1 設計背景
在我國開始實施的移動網間號碼攜帶(NP：Number Portability)現網試驗，采用了一種集中數據庫的方式，即在號碼攜帶業務網絡中設置一個集中的數據庫，也稱為集中業務管理系統(CSMS：Central Service Management System)，運營商的號碼攜帶業務節點通過此集中數據庫系統進行通信，實現號碼攜帶的業務協商及NP數據下發。此體系結構如圖1所示。
圖1 NP業務體系架構
本地業務管理系統(LSMS)保存本地的號碼攜帶數據，并負責管理運營商內部的網元設備；業務受理系統(SOA)主要負責受理和處理用戶提出的號碼攜帶申請；而CSMS處理所有SOA之問的交互信息，并負責向LSMS同步號碼攜帶數據。
在此體系架構中，需要在CSMS與SOA／LSMS之間定義一種協議，以實現各方之間的通信，CSMS接口協議應運而生。
2 設計原則
在開始進行CSMS接口協議設計之前，首先擬定了如下的幾條設計原則，協議的具體內容也都是遵循這幾條原則進行設計的。
(1)滿足各種NP業務流程的需求
這一條是最基本的設計原則。由于此接口協議是直接服務于NP業務流程，因此通過協議定義的各種流程，都與實際的NP業務需求相對應。例如NP業務開展的第一步就是受理NP申請，在協議中就定義了與之對應的規范化的流程。
(2)協議有較高的可靠性
提出這點原則，是與協議的應用環境有關的。一方面，運營商側的NP業務節點以及CSMS都是IT設備，基于TCP／IP的網絡環境進行信息傳輸，網絡可靠性并不高；另一方面此協議對于NP業務體系又至關重要，一旦出現問題會影響NP業務的正常開展，這就需要在協議可靠性方面做一些特殊的考慮。
(3)易于開發和維護
一個易于開發和維護的協議將擁有更強的生命力。CSMS接口協議雖然是一個自定義的協議，但是自定義的部分主要是在應用層，在基礎承載協議還會選擇現成的協議。選擇一種通用性強、規范化程度高、使用范圍廣的承載協議，無疑能夠降低協議開發和實現的難度，也更利于今后的擴展和升級。
下面將會逐一介紹上述設計原則是如何體現在CSMS接口協議中的。
3 業務流程設計
為了實現完整的NP業務，在接口協議中共定義“NP業務申請流程”、“NP業務生效流程”、“NP業務取消流程”、“NP業務注銷流程”、“NP業務審計流程”、“欠費處理流程”等6大類的業務流程。而在每一個大類中，基于正常的或者可能出現異常的情況，還定義出了若干的子流程。例如在NP業務申請流程中，就包括“成功的申請流程”、“CSMS拒絕流程”、“攜出方SOA拒絕流程”等。
在CSMS接口協議業務流程中，兩個主要元素就是“消息”和“定時器”。下面就以成功的NP業務申請流程為例說明CSMS接口協議中的流程設計思路，以及消息和定時器的定義方法(圖2)。
圖2成功的NP業務申請流程
從圖2可以看到，攜入方SOA首先需要將用戶的申請信息發送給CSMS，CSMS響應后轉發給攜出方SOA，SOA驗證通過后，將響應結果返回CSMS，并由CSMS告知攜入SOA申請成功。
在流程圖中，每一條消息(申請請求、申請響應、申請結果告知)都對應一種消息結構，用于傳遞相應的信息。例如，在申請響應消息中，就包含了“消息ID”、“請求消息ID”、“消息命令碼”、“業務類型”、“NP號碼”、“NP流程ID”、“返回代碼”、“拒絕消息”等參數字段。每個參數的用法、長度、數據類型在協議中也都進行了嚴格的定義。比如“消息ID”是由發送方維護的流水號，用于唯一標識的消息，采用l6位的定長字符串的方式來存儲和傳遞。在CSMS接口協議中，共定義了34種消息，應用于各種流程之中。
除了消息，另一種對流程影響非常大的元素就是定時器。可以說，定時器嚴格的限定了NP業務節點的行為方式。在圖2中，Tl-1定時器是申請請求與申請響應之間最大間隔的定時器，此定時器要求CSMS在收到申請請求消息后，必須在T1-1超時之前發送申請響應消息；而攜入方一旦在T1-1的時間內沒有正確地收到申請響應消息，將會進行重發和告警。在CSMS接口協議中，共定義了20個定時器，分布于各個流程之中。
受篇幅的限制，對于協議中更多的流程不再介紹，感興趣的讀者可查閱網間移動號碼攜帶CSMS接口協議規范。
4 協議高可靠性的設計
為了提高CSMS接口協議的可靠性，在設計過程中引入了以下三種機制：
·ACK快速反饋機制；
·完善的錯誤定義和后處理機制；
·心跳檢測機制。
首先，在CSMS接口協議中，定義了一種特殊的消息，稱為ACK消息。在業務節點接收到任何一條NP消息后，將首先返回一條ACK消息。ACK消息不攜帶任何應用層面上的信息，僅僅是告知發送方我已經接收到了你方發來的消息。有了ACK消息，發送方就能立刻確認對方是否已經正確地接收到了消息，而不是在等待對方超時仍然沒有返回響應消息時才發現上一條消息對方并沒有正確接收到。通過使用ACK機制，無疑是提高了協議的可靠性。
其次，在CSMS接口協議中，定義了50多種錯誤消息代碼，并且根據實際應用情況，還有可能繼續擴充。這些錯誤消息代碼的定義，最大程度上細化了NP業務中可能出現的異常情況，而細化的結果就是針對每一種錯誤情況都定義了完備的后處理機制。例如當消息發送方收到的ACK消息中攜帶“500”(接收方服務器異常)錯誤代碼，則發送方應在五分鐘后使用新的MessageID號重發此消息。這些錯誤代碼和后處理流程的定義，保證了協議具有較強的容錯性和自愈能力。
最后，CSMS接口協議中還定義了心跳檢測機制，CSMS會定期通過網絡層的消息(例如Ping消息)檢測對端的健康狀態。一旦發現與對端之間的網絡出現問題，則暫停發送消息，避免在網絡故障時出現大量重發消息的堆積。
5 底層承載協議的選擇
CSMS接口協議是一種自定義的協議，但是自定義的部分主要是為了實現NP特有的業務流程，即自定義了各種消息和定時器。而從協議的網絡模型上看，接口協議然是構建于一些底層的承載協議之上。CSMS接口協議的層次結構如圖3所示。
圖3 CSMS接口協議層次結構
采用以上這種協議架構，是基于CSMS接口協議的網絡環境決定的。CSMS接口協議需要應用于TCP／IP的網絡環境之下，在此網絡環境下，HTTP協議具有最強的適應性，可以很好地解決私網穿越、防火墻隔離等問題。
而使用SOAP協議，是因為SOAP協議一方面具備自定義應用語義的能力，另一方面標準化程度相對較高，有完善的協議規范，并且已經在各種領域(包括電信領域)得到了較為廣泛的應用。
誠然，TCP／IP網絡和HTTP協議在先天上都具有可靠性不夠強的缺陷，但是作為主流的應用協議，基于它們進行協議開發，能夠大大降低開發周期和開發難度，自然也就提高了協議的易用性和可維護性。而對于可靠性不高的問題，也可以通過各種提高可靠性的機制加以彌補。總體而言，這種協議架構還是具有很大的優勢的。
6 結語
我國的移動網間號碼攜帶現網試驗工作很快就要開展了，CSMS接口協議也已經在CSMS設備和運營商的SOA／LSMS設備上獲得了實現。從內部測試和試運行的情況來看，這套協議基本達到了當初的設計目標，能夠很好地支撐各種NP業務流程。
隨著號碼攜帶業務的不斷深入，這套協議將接受進一步的考驗，并且定將繼續發展和完善下去，以服務于全國網間移動號碼攜帶業務的開展。