為，不同的運營商采用不同的方案也可以不影響網(wǎng)間的通信要求，因此現(xiàn)場試驗階段，我國規(guī)定各運營商可以根據(jù)自己網(wǎng)內(nèi)的情況自行選擇訪問數(shù)據(jù)庫的技術方案。
通過對本網(wǎng)網(wǎng)絡架構進行評估，并盡量減少對現(xiàn)網(wǎng)設備和信令網(wǎng)的改造，我國運營商基本上都采用了建設新的HLR設備，將NPDB內(nèi)置在HLR設備中，并利用MSC(針對語音業(yè)務)、SMSC(針對點對點短消息業(yè)務)訪問HLR的信令過程來實現(xiàn)對號碼攜帶數(shù)據(jù)庫的訪問。從訪問數(shù)據(jù)庫的過程來看，我們可以把我國運營商選擇的這種方案理解為一種特殊的信令方案，即SRF的功能內(nèi)置在HLR設備中。多媒體消息業(yè)務已經(jīng)明確采用MMSC訪問EUNM DNS的過程查詢NPDB，同樣也可以理解為一種特殊的信令方案，但是業(yè)務邏輯比較簡單，本文將不再重點分析，而是主要對我國運營商實現(xiàn)語音業(yè)務和短消息的方案進行介紹和分析。
2.1 電話業(yè)務
我國運營商語音業(yè)務訪問NPDB的方案如下：將具有NPDB功能的SRF設備內(nèi)置在HLR中，即對現(xiàn)有本網(wǎng)的HLR(用1表示)進行升級，內(nèi)置本網(wǎng)攜出用戶的NPDB；另外新建HLR(用2表示)，內(nèi)置他網(wǎng)攜入用戶的NPDB。采用MSC查詢HLR的過程觸發(fā)查詢NPDB。如果被叫為本網(wǎng)擁有的號碼，按照NP之前的路由訪問HLR(1)，可以判斷用戶是否攜出；如果被叫為他網(wǎng)號碼，MSC需要直接訪問HLR(2)判斷用戶是否攜入。這種方案對于網(wǎng)絡的改造要求如下：
- 升級現(xiàn)有的HLR(1)，使其具備NPDB功能。
- 每個本地網(wǎng)需要新建一套HLR(2)，并具備NPDB功能；
- 需要修改HLR(1)和HLR(2)處理路由查詢類的MAP信令的邏輯，對于被叫為他網(wǎng)簽約用戶的情況，要求能夠返回RN+被叫用戶號碼作為漫游號碼；
- 相關網(wǎng)元設備需要識別指示運營商網(wǎng)絡的路由碼，對于網(wǎng)間呼叫，能夠按照路由碼的指示將呼叫接續(xù)到網(wǎng)間。
其中，對于HLR(1)的升級，也可以有兩種實現(xiàn)方式。一種方案是，當本網(wǎng)用戶攜出之后，運營商直接修改現(xiàn)網(wǎng)HLR(1)的數(shù)據(jù)，將攜出用戶的漫游號碼固定設置為RN+被叫用戶號碼。另一種方案，是由HLR(2)對用戶原歸屬HLR(1)中的數(shù)據(jù)進行周期性位置更新，以保證該用戶在被叫時，HLR(1)能夠在不改變現(xiàn)有信令流程的情況下，實現(xiàn)對攜出用戶的正確路由。顯而易見，前一種方案HLR(2)設備的功能相對比較簡單，開發(fā)周期較短。但是每次有用戶攜出，都需要對HLR(1)中的用戶數(shù)據(jù)進行改動，因此比較適合于現(xiàn)網(wǎng)HLR設備較少的網(wǎng)絡。而后一種方案的NPDB功能實際上都在HLR(2)中實現(xiàn)，功能比較復雜，開發(fā)周期較長。HLR(1)只是利用原有的位置更新流程，不需要對現(xiàn)網(wǎng)的HLR(1)進行改動，因此比較適合于現(xiàn)網(wǎng)HLR設備較多的網(wǎng)絡。這也是我國不同運營商目前分別選用了不同方案的一個重要理由。
2.2 短消息業(yè)務
同電話業(yè)務類似，短消息業(yè)務也是利用短消息業(yè)務過程中SMSC訪問HLR的信令過程觸發(fā)查詢NPDB，以獲得用戶當前簽約網(wǎng)絡的信息，然后對短消息進行路由。
短消息業(yè)務的實現(xiàn)，應在語音業(yè)務對網(wǎng)絡進行改造的基礎上進行考慮。由于已經(jīng)確定了短消息業(yè)務采用被叫號碼擁有網(wǎng)絡查詢數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)間路由，因此，發(fā)端網(wǎng)絡到被叫號碼擁有網(wǎng)絡的路由按照原有的路由方案不變。
被叫號碼擁有網(wǎng)絡的SMSC訪問HLR(1)時，根據(jù)語音業(yè)務已經(jīng)完成的配置，對于攜出用戶，HLR(1)中用戶的受訪無線移動局(VMSC)地址將被指向HLR(2)；SMSC獲得VMSC地址之后，將把短消息送往HLR(2)，由HLR(2)在被叫號碼前加RN，并通過互聯(lián)網(wǎng)關轉發(fā)到其他運營商。由此可見，在短消息業(yè)務中，HLR(2)除了需要模擬VMSC的功能之外，還要模擬短消息中心的功能，將短信轉發(fā)給互聯(lián)網(wǎng)關。對于攜入用戶，HLR(2)直接返回用戶真實的VMSC地址，完成短消息的路由。
3.結語
號碼攜帶的實施，雖然有多種技術方案可以實現(xiàn)，但是從我國確定現(xiàn)場試驗技術方案的過程以及測試的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)，任何一種方案都不是完美的，與運營商網(wǎng)絡規(guī)模、網(wǎng)絡架構、現(xiàn)有業(yè)務路由、用戶規(guī)模、網(wǎng)間網(wǎng)內(nèi)話務比例、號碼攜帶的開放范圍和開放政策都有非常密切的關系。任何一種方案都不可能同時滿足所有運營商的要求，我們目前只能站在整個行業(yè)的角度，在對未來我國號碼攜帶業(yè)務的開展范圍尚未確定的前提下，暫時確定了一個試驗階段的技術方案。我們選擇的這個方案未必是最好的。因此未來現(xiàn)場試驗結束之后，我們還需要對改造成本、改造復雜度、用戶反映等進行評估，根據(jù)實際情況，再考慮未來開展號碼攜帶時的技術方案。
泰爾網(wǎng)
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