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国外号码携带实施技术方案的研究
( 2008/4/18 10:28 )
摘要 针对目前国外已经实施的网间号码携带的技术方案进行了介绍,对相关方案的优缺点进行了分析,并结合我国网络的特点,提出了实施号码携带时在技术方案上需要考虑的几个问题。 1、引言 号码携带业务作为打破由号码产生的市场进入壁垒、促进业务竞争有着不可替代的作用。号码携带业务的成功实施需要在立足本国国情的前提下,综合考虑立法、经济成本、电信监管、业务运营、业务流程管理以及网络实施技术方案等多方面因素。但从对各国实施号码携带的案例分析来看,合理的网络实施技术方案的采用,对于该项业务的成功开展有着及其重要的作用。因此,本文主要针对各国在网间实施号码携带业务时,在电信网上所采用的不同技术方案进行了研究分析,其中并不涉及到与电信监管和业务管理相关的管理数据库的应用。 2、号码携带的概念 从技术上讲,号码携带业务包含了以下3个层面的概念: (1)由位置移动引入的号码携带(Location Portability),该类型的号码携带通常来讲对用户仅仅改变地理位置,用户的号码不发生改变。 (2)由业务提供者引入的号码携带(Service Provider Portability),指当用户改变运营商时,仍保持同一号码。按照固定和移动的区别,在业务提供者间的号码携带又可以分为固定号码携带(LNP)和移动号码携带(MNP)。 (3)由业务变更引入的号码携带(Service Portability),指用户改变业务种类时号码不变,这就意味着用户可以用一个号码同时使用多个运营商的不同业务。 各国电信监管机构在对号码携带进行规定时,主要是强制用户支持在变更业务提供者时的号码携带。对于位置移动和业务变化引发的号码携带,通常不作强制性规定。本文研究的号码携带实施方案就主要是针对在业务提供者间发生的号码携带,也就是大家常说的“网间号码携带”。 3、号码携带的技术实施方案 从各国实施网间号码携带的技术方案来看,可用于实现号码携带业务的技术方案有以下3类: ●基于传统交换局的功能实现号码携带业务; ●基于智能网方式的号码携带方案; ●基于信令中继(SRF)方式的号码携带方案。 3.1 基于传统交换局的功能实现号码携带业务 该类方案实现的号码携带业务完全是利用电话网络中的交换机功能,该方案的实施特点就是不需要在网络上增加任何设备,而是利用交换机已有的接续或信令功能。这种实现方案主要是通过牺牲号码和交换设备资源,从而保证不对网络和设备进行功能的改造。通常情况,这类方案的实现需要占用两个号码,并且要在交换局上增加号码存储空间,且当号码携带用户作为主叫时,会出现不能使用携带的号码做主叫的情况。 3.1.1 基于呼叫转移的号码携带方案 (1)业务的实现说明 如图1所示,当用户B发生携带时,需要保留原有的号码,首先运营企业需要为用户B分配一个新的E164号码(6701 ABCD)。然后,在原有的交换局(66局)上为用户B携带的号码设置呼叫转移功能(无条件),以支持该用户的号码携带。主叫用户A拨打用户B携带的号码6601ABCD,主叫交换局会按照B的旧号码进行接续,呼叫接续至旧号码的交换局后(66局),66局会根据局数据设置将呼叫转移至用户B所在新的交换局(67局)。但当B用户作为主叫呼叫时,则只能使用6701ABCD进行呼叫,但随着网络智能化业务的普及,用户也可以使用携带的号码(6601 ABCD)进行呼叫(6601ABCD)。
图1 基于呼叫转移的号码携带业务的实现说明 (2)适用范围及优点 基于呼叫转移的号码携带方案主要应用在固定网中,网络中携带的号码数量非常小时,采用这种方案时经济性较强。目前的固网交换机均可以支持,不需要对网络进行大的升级改造,可保障用户在作被叫时不需要变更号码的优点(不丢失原有的呼叫),也不会影响用户的去话业务。 (3)方案的缺点 这个方案对网络资源浪费严重,用户需要占用两个号码,一个呼叫无论在什么情况下都一定先要通过B用户携带的号码所在局进行接续,随着携带用户的数量增加时,网络的效率(号码管理的效率和接续效率)都明显降低;同时,该方案实现时由用户承担的费用较高,且用户并不真正拥有原来旧的号码,只是保障用户的呼叫业务不受损失,用户最终还是要改变到新的号码。 3.1.2 基于呼叫过程中交换局数据设置的方案 (1)实现方式 利用交换局的ISUP功能,在呼叫过程中,呼叫建立。首先根据携带用户的携带号码,呼叫到达目的地局后,再由目的地局进行连接释放,由发端交换局根据释放消息中包含的被叫用户的新号码重新进行选路。 如图2所示,当用户B发生携带时,仍需要保留原有的号码,首先运营企业要为用户B分配一个新的E164号码(6701 ABCD)。然后,在原有的交换局(66)上为用户B携带的号码设置号码携带的相关数据,该功能要求用户B旧号码所在的交换机必须能够把用户携带后的新号码通过REL消息发送到主叫交换局。同时,主叫交换局可以根据REL消息中的新号码,重新进行呼叫选路至用户当前所在的交换局。主叫用户A拨打用户B的携带号码6601ABCD,主叫交换局会按照B的旧号码进行接续,呼叫接续至旧号码的交换局后(66局),66局会根据局数据设置,在相应的释放消息中把用户的新号码6701ABCD发送给主叫局,将呼叫转移至用户B所在交换局(67局)。但当B用户作为主叫呼叫时,则只能使用6701ABCD进行呼叫,但随着网络智能化业务的普及,用户也可以使用携带的号码(6601ABCD)进行呼叫(6601ABCD)。
图2 基于呼叫过程中交换局数据设置的实现方式 (2)适用范围和优点 基于呼叫过程中交换局数据设置的方案主要应用在固定网中,当网络中需要携带的号码数量较多时,采用这种方案时经济性较强,但需要对目前的交换机进行适当的升级,以支持ISUP功能。 (3)方案的缺点 该方案用户仍需要占用两个号码,但呼叫过程中的效率比呼叫转移方案有所增加,但也需要先呼叫至用户原号码的交换局进行查询;这种方案下,用户未真正拥有原来旧的号码,只是保障了用户的呼叫业务不损失,用户最终也要改变新的号码。 3.2 基于智能网方式的号码携带方案 该类方案所介绍的号码携带方案是利用智能网方式的查询功能,通过SSP的事件触发到集中的数据库进行查询,该方案需要在网络上增加相应的集中数据库设备,并且要求交换机具有号码携带SSP的查询功能。该方案主要是针对原来交换机方案中号码携带的数据分散管理的特点,采用了集中数据库的方案进行管理。 3.2.1 发端交换机触发查询 (1)实现方式 发端交换局触发查询的实现方案要求发端交换局针对该局上发起的每个呼叫都到NPDB进行查询,以判定被叫号码是否是一个携带的号码,如果是未携带的号码,则由数据库直接返回原号码;如果被叫用户是一个携带的号码,则返回用户的路由号码。 如图3所示,当用户B发生携带后,需要保留原有的号码,首先运营企业要为用户B分配一个新的物理号码(6701ABCD),也可以理解为路由号码,该号码对用户不可见。然后在集中的数据库上为用户B的携带号码设置相关数据,在数据库中应当建立携带号码与路由号码之间的索引(6601ABCD-6701ABCD)。交换机根据从数据库返回的响应,使用返回的路由号码作为被叫号码进行呼叫。当主叫用户A拨打用户B携带的号码6601ABCD,主叫交换局首先通过智能网查询操作,向NPDB发起查询请求,查询请求中会把主叫用户拨打的DN号码发送给NPDB,NPDB查询后会把查询到的结果返回给发端交换局。如果是未携带的号码,则由数据库直接返回原号码;如果被叫用户是一个携带的号码,则返回用户的路由号码,然后交换局根据返回号码进行接续。当B用户作为主叫呼叫时,主叫交换局通过智能网查询后可仍使用B携带的号码6601ABCD作为主叫号码进行接续。
图3 基于呼叫过程中交换局数据设置的实现方式 (2)适用范围和优点 该方案适合在固定网和移动网中应用,最大的优势就是可以数据集中进行管理。当网络中携带的号码数量足够大时,接续效率明显提高,管理维护的成本却可以明显降低,由于采用了一次查询到被叫用户的真实号码,所以呼叫效率和对中继资源的有效利用率也明显增加。 (3)方案的缺点 在该方案中需要对所有的端局进行SSP升级,并增加相应的数据库(NPDB)设备,以支持对NPDB的查询,改造成本相对较高;由于该方案中每次呼叫都要在主叫交换局发起查询,因此此方案会使信令网的负荷明显增加,特别是在号码携带业务开展初期,由于携带号码的用户数量少,将导致查询效率相对较低。 3.2.2 终端交换机触发查询 (1)实现方式 发端交换局触发查询的实现方案要求呼叫接续至用户原号码所在的交换局,交换局判定该号码为携带的号码后启动到NPDB的查询,这样每次查询的效率明显提高。 与发端查询相比,在该方案中,主叫用户A拨打用户B携带的号码6601ABCD时,主叫交换局不对号码进行任何判断,直接将呼叫接续到B的旧号码所在的交换局(66局)。当B用户旧号码所在的交换局(66局)判别出该号码为一个携带的号码时,则通过查询操作,向NPDB发起查询请求,查询请求中会把B用户的旧号码发送给NPDB,NPDB查询后,会把查询得到的结果(B用户当前的真实号码)返回给发起查询的交换局。此时,66局根据查询得到的号码继续进行接续,或选择先释放该段连接,再由发端局A重新发起呼叫(见图4)。
图4 终端交换机触发查询的实现方式 (2)适用范围和优缺点比较 该方案最大的优势就是可以数据集中进行管理,号码管理维护的成本比较低,同时在网络中携带的号码数量比较小时,对信令网的能力和交换机的性能要求较低。由于是在被叫端局查询,因此查询的有效性要比前一方案略高,但为保证正确的主叫号码传送,发端交换局也要进行智能网查询。 在该方案中需要对所有的端局进行SSP升级,并增加相应的数据库(NPDB)设备,以支持对呼叫到NPDB的查询,成本与前一方案类似;随着携带号码的用户数量增加,网络的呼叫接续效率将会明显下降,其查询效率也最终将与发端方案一致。 3.3 基于信令中继(SRF)方式的号码携带方案 基于信令中继方式的号码携带方案主要是通过对信令消息的变换,而不需要在网络中通过协议功能或呼叫控制功能来完成对携带号码的变换。 在采用信令中继方式的号码携带方案中,用于号码变换的设备,将信令消息中的被叫号码(DN号码)映射成路由号码,对于信令消息中的主叫号码(路由号码),则翻译成携带的号码。 3.3.1 对呼叫信令进行修改的方案 (1)实现方式 如图5所示,当用户B发生携带后,需要保留原有的号码,首先运营企业要为用户B分配一个新的路由号码(6701ABCD)。然后,在集中的数据库上为用户B的旧号码设置号码携带的相关数据,在数据库中应当建立对被叫号码字段,定义携带号码与路由号码之间的索引(6601ABCD-6701ABCD),对主叫号码字段,定义路由号码与携带号码之间的索引(6701ABCD-6601ABCD)。
图5 对呼叫信令进行修改的实现方式 当主叫用户A拨打用户B携带的号码6601ABCD,主叫交换局不对号码进行任何判断,直接将呼叫接续到B的旧号码所在的交换局(66局),当呼叫控制信令消息经过STP(SRF实体)时,则通过对呼叫控制消息中的主、被叫消息与NPDB的数据进行对比,判定该消息中是否有号码携带的情况发生。 如果对主、被叫号码而言,没有发生号码携带,则直接转发该消息。 如果对主、被叫号码而言,有号码携带的情况,则根据对NPDB的查询结果,对呼叫控制消息中的主、被叫号码字段进行修改。 (2)优缺点比较 对于呼叫信令进行修改的方案,比较适合固定网和移动网的应用;对于整个网络来讲,网络的呼叫路由和数据基本不需要更改,也不会增加现有网络的信令负荷,只需在现有信令网的STP中增加NPDB即可。 但该方案也存在两个比较严重的缺陷: ●当呼叫不出局,未产生局间信令时,如何使呼叫主局及改造的内容进行信令变换则是要求交换设备进行。 ●对于整个呼叫而言,由于需要先出局呼叫,则带来呼叫兜圈子的效率下降问题。 3.3.2 对路由查询信令进行修改的方案 对路由查询信令修改的方案,目前只适用于移动网。对于移动网络而言,对于呼叫时的号码携带,可以按主叫和被叫进行区分。 对于携入本网的号码,由于该用户的IMSI是本网中的IMSI,因此在进行网络登记和鉴权时不需要进行号码修改和变更。 当携带的号码用户做主叫时,由于用户登陆到VLR上已经记录了该用户的IMSI和MSISDN号码的映射,因此在该用户作为主叫发起呼叫时,VLR可将正确的主叫号码信息直接传送给MSC。 图6给出了被叫用户是携带用户的情况。在主叫用户发起到该MSISDN的呼叫时,MSC/VLR根据MSISDN的HOH1H2H3的信息上向HLR发送路由请求操作,SRF实体通过对操作码和SCCP被叫号码信息的分析,判定用户是否为携带走的号码。如果是,则SRF实体直接模拟HLR向MSC/VLR回送Send-rot-ACK消息,并把该携带走的号码的路由号码作为漫游号码返回,路由号码的格式可以为XYZ+MSISDN,服务MSC则根据相关呼叫局数据把呼叫接续至相关的GMSC。 在移动网中,除了需要支持电话业务外,还需要支持短信等与呼叫无关的业务。由于移动用户在接入网络时已经执行了鉴权功能,因此不会出现一个运营企业的用户使用另外一个运营企业的短信中心情况。因此,在短信MO的情况下,不存在号码携带的问题。加之国外移动网间的短信业务采用信令网互联方案,即主叫短信中心可以通过发送路由查询消息,最终确定被叫用户登记的VMSC。因此,在短信MT的情况下,其业务实现和呼叫业务类似。根据SRF实体返回的路由号码,短信中心可以把短消息发送到对应的网络和服务MSC。
图6 对路由查询信令修改的方案 4、我国实施号码携带时可参考的技术方案和需进一步关注的问题 从各国实施号码携带业务的经验来看,多数国家在实施移动网间号码携带时使用基于信令中继方式的号码携带方案,在固定网间号码携带时使用基于智能网的方案。由于固定网市场具有天然垄断性,很难通过自身的竞争打破,加之新进入者与主导运营商之间实力相差悬殊,因此通常认为固网不具备提供号码携带的条件。即使是在已经实施了固网号码携带的国家和地区,携带用户所占的比例也都相对较小。为此,近几年,很多国家,如意大利、韩国、新加坡等国开始跳过固定号码携带,直接实施移动号码携带。 随着3G技术的不断成熟,移动号码携带也正成为国内研究热点,估计号码携带的实施应当会首先在移动网络上开展。针对上面提到的3种号码携带业务的实现方案,无论是从对业务支撑从效果、实现的难易程度还是实现度成本上比较,信令中继(SRF)方案对于国内号码携带实施上都将是一个比较可行的方案。制定国内号码携带业务实现方案过程中,我们还需要考虑以下内容: (1)总体方案的制定原则考虑 从目前的研究情况来看,我国在制定号码携带业务的技术方案时,多会采用单一号码的方式。即当用户更换运营者时,维持原有的号码,新的运营者B不再为用户分配给新的E.164号码。同时,在业务实施方案中,会要求运营企业同时提供与呼叫相关的业务和与呼叫不相关的业务。 (2)我国现有网络的特点对信令中继方案的影响 各国在确定具体的实施方案时,都依据本国的网络实际情况。由于我国网络业务的特点与其它国家不同,特别是移动网络间的短信业务采用了短信网关方式进行互通,而非信令网互联方式,因此在使用SRF方案实现号码携带业务时,必须要考虑我国短信业务互通的特点。根据我国短信业务的实际情况,调整SRF方案,保证网间不出现短信业务兜圈子的问题。同时,也不会给现有信令网络增加过大的负荷。 (3)号码信息管理对网络安全的影响 随着网络安全需求的不断提高,目前号码信息管理已经成为解决电话网安全问题的一个关键因素。但随着号码携带业务的提供,号码信息与号码拥有者网络之间的联系性的减弱,增加了电信网络安全隐患。为此,在实施号码携带的过程中,如何通过管理手段加强对号码信息的管理,也是号码携带业务能否顺利实施的关键。 5、结束语 目前,我国电信监管部门已对网间实施号码携带业务的技术方案、经济可行性和实施策略开展了全面的研究,特别是对技术方案的标准制定工作和验证工作也在加紧进行。相信随着研究工作的不断深入,我们一定可以结合国内网络的技术特点,制订出一套完整、有效的号码携带实施方案,推动我国电信市场的健康发展。
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