移動虛擬網(wǎng)絡運營技術(shù)研究

朱玉娜+王修中

摘要：探討了為實現(xiàn)移動虛擬網(wǎng)絡運營（MVNO）核心網(wǎng)網(wǎng)元需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，包括：歸屬位置寄存器（HLR）需要提供“虛擬”HLR功能；電路交換（CS）網(wǎng)元的移動交換中心服務器（MSC Server）/拜訪位置寄存器（VLR）需要提供等效公眾陸地移動網(wǎng)（EPLMN）功能、網(wǎng)絡標識和時區(qū)（NITZ）功能，MSC Server/VLR還需要解決路由選擇的問題；分組交換/演進分組核心網(wǎng)（PS/EPC）網(wǎng)元服務通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點/網(wǎng)關(guān)通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點/移動性管理實體/分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（SGSN/GGSN/MME/PGW）需要支持多公眾陸地移動網(wǎng)（PLMN）功能以及虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)表（VRF）等。

關(guān)鍵詞：移動虛擬網(wǎng)絡運營；等效公眾陸地移動網(wǎng)；路由選擇；多公眾陸地移動網(wǎng)

Abstract： Core network elements require solutions in order to realize mobile virtual network operator （MVNO）. The home location register （HLR） needs to support virtual HLR function； the mobile switching center （MSC） server and visitor location register （VLR） of circuit switching needs to support equivalent public land mobile network （EPLMN）， network identity and time zone （NITZ）， and the routing-selection strategy； and serving GPRS support node （SGSN）， gateway GPRS support node （GGSN）， mobility management entity （MME） and PDN Gateway （PGW） all need to support multiple PLMN functions and virtual routing forwarding （VRF）.

Key words：mobile virtual network operator； equivalent public land mobile network； routing selection； multiple public land mobile network

移動虛擬網(wǎng)絡運營（MVNO）是網(wǎng)絡共享的一種模式。網(wǎng)絡共享是多個運營商可以共享全部或者部分網(wǎng)絡設備。根據(jù)網(wǎng)絡設備共享的類型，又分為無線網(wǎng)絡共享和核心網(wǎng)網(wǎng)絡共享[1-15]。MVNO的應用場景有：

（1）核心網(wǎng)共享無線接入網(wǎng)：每個運營商擁有自己的核心網(wǎng)，共享無線接入網(wǎng)，但不共享頻段。

（2）無線接入網(wǎng)共享核心網(wǎng)：各無線接入網(wǎng)，接入到共享的核心網(wǎng)設備。

（3）網(wǎng)絡分布式共享：每個運營商擁有自己的核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)，通過策略實現(xiàn)共享。

（4）公共網(wǎng)絡共享。

（5）公共頻段共享。

要實現(xiàn)MVNO，必須首先解決其所涉及到的技術(shù)問題。下面分網(wǎng)元討論為支持MVNO各個核心網(wǎng)網(wǎng)元需要提供的關(guān)鍵技術(shù)。

1 HLR關(guān)鍵技術(shù)

當MVNO采用單純轉(zhuǎn)售（Wholesaler）或者部分MVNO組網(wǎng)方式時，MVNO運營商和移動網(wǎng)絡運營（MNO）運營商會共用歸屬位置寄存器（HLR）網(wǎng)元。

為提供MVNO解決方案，歸屬位置寄存器（HLR）需要提供“虛擬HLR”技術(shù)。

“虛擬HLR”技術(shù)就是將MVNO運營商和MNO運營商的用戶數(shù)據(jù)集中存放在一個物理HLR中，并將此物理HLR從邏輯上劃分成多個虛擬的HLR，不同的虛擬HLR歸屬不同的運營商，不同虛擬HLR管理的國際移動用戶識別碼/移動用戶的號碼（IMSI/MSISDN）號段不同。

虛擬HLR具備如下特性：

（1）獨立的業(yè)務提供能力

（2）獨立的業(yè)務管理能力

1.1 虛擬HLR獨立的業(yè)務提供能力

每個虛擬HLR具備獨立的業(yè)務提供能力。每個虛擬HLR的容量可單獨設置，虛擬HLR的容量可在線動態(tài)調(diào)節(jié)。

虛擬HLR劃分方式靈活，可以按照IMSI/MSISDN號段劃分某個用戶歸屬的虛擬HLR，也可以按照IMSI/MSISDN單個號碼劃分某個用戶歸屬的虛擬HLR。

虛擬HLR還需具備獨立的業(yè)務定義能力，包含如下方面：

（1）可為每個虛擬HLR定義不同的業(yè)務功能。

（2）每個虛擬HLR可定義不同的模板數(shù)據(jù)（如用戶開戶模板）、不同的配置數(shù)據(jù)（如漫游限制列表）。

（3）針對某個虛擬HLR的用戶數(shù)據(jù)操作不會對其他虛擬HLR產(chǎn)生相關(guān)影響。

1.2 虛擬HLR獨立的業(yè)務管理能力

虛擬HLR獨立的業(yè)務管理能力包括：分域管理功能、分權(quán)管理功能、獨立的性能統(tǒng)計功能、獨立的告警管理功能。

分域管理功能：屬于某一虛擬HLR的操作維護人員，只能對該虛擬HLR內(nèi)的數(shù)據(jù)（如用戶數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)）進行查詢和修改，不能操作其他虛擬HLR的數(shù)據(jù)。

分權(quán)管理功能：對操作不同虛擬HLR的操作維護人員的權(quán)限進行控制，實現(xiàn)權(quán)限劃分，為不同虛擬HLR對應的操作維護人員分配不同的IMSI/MSISDN號段的操作權(quán)限，控制各運營商維護人員只能操作各自對應“虛擬HLR”下的用戶數(shù)據(jù)，且可以進一步控制某些操作維護人員擁有查詢、修訂的權(quán)限，而另外一些操作維護人員只有查詢的權(quán)限，實現(xiàn)權(quán)限的細化控制。

獨立的性能統(tǒng)計功能：針對不同虛擬HLR提供相互獨立的統(tǒng)計功能，如虛擬HLR內(nèi)的用戶總數(shù)、漫游用戶數(shù)、開通某業(yè)務（如開通通用分組無線服務技術(shù)（GPRS）業(yè)務）的用戶數(shù)等統(tǒng)計項目，每一個虛擬HLR都可以單獨輸出各自的統(tǒng)計數(shù)量。

獨立的告警管理功能：每個虛擬HLR可以定義相互獨立的告警策略和告警內(nèi)容，并單獨輸出各自的告警信息。

2 電路交換域關(guān)鍵技術(shù)

2.1 等效公眾陸地移動網(wǎng)

等效公眾陸地移動網(wǎng)（EPLMN）主要解決共享網(wǎng)絡之間的用戶駐留和漫游策略。EPLMN可以讓用戶自己選擇利用哪個通信網(wǎng)絡的資源來提供服務。

在移動交換中心服務器（MSC Server）中配置EPLMN列表，在終端發(fā)起位置更新時，MSC Server將EPLMN列表數(shù)據(jù)通過位置更新接受（LUA）消息下發(fā)給移動用戶，移動用戶將MSC Server下發(fā)的EPLMN列表保存在用戶識別（SIM/USIM）卡中。

2.2 網(wǎng)絡標識和時區(qū)

利用網(wǎng)絡標識和時區(qū)（NITZ）技術(shù)，可以在終端上自動顯示為用戶提供服務的運營商的名稱。對于提供虛擬運營業(yè)務的運營商而言，雖然使用了MNO運營商的網(wǎng)絡，但是還是希望在其用戶的終端上顯示自己的名稱。

方法1：SIM/USIM存儲PLMNID（PLMN標識）和PLMN名稱的映射列表，終端根據(jù)接入的PLMNID顯示運營商名稱。

方法2：在終端進行位置更新過程中，MSC Server使用移動性管理信息（MM Information）消息中的NITZ參數(shù)發(fā)送運營商的名稱給終端。在MSC Server中可以配置不同的國際移動用戶識別碼（IMSI）號段發(fā)送不同的運營商名稱信息，就可以實現(xiàn)使用同一張網(wǎng)絡的不同運營商，發(fā)送自己的名稱給各自的用戶。

2.3 路由選擇

當采用部分移動虛擬網(wǎng)絡運營（Simple MVNO）或者完全移動虛擬網(wǎng)絡運營（Full MVNO）組網(wǎng)方式時，MVNO運營商會使用MNO運營商的MSC Server/拜訪位置寄存器（VLR）網(wǎng)元。共用的MSC Server/VLR網(wǎng)元如何把MVNO運營商的用戶相關(guān)的消息發(fā)送給MVNO運營商的歸屬位置寄存器/網(wǎng)關(guān)移動交換中心/短消息服務中心/業(yè)務控制點（HLR/GMSC/SMSC/SCP）等網(wǎng)元是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

MNO的MSC Server/VLR采用以下方式來解決路由問題：

（1）MNO的MSC Server/VLR根據(jù)用戶的IMSI，將位置更新請求等消息路由到不同運營商的HLR。

（2）MNO的MSC Server/VLR根據(jù)主叫MSISDN/IMSI信息，確定是否需要將呼叫等消息路由到MVNO的網(wǎng)關(guān)移動交換中心（GMSC）。

（3）MNO/MVNO GMSC根據(jù)被叫用戶的MSISDN確定將路由請求等消息路由到MNO HLR或MVNO HLR。

3 分組交換/演進分組核心

網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

完全MVNO組網(wǎng)方式時，MNO的SGSN/MME如何把消息發(fā)給MVNO的GGSN/PGW；部分MVNO組網(wǎng)方式時，MNO的GGSN/PGW如何把消息轉(zhuǎn)發(fā)給MVNO的計費系統(tǒng)，以及GGSN/PGW如何把消息轉(zhuǎn)發(fā)給MVNO的應用服務器是PS域相關(guān)網(wǎng)元需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

3.1 SGSN支持多PLMN

MNO的SGSN支持多PLMN，來解決SGSN/MME如何把消息發(fā)給MVNO的GGSN/PGW的問題。SGSN支持多PLMN原理如圖1所示。SGSN/MME支持多PLMN，根據(jù)MNC來判斷用戶歸屬的網(wǎng)絡。SGSN將不同的PLMN用戶分別解析到不同MVNO的GGSN。

3.2 GGSN/PGW支持多PLMN

MNO的GGSN/PGW支持多PLMN，來解決GGSN/PGW針對不同MVNO的用戶啟用不同的業(yè)務控制策略以及分別計費等問題。GGSN支持多PLMN原理如圖2所示。GGSN/PGW支持多PLMN根據(jù)MNC，基于不同的APN，不同的IMSI號段來判斷用戶歸屬的網(wǎng)絡，并針對不同的PLMN用戶分別計費。

3.3 GGSN支持VRF

MNO的GGSN支持VRF，針對不同的MVNO和MNO啟用不同的VRF。GGSN支持VRF原理如圖3所示。

4 結(jié)束語

MVNO是運營商在提供通信服務時候的一種新商業(yè)模式，MVNO有利于節(jié)省運營商建網(wǎng)的成本。MVNO的方案及其關(guān)鍵技術(shù)是MVNO和MNO都需要考慮的。MVNO方案對用戶而言是透明的，實現(xiàn)了享受業(yè)務服務的無縫性。

致謝：

本論文受江蘇省未來網(wǎng)絡創(chuàng)新研究院未來網(wǎng)絡前瞻性研究項目資助支持，謹致謝意！