硬核科普！攜號轉網的技術原理分析！
11月11日，工信部發布《攜號轉網服務管理規定》，標志著國內三大運營商的“攜號轉網”業務正式進入試運行階段。
根據規劃，從12月1日開始，“攜號轉網”業務將在全國范圍內正式推出。
這幾天，關于“攜號轉網”的新聞反復刷屏，相信大家都看到了。
小棗君今天也來湊個熱鬧，和大家聊聊“攜號轉網”。
不過，我要說的不是“攜號轉網”的業務辦理，而是更深層次的內容——“攜號轉網”的技術原理。
我想通過這篇文章，幫助大家了解這項特殊業務背后的具體實現方式。更重要的是，趁機介紹一下關于移動通信用戶號碼和呼叫流程方面的知識。
好啦，廢話不多說，我們趕緊開始！
首先，我先解釋一下，到底什么是“攜號轉網”。
“攜號轉網”，顧名思義，就是帶著號碼換網絡。
舉個例子：你現在是139開頭的中國移動號碼，辦理“攜號轉網”之后，號碼保持不變，但運營商歸屬關系變了——變成了電信或聯通的了。你使用的網絡和套餐，也變成電信或聯通的。這種電信業務，就是“攜號轉網”。
行業術語里，“攜號轉網”的真正名字應該叫做“號碼攜帶”，或者“號碼可攜帶”。
這個業務從表面上看并不復雜，就是換個運營商，然后號碼帶著走。
但是實際上，對于移動通信系統來說，實現起來并不容易。
我們的手機號，實際上有兩個，分別是IMSI和MDN。
IMSI的全名是International Mobile Subscriber Identity，國際移動用戶識別碼。它是一種“永久用戶標識”，每一個手機SIM卡，對應一個IMSI號碼。
IMSI號碼由三部分組成，分別是：
- MCC (Mobile Country Code) 移動國家碼
- MNC (Mobile Network Code) 移動網絡碼
- MSIN (Mobile Subscriber Identity) 移動用戶識別碼
MCC是3位數字（中國是460），MNC是2-3位數字，MSIN是10-11位數字。加起來的IMSI，一般不超過15位，通常就是15位（例如我們國家）。
大家在手機撥號界面，輸入 *#*#4636#*#* ，就可以看到自己的IMSI號碼。
大家注意，除了IMSI號碼之外，還有一個IMEI號碼，兩者不要搞混了。
IMEI是International Mobile Equipment Identity，國際移動設備識別碼（大約15-17位數字）。也就是常說的手機序列號（手機串號），是每個手機硬件的“身份證”（2個卡槽就有2個IMEI號碼）。
那我們平時使用的139、153、189開頭的號碼，又是什么呢？
這些號碼，真正的學名叫MDN，Mobile Directory Number（移動用戶號碼簿號碼）。
MDN由國家碼（CC）、移動接入號（MAC）、HLR識別碼、移動用戶號共同組成。
介紹了這個碼那個碼，大家沒有暈掉吧？
沒暈的話，我們繼續！
說到這里，大家其實應該也明白了。所謂“號碼攜帶”，不變的是MDN號碼，變化的是IMSI號碼。而IMSI，才是你的“真正”號碼。
說完了號碼，我們再來說說網絡側這邊的處理。
目前我們使用的移動通信業務，其實主要就是通話、短信、上網。
大家都知道，上網是單個用戶的事情。某用戶手機發起數據業務請求，獲得IP等資源，然后連入運營商網絡，訪問互聯網。
只要你的IMSI合法，業務正常開通，沒有欠費，就可以上網。
但是通話和短信就不一樣了，這是兩個用戶之間的業務，存在“主叫”和“被叫”。
主叫用戶沒什么大問題，反正自己的號碼就是一個編號而已。但是被叫那邊，麻煩就來了——號碼就像門牌，別人通過門牌找你，你搬家把門牌都帶走了，這咋整？
我們先看看，以前沒有號碼攜帶業務的時候，一次正常通話的過程是怎樣的：
（注：為了便于理解，呼叫流程描述有所簡略。）
假設主叫用戶A是中國移動139開頭的號碼。
當他撥打被叫號碼的時候，它所在的本地局核心網設備（MSC，移動交換中心），會根據設計好的規則，對被叫號碼進行“號碼分析”。
按照之前的設計，如果撥打的是138開頭的號碼，那MSC就會分析為中國移動的號碼，按運營商內部呼叫的流程處理。（具體來說，MSC會去中國移動自己的HLR，問被叫的位置，然后一路找過去。HLR是歸屬位置寄存器，存儲著中國移動用戶的數據和信息。）
如果被叫是“自家人”
如果撥打的是185開頭的聯通號碼，本地局設備則會分析為“它網號碼”，會路由到運營商之間的關口局，然后送到聯通那邊，查找被叫，一路最終完成電話接續。
如果被叫是“別人家的”
如果撥打的是185開頭的聯通號碼，本地局設備則會分析為“它網號碼”，會路由到運營商之間的關口局，然后送到聯通那邊，查找被叫，一路最終完成電話接續。
現在，要搞號碼攜帶了，麻煩來了。
還是舉例，139開頭的A，撥打138開頭的B。B是辦理了號碼攜帶的用戶，號碼雖然是138開頭，但不能按中國移動內部呼叫的流程處理，否則就會送錯了目的地。
中國移動的MSC，必須把B號碼當作特例，單獨處理。
如果只有一個特例，那還好說，問題是，這個業務面向全國用戶開放，會有成千上萬個特例。這樣的話，號碼分析就會變得非常龐大，對系統容量造成負擔。
所以，在我們國家現在的網絡里，采取的方案是這樣的：
如果某個被叫號碼辦理了號碼攜帶業務（例如，從移動跳到了聯通）。
那么，移動的HLR會對已攜出的號碼加一個特殊前綴數字，返回給主叫MSC，告訴它這個號碼已經不是我們的了。
主叫這邊的中國移動MSC會對前綴號碼進行特殊處理，直接按其它運營商號碼處理。
如果是這個號碼是聯通跳到移動的：
運營商會先新增一個NP-HLR，也就是號碼攜帶HLR，把所有攜入號碼都放在這個HLR里。主叫MSC會針對“所有其它運營商號段的被叫號碼”，都先查一遍NP-HLR。
如果是攜入號碼，則按自己的號碼處理，去查自家的HLR。
如果是非攜入號碼（也就是別人正常的號碼），則再去查一遍別人家的HLR。
總而言之，相當于查兩遍HLR。
上面的解決方案，雖然流程復雜了一些，但是速度很快，用戶感知不受任何影響。
這就是我們國家現在使用的號碼攜帶實施方案。大家看懂了沒？
哈哈，能堅持看下來的，都是猛士，小棗君免費推薦核心網工程師offer！
最后再做個總結。
攜號轉網業務，對于普通用戶來說，毫無疑問是件好事，畢竟增加了議價權，也增加了自主選擇權。
但是，站在通信工程師的角度來說，這個業務增加了一些小困難和小麻煩——我們在處理故障時，無法再像之前一樣，通過號段來迅速判斷投訴者的用戶屬性。而不同的用戶屬性，意味著完全不同的故障處理流程和思路。
也就是說，號碼攜帶業務的普及，將會“略微”增加通信工程師處理故障的難度，以及故障恢復的時間。
