終于可以攜號轉網(wǎng)，三大運營商做了10年，技術難點到底在哪？
2019年11月11日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《攜號轉網(wǎng)服務管理規(guī)定》，標志著我國攜號轉網(wǎng)業(yè)務可以正式使用了。
規(guī)定中要求4大運營商嚴格遵照執(zhí)行，包括：不得無正當理由拒絕、阻止、拖延向用戶提供攜號轉網(wǎng)服務、不得在用戶提出攜號轉網(wǎng)申請后，干擾用戶自由選擇等行為。
四大運營商：中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電公司。
緊接著，在11月14日，幾大運營商發(fā)布了攜號轉網(wǎng)細則，并表示攜號轉網(wǎng)全面進入試運行階段。
攜號轉網(wǎng)條件查詢：
編輯短信“CXXZ#姓名#證件號碼”發(fā)送至10086/10010/10001。
但是，在試運行的這幾天，有很多用戶吐槽攜號轉網(wǎng)，困難重重。
部分運營商表示，攜號轉網(wǎng)初期與用戶期望可能存在一定差距。
其實，攜號轉網(wǎng)業(yè)務在很多國家和地區(qū)很早就可以進行了，而且國內(nèi)最早也在2010年就在天津、海南啟動試點了，那么到底是為什么這么久才能面向全國開放呢呢?
三大運營商之前一直說是"技術"原因導致進度緩慢，那么，這個業(yè)務的技術難度到底有多大呢?
攜號轉網(wǎng)，攜的是什么?
攜號轉網(wǎng)，官方叫法是號碼攜帶(NP，Number Portability)，對于普通用戶來說很容易理解，就是我有一個中國聯(lián)通的186XXXXXXXX的手機號，通過攜號轉網(wǎng)業(yè)務，把他轉成一個中國電信的186XXXXXXXX的手機號，這個過程只換了運營商，并沒有換號碼。
對于用戶來說，我們只關心這個186的號碼，這個號碼在移動通信系統(tǒng)中叫做MDN(Mobile Directory Number，移動用戶號碼簿號碼)或者MSISDN(Mobile Station International Subscriber Directory Number，移動臺國際用戶目錄號)
MDN是CDMA協(xié)議中的移動用戶號碼，MSISDN是GSM/UMTS協(xié)議中的移動用戶號碼。
MDN(MSISDN)采取E.164編碼方式。MDN號碼的結構如下：MDN =CC + MAC + SN。
其中：
CC(Country Code，國家碼)
用戶所屬國家代號，由2位數(shù)字組成，中國為86
MAC(Mobile Access Code，移動接入碼)
識別移動用戶所歸屬的移動通信網(wǎng)。由3位數(shù)字組成。如186，139等。
SN(Subscriber Number，用戶號碼)
SN長度為8位，編碼格式為H0H1H2H3ABCD。由運營商統(tǒng)一分配。
這就組成了一個中國的手機號：8618612345678，那么在攜號轉網(wǎng)業(yè)務中，這個號碼是不發(fā)生改變的。
那么，有沒有人想過，既然攜號轉網(wǎng)的時候手機號是不變，為什么還需要重新?lián)Q一張新卡呢?
這就要引出第二個號碼，叫做IMSI(International Mobile Subscriber Identity，國際移動用戶識別碼) ，這個號碼可以用來唯一識別一個用戶的號碼。
IMSI共有15位，其結構如下：IMSI = MCC + MNC + MSIN
其中：
MCC(Mobile Country Code，移動國家碼)
由國際電聯(lián)統(tǒng)一分配和管理，唯一識別移動用戶所屬的國家，共3位，中國為460;
MNC(Mobile Network Code，移動網(wǎng)絡碼)
共2位，中國移動TD系統(tǒng)使用00，中國聯(lián)通GSM系統(tǒng)使用01，中國移動GSM系統(tǒng)使用02，中國電信CDMA系統(tǒng)使用03
MSIN(Mobile Subscriber Identification Number ，移動客戶識別號)
唯一識別碼共有10位。
有了IMSI，想要區(qū)分一張卡到底是移動還是聯(lián)通的，只需取得其中的MNC字段即可。00就是移動，01、02就是聯(lián)通，03就是電信。
通過一個典型IMSI號碼，如：460000123456789，我們可以分析得知，這是一個中國聯(lián)通用戶的手機卡。因為他的前五位是：46000 。
但是，IMSI這個號碼普通用戶是不感知的，具體有什么用，我們后面介紹移動通信的呼叫流程的時候會再次提到這個號碼。
介紹完了MDN和IMSI，我們知道了，攜號轉網(wǎng)其實攜帶的是MDN，但是IMSI是需要改變的。
移動通信呼叫流程
接下來，我們看一下，在沒有攜號轉網(wǎng)業(yè)務的時候，一次普通的撥打電話會發(fā)生什么事情。
1、用戶手機開機的時候，移動手機會向歸屬位置寄存器HLR發(fā)送"位置更新請求"，并把手機卡上面的IMSI和MDN注冊到HLR中，IMSI作為主鍵。
2、用戶撥打電話，需要把手機卡的IMSI以及被叫用戶的MDN上報給移動交換中心MSC，MSC會把請求發(fā)送給HLR，查詢主叫用戶的MDN用戶簽約信息，以及被叫用戶的位置信息及運營商信息
3、移動交換中心MSC將呼叫路由至關口局GMSC
4、用戶A所屬的GMSC-1建立到用戶B所屬的GMSC-2的連接。
5、手機用戶B所屬的GMSC-2從VLR中查詢用戶B所在的位置區(qū)碼。
6、MSC-2根據(jù)手機用戶B的IMSI，從VLR中查詢用戶B對應的位置區(qū)碼LAC和TMSI。
7、MSC-2通過TMSI號呼叫手機B
這里面比較重要的一步就是通過HLR進行號碼分析。HLR之所以可以進行號碼分析，是因為HLR存儲了HLR存儲移動電話運營商所發(fā)行的每個SIM卡的詳細信息。包括我們前面提到過的兩個關鍵號碼：IMSI和MDN(MSISDN)
因為我們撥打電話的時候，傳遞給HLR的信息中包括：主叫用戶的IMSI、主叫用戶的MDN以及被叫用戶的MDN。
在有攜號轉網(wǎng)業(yè)務之前，HLR想要知道被叫用戶屬于哪個運營商，只能通過被叫用戶的MDN進行分析，比如139的用戶就是移動的。
但是有了攜號轉網(wǎng)之后，這種分析方式就不可靠了。
號碼攜帶集中數(shù)據(jù)庫
既然我們沒辦法通過被叫號碼的MDN直接通過號段分析一個手機號屬于哪個運營商了，就要想一個新的辦法來進行判斷。
這時候就有一種方案被提出來了：采用了一種集中數(shù)據(jù)庫的方式。
即在號碼攜帶業(yè)務網(wǎng)絡中設置一個集中的數(shù)據(jù)庫，也稱為集中業(yè)務管理系統(tǒng)(CSMS：Central Service Management System)，運營商的號碼攜帶業(yè)務節(jié)點通過此集中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)號碼攜帶的業(yè)務協(xié)商及攜號轉網(wǎng)(NP)數(shù)據(jù)下發(fā)。
說白了，就是把所有辦理過攜號轉網(wǎng)業(yè)務的手機號信息，保存在一個單獨的數(shù)據(jù)庫中，這樣在HLR查詢被叫號碼所屬運營商的時候，去這個數(shù)據(jù)庫中查詢下就知道其當前運營商了。
本地業(yè)務管理系統(tǒng)(LSMS)保存本地的號碼攜帶數(shù)據(jù)，并負責管理運營商內(nèi)部的網(wǎng)元設備;
業(yè)務受理系統(tǒng)(SOA)主要負責受理和處理用戶提出的號碼攜帶申請;
集中業(yè)務管理系統(tǒng)(CSMS)處理所有SOA之問的交互信息，并負責向LSMS同步號碼攜帶數(shù)據(jù)。
下圖是一個中國聯(lián)通186用戶呼叫另外一個186(可能做過攜號轉網(wǎng))用戶的流程圖：
在呼叫過程中，中國聯(lián)通網(wǎng)絡會嘗試進行攜號轉網(wǎng)(NP)查詢，即查詢CSMS，判斷被叫號碼是否做過攜號轉網(wǎng)。有以下3種情況：
未攜轉：正常呼叫流程，由中國聯(lián)通核心網(wǎng)將呼叫疏通至相應端局。
攜轉至中國電信：由中國聯(lián)通核心網(wǎng)將呼叫疏通至中國聯(lián)通關口局GMSC，關口局將相應呼叫轉接至中國電信語音網(wǎng)絡。
攜轉至中國移動：由中國聯(lián)通核心網(wǎng)將呼叫疏通至中國聯(lián)通關口局GMSC，關口局將相應呼叫轉接至中國移動語音網(wǎng)絡。
攜號轉網(wǎng)后短信怎么辦?
前面我們介紹過了攜號轉網(wǎng)的技術方案中，語音呼叫的過程及解決方案，那么短信是如何實現(xiàn)的呢?
用戶現(xiàn)在手機上接收的短信主要有兩種，第一種是用戶之間發(fā)送的，第二種是平臺給用戶發(fā)送的，如驗證碼。
對于第一種用戶之間發(fā)送的短信，也是通過發(fā)送端運營商發(fā)送給接收端運營商的，具體運營商的查找規(guī)則和電話呼叫類似，也是可以借助號碼攜帶集中數(shù)據(jù)庫的。這種比較容易理解。
但是，平臺發(fā)送給用戶的驗證碼類型的短信，就不是這樣的了，這種驗證碼一般發(fā)送流程是：
1、用戶在網(wǎng)站上填寫手機號，點擊發(fā)送驗證碼
2、驗證碼平臺通過一系列規(guī)則，判斷號碼所屬運營商，生成驗證碼之后，將短信提交到運營商的服務器。
3、運營商接到短信后，將短信下發(fā)到用戶的手機。
可以看到，這個過程是驗證碼平臺自己判斷的運營商，我們知道，有了攜號轉網(wǎng)之后，這種驗證方法已經(jīng)不準確了。
所以在攜號轉網(wǎng)早期試運行的時候，很多用戶發(fā)現(xiàn)有收不到短信驗證碼的情況。還有一種情況就是利用第三方充值平臺充值，也和這個原理類似。
那么為了解決這個問題，2014年，工信部已要求基礎電信企業(yè)對驗證碼類的非自營非定制類短信開放網(wǎng)間轉發(fā)，其他行業(yè)的驗證碼平臺仍可將驗證碼發(fā)送給用戶原來簽約的基礎電信企業(yè)，由其通過網(wǎng)間轉發(fā)的方式發(fā)給用戶新簽約的基礎電信企業(yè)，“短信驗證碼”問題已經(jīng)基本解決。
目前，工信部已經(jīng)建立“攜號轉網(wǎng)”數(shù)據(jù)庫并向第三方服務提供商開放，包括充值平臺在內(nèi)的第三方服務提供商，可直接從數(shù)據(jù)庫同步“攜號轉網(wǎng)”數(shù)據(jù)，獲取用戶最新簽約的基礎電信企業(yè)，為用戶提供驗證碼發(fā)送和充值等相關服務。
部分用戶規(guī)模較大的第三方充值平臺，如微信、支付寶等均已可正常為“攜號轉網(wǎng)”用戶充值。
為解決攜號轉網(wǎng)工作種的這些困擾，信通院還專門成立了產(chǎn)業(yè)組織“碼號服務推進組”，其中的成員單位就有很多互聯(lián)網(wǎng)公司及銀行系統(tǒng)。
攜號轉網(wǎng)對開發(fā)者的影響
在沒有攜號轉網(wǎng)業(yè)務的時候，我們可以通過手機號碼的號段判斷一個用戶屬于哪個運營商，但是有了攜號轉網(wǎng)業(yè)務之后，這樣做就不夠準確了，這其實對于一些網(wǎng)站的開發(fā)者是有影響的。
比如GitHub上有3.7k Star的ChinaMobilePhoneNumberRegex組件中，就是通過號段判斷號碼所屬運營商的：
中國移動號碼判斷的正則表達式：
^(?:\+?86)?1(?:3(?:4[^9\D]|[5-9]\d)|5[^3-6\D]\d|8[23478]\d|(?:78|98)\d)\d{7}$
中國聯(lián)通號碼判斷的正則表達式：
^(?:\+?86)?1(?:3[0-2]|[578][56]|66)\d{8}$
中國電信號碼判斷的正則表達式：
^(?:\+?86)?1(?:3(?:3\d|49)\d|53\d{2}|8[019]\d{2}|7(?:[37]\d{2}|40[0-5])|9[19]\d{2})\d{6}$
在有了攜號轉網(wǎng)業(yè)務以后，這個正則表達式就不奏效了。或者說，以后在再也沒辦法通過正則表達式驗證號碼所屬運營商了。
所以，如果代碼中有任何根據(jù)號段判斷運營商的邏輯，那么這段代碼的有效性會越來越低。
期待有一天，號碼攜帶集中數(shù)據(jù)庫可以開放查詢接口，供第三方查詢號碼的歸屬運營商。
總結
本文簡單介紹了我國攜號轉網(wǎng)業(yè)務的背后實現(xiàn)細節(jié)，但是由于作者并非通信專業(yè)出身，文中內(nèi)容參考了很多文獻資料，如有偏頗，歡迎指正。
懂了這么多知識，我還是沒辦法順利的攜號轉網(wǎng)!
參考資料：
《移動網(wǎng)間號碼攜帶集中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接口協(xié)議設計》 《我國號碼攜帶業(yè)務訪問數(shù)據(jù)庫技術方案的研究》 《移動通信基本呼叫流程》 《中國電信CDMA基本呼叫流程》 https://zhuanlan.zhihu.com/p/22072434
https://kknews.cc/zh-sg/news/xl4xjmo.html
https://wwww.huxiu.com/article/327106.html
http://www.opene164.org.cn/Num_Sys/other/introduce/member.html
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