20220408 补充
今天咨询了一下公司的老资格，发现了几点更有趣的事情。下文中，可能有的读者会发现，我漏掉了一个华北地区，03** 的区号。华北地区的交换中心是北京，那么按道理，北京的区号是 023 才对。但是北京已经有了一个区号 010。那怎么办呢？北京其实有相当长一段时间是 010 和 023 共用的。就是打 023 也能打北京去。不过那是很久很久以前的事情了，听他讲，知道的人不多，所以无法验证。至于为什么这么做呢？是因为，当时北京不仅是华北地区的交换中心，也是全国的交换中心，交换什么呢？固定电话和移动网之间的呼叫交换。
移动的手机为何是 1 开头？据说，当时 013 也是按区号的处理方式处理话务业务的，至于为什么这样，因为这样不仅可以节省可怜的交换机内存空间，也好处理话务。因为当时是以固定电话为主，摘机按下 01 自动送往北京交换局，然后再根据第二位决定送往哪个运营商（类似于区号中的省份），第三位决定是运营商的哪个号段（类似于地级市），然后往下是用户号码，然后是本地网交换机（前三，四位），最后四位是用户号码。当年用户号码是区号加后四位一共是 7 位数。手机用户迅猛发展，7 位数不够了，所以就首位前加 0 升级至 8 位数。当时有个说法是所有的固定电话打手机都这样处理，但是长途电路受不了那么大的话务量啊！所以，在每个区号内部，也有一个 1 字头特殊局交换机，处理本地的手机呼叫信息。储存着分配给本地的手机号段信息，一个运营商一个。所以，你拨打外地手机时，才会出现那句经典的外地用户请拨 0。区号后面跟手机号码是能打通的！
以下是原回答
为何手机号码是 1 开头呢，是因为，早期的手机号码被当做特殊号局对待。2-8 开头的才是正常电话号码，长度为 7-8 位。
为什么会这样呢，是和电话的演进有关。电话是先出来有线电话，也就是我们以前用的固定电话，然后才出现了手机号码。早期，各个区县的电话是单独的一个管理区，各个管理区之间，相互呼叫，要收取区间通话费；由电话号码的第一个数字标识该号码属于哪个区（比如济南市在未升 8 位数电话号码前，8 表示历下区高新区，3 表示章丘区，5 表示市中区，7 表示槐荫区，4 表示济阳区和商河县等，升 8 位以后设备已经更新换代，新号段就乱了，老号码也可以随意移机了），8 位数字电话号码则由第 2-4 位标识该号码所在的区内程控交换机（这也是早期电话为何乡镇之间的号码前部都不一样的原因，比如济南的号码，一看到前面是 8887 开头，大概率就是在高新区软件园附近，而 8488 开头则大概率是在商河县城区附近，纯粹就是因为很多用户很多年电话号码都没有换。），其实早期的小灵通也有自己专门的号段，也就是为了标记小灵通专属交换机，比如我们县当时小灵通的专属号段就是 588，589。
为何要这么规划呢？是因为早期的程控交换机内存普遍不大，要管理全县，全区上百万门电话，程控交换机受不了。本地网直接呼叫本地网内的各个交换机，前 3-4 位拨出以后，也就进入了对方子网的交换机。比如，66668888 呼叫 88886666，用户 66668888 摘机，拨号，拨完 8888 时，该用户所属的 6666 交换机一看前 4 位是 8888，就和 8888 交换机建立了话务连接，并继续发送后 4 位号码给 8888 交换机，8888 交换机一看呼叫的是自己所属的用户线路号码为 6666 的用户，于是就给线路号码 6666 上加入 70V 振铃电压，用户电话就响了。
手机当时归属于无线局，第一位数字是 9，因为当时手机还是非常贵，所以用户不是太多，每个市能有 1-2 万人就很不错了，所以，只有几个个无线交换机，交换机编码分别为 9001-9009 等，能用的起手机的肯定是先富起来的那群人。当时的手机号码是[区号]900N[用户号码]，此时，手机还不能漫游，只能在本地移动使用。此时，手机号码属于中国电信运营。
后来电信移动局拆分出来成立中国移动，要建设全国一张移动网，就把移动局的号码单独拿出来，用 1 表示特殊服务号码（10 不用），如 110，114,120,170，180 等，就用 13 表示本地移动局，用 9 表示移动第一个交换机，8 表示移动第二个交换机……同时，手机号码也有全国唯一性，所以，在 139 和用户号码之间还要加入区号表示这个用户是属于那个营业城市的，所以，139 中间带区号是中国最早的一批手机号码。至于为何打外地手机前面需要加 0？是因为需要离开本地网，要占用全国长途资源，而移动是不允许建设全国长途网的，所有的长途电话只能由中国电信经营。而中国电信规定，想要离开本地网，号码第一位必须是 0，所以，外地手机号码前必须要加 0。所以 13805321234 表示青岛市的移动第二个交换机下面用户号码位 1234 的用户。
当固定电话用户想呼叫长途固定电话时，会怎样呢？我国早期的长途交换网由中国电信专营，全国分为东北，华东，华北，西北，西南五个交换区域，分别用数字 4 5 6 7 8 9 来标识，东北用 4 标识，根程控交换机在沈阳，华东用 5，在南京，华南用 7，在武汉，西南用 8，在成都，西北用 9，在西安。比如某个济南用户 66668888 想呼叫陕西延安的用户 88886666，济南用户摘机，按 0，此时，济南用户所属的 6666 交换机将呼叫转移至本地长途局，本地长途局接入南京，用户继续按下了 9，南京交换局分出一路资源和西安交换机互联，并继续发送拨号信息，此时，用户按下了后面的 10，西安交换局接入延安长途局，用户继续按下后面的数字 8888，延安长途局则接入本地 8888 交换机，并继续转发后续拨号，用户继续拨完 6666，延安 8888 交换机下面的用户线 6666 加电振铃。
当固定用户呼叫外地手机时，会在手机号码前加 0 表示这是外地手机，本地长途局收到呼叫信息后，会将呼叫去掉 0 送至移动本地局，移动本地局会根据 HLR 查询到本号码的属地，然后翻译成区号 + 手机号码的格式，送回电信长途局然后按照前文说的长途呼叫的引发方式建立呼叫。虽然这样看似不加 0 也可以，但是这样会造成计费系统异常，所外地手机号码前面加 0 的格式也就保留了下来。
这是以前程控交换机时代的网号编码及拨号方式，现在已经全部实现了 IP 化，直接成了用户和用户的自行对接，已经没有了多级转发的过程。以前是根据线路端口来判定这根线是哪个号码（用户），现在则成了账号。手机的 VoLTE 和电话的 ims，都是这种形式。
手机号则直接转译成 IMSI，也就是 4600x 开头的 13 位数字，如 460001234567890，手机就会以这个数字为账号向服务器注册，注册用户名是 [email protected]，假设他是 13800000000，用户 13900000000 的 IMSI 为 460011234567890，当 13800000000 拨号完毕点击发送时，电脑实际呼叫的是 460011234567890。所以，手机实际是以 IMSI 作为互相通信的号码。
电话也是如此，比如固定电话 053288888888，则变成了用户名 [email protected]
=====20220310 补充==============
感谢大家的指正，我也确实发现了一些错误，比如 1380531，确实是济南的号码，哈哈……
我看大家也有些问题，那我就继续回答一下。
在程控时代，主要是靠每一位的号码确定号码去向，那 IP 时代呢？则完全变了样。
首先是固定电话。固定电话那长长的单独的一根线已经消失了，成了这个样子：
注册成功则会这样：
联通一般是一个省份一个服务器，电信则是双归属原则，北方 10 省的注册服务器在天津和内蒙古，南方的在贵州和成都。
以一个呼叫流程为例，说明一下这种情况下的呼叫。
电信对电信 / 联通固网：
电话摘机，呼叫同一运营商的网内号码时（不分市话和长途，呼叫市话时自动补齐长途区号）：
如 0531-88888888 呼叫 028-88888888，其实是 [email protected] 向服务器发送的呼叫请求，呼叫 028-88888888，服务器查找 028-88888888 的注册信息为 [email protected]，还有注册终端的 IP，然后将被叫信息发送给该注册终端，告诉它，有呼入的连接，你可以振铃了。摘机，通话完毕，挂机后，相互 bye 下线（设备都比人懂礼貌），然后进入休眠模式。但是休眠模式时，服务器不知道终端在线不在线，于是乎就每 30 秒发送一次信息，问终端，你还活着么？终端如果活着，就回复，我还活着，劳您费心了。如果连续三次都没收到终端的信息，则认为该终端下线，就会反馈给主叫方（对方没有开机；就会提示您拨打的电话已关机，这个真有的，你们可以把光猫关了试试看）
手机的 VoLTE 和固定电话之间的呼叫也是一样的。中间多了一个双方服务器交互过程，此处不再赘述。
说一下手机的注册过程。手机 VoLTE 其实是 VoIP 的一个升级版，也是通过 VoIP 的方式注册的语音。注册成功后，你的手机上会显示一个 HD 标志。VoLTE 注册网络是纯 IPv6 网络，通过接入点 IMS 实现接入。如下图：
