VoLTE用戶攜號轉網方案研究

張凝昊+彭莉

【摘 要】為了研究在現有4G網絡條件下VoLTE攜號轉網用戶的接入與業務實現流程，在對攜號轉網業務梳理及現狀分析的基礎上，結合VoLTE網絡架構特點，提出一種基于IMS的VoLTE用戶攜號轉網方案，并對各類攜轉用戶的語音及短信流程進行詳細分析，包括攜入、攜出及雙向攜帶VoLTE用戶的主被叫流程。

【關鍵詞】VoLTE 號碼攜帶 IMS+LTE

中圖分類號：TN915.43 文獻標志碼：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

攜號轉網即NP（Number Portability，號碼攜帶）[1-2]，是電信網絡智能化后提供的一項增值業務。對移動用戶而言，該業務定義是指手機用戶在轉換歸屬網絡運營商時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，可在保持手機號碼不變的情況下轉入中國電信網絡，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通訊服務。

實施攜號轉網被認為是保護消費者權益的一項重要服務，可以有效地消除用戶轉網障礙，降低用戶轉網門檻，減少用戶轉網成本，方便用戶在不同運營商之間自由流動，滿足用戶對個人通信號碼的依賴要求。同時攜號轉網也有利于優化市場結構，節約號碼資源。目前全球已有60多個國家和地區實現了移動號碼的攜號轉網[3-5]。我國工業和信息化部也在2009年正式啟動移動號碼攜帶的現網試驗，并已在天津、海南、江西、湖北和云南五個省份試點實施。但現有的試點技術方案都是針對傳統2G/3G網絡下的移動用戶，不支持VoLTE用戶的攜號轉網，因此本文接下來將研究在現有4G網絡條件下VoLTE用戶攜號轉網方案。

2 基于IMS+LTE網絡的號碼攜帶方案概述

2.1 網絡架構

目前根據各自網絡情況及特點，三個運營商在現網試點省份部署的攜號轉網方案不盡相同，但基本思路基本一致：都是通過新增一個具備NPDB（Number Portability Database，號碼攜帶數據庫）和HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）功能的網元，實現保存和查詢本地號碼的網絡歸屬情況。以中國電信基于CDMA現網的號碼攜帶方案為例，2G/3G網絡下NP呼叫處理流程如下：當GMSC或MC收到移動用戶呼叫請求時，先統一進行NP-HLR（Number Portability-Home Location Register）查詢，如查詢到被叫用戶已攜號轉網，則返回路由碼并將請求轉發給相應網絡。如被叫不是攜轉用戶，則按原標準流程接續，即將呼叫請求轉發給HLR，并根據其查詢結果將呼叫請求轉發給對應的MSC處理。其中NP-HLR為新建網元，具體功能包括存儲他網號碼的NP簽約網絡數據，存儲攜入用戶的業務簽約信息，以及提供用戶號碼歸屬網絡查詢。除NP-HLR功能外，基于CDMA現網的號碼攜帶方案對HLR、MMSC、MSC、GMSC、MC及ENUM/DNS都有改造需求。

雖然VoLTE網絡與2G/3G網絡架構完全不同，但其攜號轉網方案的實現思路是類似的，只是不再需要新增網元，而是通過升級IMS網絡的HSS及ENUM/DNS來提供NP-HLR的功能。具體方案是利用現有的VoLTE組網架構和業務流程[6-9]，即在LTE無線接入和IMS網絡控制的基礎上，結合HSS、ENUM/DNS及IT系統的少量改造，實現VoLTE攜轉用戶的接入及業務觸發。

對LTE無線側而言，VoLTE用戶攜號轉網后會激活使用新攜入網絡的SIM卡，故攜入用戶與普通用戶一樣，都是通過IMSI鑒權接入，沒有新增功能要求或者業務流程，無需升級或者改造。又因為IMS網絡可將無線接入部分視為透明傳輸層，故在圖1中省略LTE無線接入網絡部分。

如圖1所示，IMS核心網絡側包括P/I/S-CSCF、HSS、ENUM/DNS等。為了實現VoLTE用戶攜號轉網后的IMS注冊及業務觸發，HSS及ENUM/DNS需支持與LSMS（Local Service Management System，本地業務管理系統）及CSMS（Central Service Management System，集中業務管理系統）[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準IMS流程；當攜入用戶成功附著注冊后，其業務流程與普通VoLTE用戶一致，也可使用VoLTE的高清語音及IP短信服務。endprint

另外，如果同時升級改造CDMA網絡的GMSC及HLR，基于IMS+LTE網絡的攜號轉網方案還可為CDMA用戶提供攜號轉網服務，各網元具體新增功能需求介紹如下。

2.2 新增功能需求

（1）IMS網元

1）HSS

HSS需新增與LSMS系統的接口，支持獲取、同步并存儲攜入用戶屬性及業務簽約信息。

2）ENUM/DNS

ENUM/DNS也需新增與LSMS系統的接口，支持存儲攜轉用戶的歸屬網絡信息。具體數據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絡的映射表；其他運營商相互攜轉號碼與簽約網絡的映射表。

（2）IT系統

IT系統需新增集團LSMS和省LSMS，集團LSMS負責與工信部CSMS的NP數據庫對接，下載同步攜轉用戶數據；省LSMS負責與本地計費、ENUM、HSS對接，管理本省的NP數據。

（3）C網網元

如需VoLTE網絡為CDMA用戶提供攜號轉網服務，則有如下新增需求：

1）GMSC/關口局

GMSC/關口局需配置將所有異網呼叫都路由至IMS，由IMS網絡進行后續呼叫查找和處理。

2）HLR

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

3 VoLTE攜轉用戶基本業務流程

對運營商而言，按用戶轉網的方向，可將攜轉用戶分為攜入用戶、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發起呼叫時，無論是語音請求還是短信請求，其業務流程都與普通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P-CSCF轉發至S-CSCF，S-CSCF收到請求后，發起ENUM/DNS查詢，并根據返回的結果，將語音呼叫請求發送給被叫網絡。

如圖3所示，UE的短信請求經P-CSCF、S-CSCF轉發給IP-SM-GW，IP-SM-GW收到后，發起ENUM/DNS查詢，并根據返回的結果，將短信請求發送給被叫網絡側的短信中心。

（2）攜入用戶語音被叫流程

當攜入用戶作被叫時，根據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IMS用戶撥打攜入用戶號碼時，呼叫請求經P-CSCF轉發至S-CSCF，S-CSCF收到后進行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，故可根據返回的攜入用戶歸屬網絡信息，將呼叫請求轉發給攜入用戶歸屬網絡的I-CSCF，觸發后續被叫流程。

2）C網用戶呼叫攜入用戶

如圖5所示，因在GMSC上配置將收到的所有異網號碼路由至IMS處理，故當C網用戶撥打攜入用戶號碼時，呼叫請求經MSC、GMSC、MGCF進入IMS網絡，后續呼叫流程與標準IMS被叫流程一致，不再贅述。

3）固網用戶呼叫攜入用戶

如圖6所示，固網用戶撥打攜入用戶號碼時，呼叫請求經固網、關口局，先發送到攜入用戶原歸屬移動網絡，經過HLR查詢，根據返回的RN+MSISDN碼轉發到攜入用戶新歸屬的IMS網絡，后續呼叫流程與標準IMS被叫流程一致，不再贅述。

（3）攜入用戶短信被叫流程

當攜入用戶作短信接收方時，根據發端用戶類型的不同，信令流程稍有不同，故分別介紹如下：

1）IMS用戶發給攜入用戶

如圖7所示，IMS用戶發送短信給攜入用戶時，短信請求經P-CSCF、S-CSCF轉發給IP-SM-GW，IP-SM-GW收到后，發起ENUM/DNS查詢，并將返回的結果轉發給S-CSCF，S-CSCF收到后再將短信請求轉發給攜入用戶歸屬網絡的I-CSCF，攜入網絡的I-CSCF通過HSS查詢，找到攜入用戶歸屬的S-CSCF及IP-SM-GW并轉發，后續短信下發流程與標準流程一致，不再贅述。

2）C網用戶發給攜入用戶

如圖8所示，C網用戶發送短信給攜入用戶時，短信請求經SMCS，互通網關，先路由回攜入用戶原歸屬的移動網絡，原歸屬網絡通過查詢，返回區號+RN+被叫號碼，并路由至攜入網絡的SMSC，再經IP-SM-GW查詢，找到攜入用戶歸屬的S-CSCF，后續短信下發流程與標準流程一致，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務將由其新運營商負責處理，可參考上節攜入用戶部分，故不再重復介紹。下面主要分析攜出用戶作為被叫時的語音及短信業務流程。

（1）攜出用戶語音被叫流程

當攜出用戶作被叫時，根據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IMS用戶撥打攜出用戶號碼時，主叫側S-CSCF收到呼叫請求后發起ENUM/DNS查詢，并根據返回的被叫用戶路由碼，將呼叫請求發給相應的IBCF/IPX，再到攜出網絡的I-CSCF，后續被叫流程由他網運營商網絡按攜入用戶處理，不再贅述。

2）C網用戶呼叫攜出用戶

如圖10所示，當C網用戶撥打攜出用戶號碼時，MSC收到呼叫請求后，發起HLR查詢，并將呼叫請求轉發及返回的被叫用戶路由碼發送給GMSC，GMSC再根據路由碼將呼叫請求轉發到攜出網絡，后續被叫流程由他網運營商網絡按攜入用戶處理，不再贅述。endprint

3）固網用戶呼叫攜出用戶

如圖11所示，當固網用戶撥打攜出用戶號碼時，呼叫請求經固網轉發給GMSC，GMSC收到呼叫請求后發起HLR查詢，并根據返回的被叫用戶路由碼，將呼叫請求轉發到攜出網絡，后續被叫流程由他網運營商網絡按攜入用戶處理，不再贅述。

（2）攜出用戶短信被叫流程

當攜出用戶作短信接收方時，根據發端用戶類型的不同，信令流程稍有不同，故分別介紹如下：

1）IMS用戶發給攜出用戶

如圖12所示，IMS用戶發送短信給攜出用戶時，短信請求經P-CSCF、S-CSCF轉發給IP-SM-GW，經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給互通網關，然后再轉發給攜出網絡，后續短信流程由他網運營商網絡按攜入用戶處理，不再贅述。

2）C網用戶發給攜出用戶

如圖13所示，C網用戶發送短信給攜出用戶時，由被叫側SMSC進行HLR查詢，并根據返回的被叫用戶路由碼，將短信請求經互通網關轉發到攜出網絡，后續短信流程由他網運營商網絡按攜入用戶處理，不再贅述。

3.3 雙向攜帶用戶呼叫流程

對于雙向攜帶用戶，其主叫業務流程由其新歸屬的運營商網絡處理，可參考3.1節攜入用戶部分，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IMS用戶撥打本地雙向攜帶用戶號碼時，呼叫請求經P-CSCF轉發給S-CSCF，由S-CSCF發起EUNM/DNS查詢，并根據返回的被叫用戶路由碼，將呼叫請求經IBCF/IPX轉發給攜轉用戶新歸屬的網絡。

（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，信令流程與呼叫本地雙向攜帶用戶類似，主要區別在于要進行兩次ENUM/DNS查詢，第一次由主叫側S-CSCF發起，并根據返回的結果將呼叫請求轉發至異地的I-CSCF；第二次查詢由異地I-CSCF發起，并根據返回的被叫用戶路由碼轉發到IBCF/IPX，然后在轉發到攜轉用戶新歸屬的網絡。

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

4 結束語

本文介紹了一種基于IMS+LTE網絡的號碼攜帶方案，該方案根據VoLTE網絡架構特點及標準業務流程，無需新增網元，是對網絡影響最小的方案。用戶攜號轉網時通過更換SIM卡，接入攜轉運營商的LTE網絡；然后通過IMS網絡成功注冊后，即可與普通VoLTE用戶一樣使用各項業務。但略有不足的是，IMS網絡需承擔之前關口局的部分工作，網絡負荷會增加。特別對于C網呼叫，所有異網號碼都需先送至IMS網絡處理，大量的過網話務會消耗IMS網絡資源。因此在現網實際部署應用時，需全面衡量4G網絡與傳統網絡實際情況，選擇合適的方案。

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