CN1859137A - 计费装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于解决现有技术中不能区分地对接入侧的不同业务计费的问题。本发明提供一种位于接入网关上的计费装置以及相应的计费方法。该计费装置包括：地址分析模块，用于获得通过该接入网关的消息的地址信息；业务类型确定模块，用于确定通过该接入网关的消息的业务类型；和计费模块，根据地址分析模块分析的地址信息、业务类型确定模块确定的业务类型、以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则计费。依照本发明，通过区分地址来区分不同的业务提供商和内容提供商，根据业务类型来区分用户所使用的业务，利用与地址信息和业务类型相关的计费规则进行计费，从而提高接入运营商的业务管理手段，且提高了接入业务的计费方式的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种用于通信***中的计费装置和方法。
背景技术
目前用户接入费用的计费方式比较单一，在话音时代，因为接入和业务捆绑较紧密，业务种类也少，接入手段和业务基本是一对一捆绑的，在计费时常常不区分业务的费用和接入和承载的费用。
在接入分组化、宽带化，业务多样化后，接入和业务的分界越来越明显，即使接入和业务属于同一个运营商运营，目前简单的包月、计时长、计流量的计费方式已经不能满足运营的需要，使得接入运营商的带宽资源不能得到有效利用，网络规划困难，用户的支出不能体现用户获得的价值。
另一方面，接入网对用户也体现出不同的价值，用户有时感受到是业务，有时感受到的是数据的承载，换一个说法，当用户向业务提供者(SP，serviceprovider)付费时，用户希望享受到的是付费的业务，并不关心这个业务消耗的带宽，这时业务提供者应当承担带宽的接入费用。当用户不直接向业务提供者付费时，用户通过消耗带宽获得价值，此时由用户承担带宽的接入费用。
所以给用户提供接入服务时，对接入服务的计费需要细分才能公平的区分业务提供者、接入服务提供者和用户对接入带宽的消费，并在他们之间进行合理的接入费用分摊。
窄带接入的方式有POTS(POTS plain old telephone service，老式电话服务***)拨号上网和ISDN 2B+D(ISDN integrated service digital network综合服务数据网，2B+D为基本速率接口，其中B为64kbit/s速率的数字信道，D为16kbit/s速率的数字信道，B信道主要用于传送用户信息流，D信道主要用于传送电路交换的信令信息，也用于传送分组交换的数据信息)接入，宽带接入从接入手段上，目前广泛应用的有ADSL(非对称数字用户环路)、LAN(局域网)、cable(电缆)，今后FTTH(光纤到户)、WLAN(无线局域网)、3G(第三代通信***)等，宽带接入的应用会越来越广泛。用户在接入时需要经过运营商的认证，认证的手段目前主要有：PPPoE(以太网上的点对点协议，PPP over Ethernet)认证、Web认证、端口绑定。认证通过后，运营商对用户的使用进行计费，直到用户下网。
下面，参照图1，描述现有的一种计费方式。
如图1所示，其描述了通常标准Radius(Remote Authentication Dial-InUser Service，一种实现AAA(验证、授权、计费)的协议)的上网过程。RADIUS是当前广泛使用的一种AAA协议，其未来发展趋势是DIAMETER协议。
首先，在步骤101中，用户将上线需求认证发送至BAS(broadband accessserver，宽带接入服务器，也称为BRAS，broadband remote access server)，提出上线请求；
接着，在步骤102中，BAS收到用户的请求后，向iSCP(综合业务控制点)发出认证请求报文，请求；
接着，在步骤103中，iSCP向BAS发出相应的响应报文；
如果在步骤103中iSCP发出接入成功的响应报文，则在步骤104中，BAS根据iSCP发回的属性对用户进行配置；且同时在步骤105中BAS向iSCP发出计费开始请求报文；
接着，在步骤106中，iSCP发回相应的计费响应报文；
接着，在步骤107中，用户上网过程中，BAS定时向iSCP发出实时计费请求；
接着，在步骤108中，iSCP发回相应的计费响应报文；
如果在步骤109中，用户提出下线请求，则在步骤110中，BAS收到用户的请求后，向iSCP发出计费结束请求报文；
接着，在步骤111中，iSCP发回相应的计费响应报文；
接着，在步骤112中，BAS收到iSCP的计费结束响应报文后，断开用户连接，此时用户下线。
下面，描述在上面的计费流程中的Radius消息的报文格式和常用属性。
如图2所示，描述了radius报文格式。
当Code＝4时，该radius报文表示计费请求。当Code＝5时，该radius报文表示计费响应。
计费请求报文中的五种状态类型(Acct-Status-Type)：
Start(1)：客户端(Client)开始对指定用户提供服务，记帐开始；
Stop(2)：客户端停止对指定用户提供服务，记帐结束；
Interim-Update(3)：中途上报流量信息，实时记帐；
Reset-Charge(4)：在认证后，iSCP主动要求客户端改变策略，客户端上报流量信息。
客户端收到接入成功的报文后，必须发出计费请求报文(开始)。iSCP在发出接入成功的报文后，如果在一定的时间内没有收到计费请求报文(开始)，则释放会话。断开连接时(包括异常中断)，客户端必须发起计费请求报文(停止)。
iSCP收到计费请求报文(开始)后，根据下一计费周期的可能的最贵的费率，根据用户余额算出允许用户使用的流量(Remanent-Volum)或时长(Session-Timeout)，如果是非预付费用户，允许用户使用的流量(Remanent-Volum)或时长(Session-Timeout)参数不出现，客户端不需处理业务量监视。iSCP向用户发送计费响应，包含时长(Session-Timeout)、流量(Remanent-Volum)、费率切换时间间隔(Tariff-Switch-Interval)。
实时记帐的周期是双方协定好的，做成在一定范围内可动态设置的形式。这样可以在实际组网中根据不同的环境条件和不同的业务需求设置。实时记帐的周期必须小于任意两次费率切换的时间间隔。
在表1中列出了Radius消息的常用属性：
| 属性 | 类型值 | 说明 |
| User-Name | 1 | 用户名 |
| Acct-Status-Type | 40 | 记帐状态类型 |
| Acct-Delay-Time | 41 | 用于上报发送该计费包花费的时间 |
| Acct-Terminate-Cause | 49 | 断开原因 |
| Class | 25 | 透明参数 |
| Session-Timeout | 27 | 该会话允许使用的剩余时长 |
| Acct-Session-Id | 44 | 上报连接号给计费服务器 |
| Framed-IP-Address | 8 | IP地址 |
| Input-Kilobytes-Before-Tariff-Switch* | 7 | 费率切换前的接收千字节数 |
| Output-Kilobytes-Before-Tariff-Switch* | 8 | 费率切换前的发送千字节数 |
| Input-Packets-Before-Tariff-Switch* | 9 | 费率切换前的接收包数 |
| Output-Packets-Before-Tariff-Switch* | 10 | 费率切换前的发送包数 |
| Input-Kilobytes-After-Tariff-Switch* | 11 | 费率切换后的接收千字节数 |
| Output-Kilobytes-After-Tariff-Switch* | 12 | 费率切换后的发送千字节数 |
| Input-Packets-After-Tariff-Switch* | 13 | 费率切换后的接收包数 |
| Output-Packets-After-Tariff-Switch* | 14 | 费率切换后的发送包数 |
| Remanent-Volume* | 15 | 该会话允许使用的剩余流量 |
| Tariff-Switch-Interval* | 16 | 最近的下一次费率切换时刻与当前时刻的时间间隔(S) |
| Control-Identifier* | 24 | 最近一个SetPolicy的Identifier |
| Connect-Id* | 26 | 连接ID |
表1
下面，对表1中列出的几个主要属性进行详细说明。
1)Framed-IP-Address
如果认证请求中没上报客户的IP地址，则在计费请求中必须上报。
2)流量
Input-Kilobytes-Before-Tariff-Switch费率切换前的接收千字节数
Output-Kilobytes-Before-Tariff-Switch费率切换前的发送千字节数
Input-Packets-Before-Tariff-Switch费率切换前的接收包数
Output-Packets-Before-Tariff-Switch费率切换前的发送包数
Input-Kilobytes-After-Tariff-Switch费率切换后的接收千字节数
Output-Kilobytes-After-Tariff-Switch费率切换后的发送千字节数
Input-Packets-After-Tariff-Switch费率切换后的接收包数
Output-Packets-After-Tariff-Switch费率切换后的发送包数
进行计算流量时，费率切换前的流量为：Input-Kilobytes-Before-Tariff-Switch+Output-Kilobytes-Before-Tariff-Switch费率切换后的流量为：Input-Kilobytes-After-Tariff-Switch+Output-Kilobytes-After-Tariff-Switch。算流量时不计收发的包数，但要存到话单文件中。
3)Session-Timeout
该会话(连接)还能使用多长时间。如果该参数未出现，则客户端不会因为使用时间太长而切断连接。如果计费响应中该值为0，则客户端马上上报计费请求(stop)，并断开连接。
4)Remanent-Volume
该连接还能转发多少K字节，包含了收和发两个方向。如果该参数未出现，则客户端不会因为使用的流量太多而切断连接。如果计费响应中该值为0，则客户端马上上报计费请求(stop)，并断开连接。
5)Tariff-Switch-Interval
过多长时间后将发生费率切换。该时长是从这个连接最近一次发送计费请求开始计的。如果该参数未出现，则客户端认为不发生费率切换。
Diameter的报文格式和属性的表示和Radius协议有些区别，具体参见diameter的相关协议“rfc 3588 Diameter Base Protocol”。
现有技术对接入的授权和认证比较完善，在计费方面，只提供对流量、时长的计费，没有在接入侧区分业务，从而使计费方式单调，缺乏灵活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计费装置和方法，其能够解决现有技术中不能区分地对接入侧的不同业务计费的问题。
依照本发明的计费装置，其位于接入网关上，且包括：地址分析模块，用于获得通过该接入网关的消息的地址信息；业务类型确定模块，用于确定通过该接入网关的消息的业务类型；和计费模块，根据地址分析模块分析的地址信息、业务类型确定模块确定的业务类型、以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则计费。
依照本发明的计费方法包括：步骤a，获得通过接入网关的消息的地址信息和业务类型；步骤b，根据步骤a获得的地址信息和业务类型，以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则计费。
依照本发明，通过区分地址来区分不同的业务提供商和内容提供商，根据业务类型来区分用户所使用的业务，利用与地址信息和业务类型相关的计费规则进行计费，从而提高接入运营商的业务管理手段，且提高了接入业务的计费方式的灵活性。
附图说明
图1为现有的通常标准Radius的上网过程。
图2为radius报文格式的示意图。
图3为用户接入网络的示意图。
图4为依照本发明一实施方式的计费装置的结构框图。
图5为依照本发明的计费分类表的一个例子的示意图。
图6为依照本发明一实施方式的计费方法的流程图。
图7为描述IP数据包的封装格式以及IP首部各字段的定义的示意图。
图8为描述UDP数据在IP数据包中的封装格式的示意图。
图9为描述UDP数据包的格式以及其首部各字段的定义的示意图。
图10为描述TCP数据在IP数据包中的封装格式的示意图。
图11为描述TCP数据的格式以及其首部各字段的定义的示意图。
图12为本发明进行业务分类的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种组合的接入计费方式，接入侧的接入网关对业务进行分类，针对不同的业务采用不同的计费策略，通过使用这些策略的组合，避免了目前单一计费方式的缺点，接入运营商可以比较准确的根据资源的使用情况收费，用户的支出可以比较客观的反映用户获得的价值。因为对接入的流量进行了区分，接入运营商可以区分不同业务运营商和内容提供商的流量，从而，本发明可以提供接入运营商和业务运营商之间的费用结算方法。
如图3所示为用户接入的一个示意图，用户设备通过接入网关和其它接入设备与核心网连接并享用各种业务。接入的方式可以是有线接入、无线接入、光纤接入等。图中的接入网关主要指固网中的BAS(宽带接入服务器)设备、无线中的RNC(无线网络控制器)、BSC(基站控制器)等离核心网最近的那个接入设备。本发明在该接入网关上进行业务分类，并产生相应的话单记录。
如图4所示，依照本发明的计费装置，包括一地址分析模块11、一业务类型确定模块12和一计费模块15。该计费装置位于接入设备上。所有经过接入设备的数据皆通过该计费装置。
该计费装置的地址分析模块11从通过该计费装置的消息中获得上行消息的目的地址和下行消息的源地址。地址分析模块将分析的结果发送给计费模块15。由于地址分析模块11区分出按地址接入的业务，因此可以区分出不同的业务提供商和内容提供商。
该计费装置的业务类型确定模块12将通过该计费装置的业务进行分类，业务类型进行分类(比如http、ftp、rtp业务等)，区分出不同类型的业务。该业务类型分析模块12将其分析得到的业务类型发送给计费模块15。
计费模块1 5根据来自地址分析模块11的地址信息和来自业务类型确定模块12的业务类型信息，查找计费分类表，确定对当前通过该计费装置(接入设备)的消息的计费方式，并按照相应的计费方式计费。该计费分类表中存储有根据和用户签订的协议、对不同地址和不同业务类型执行不同的计费策略。在本发明中，该计费分类表可以利用现有的技术静态在接入网关上配置，或是通过网管***动态配置到接入网关。图5中显示了该计费分类表的一个例子。
如图5所示，当地址分析模块11确定通过该计费装置的上行消息的目的地址或下行消息的源地址属于地址组1，且业务类型确定模块12确定该上行消息或下行消息的业务类型为业务类型1时，计费模块15确定计费方式为包月。当地址分析模块11确定通过该计费装置的上行消息的目的地址或下行消息的源地址属于地址组1，且业务类型确定模块12确定该上行消息或下行消息的业务类型为业务类型2时，计费模块15确定计费方式为按照通信时长来进行计费。当地址分析模块11确定通过该计费装置的上行消息的目的地址或下行消息的源地址属于地址组1，且业务类型确定模块12确定该上行消息或下行消息的业务类型为业务类型3时，计费模块15确定计费方式为按照通信流量来进行计费。
当计费模块15确定当前消息的计费方式为按照通信时长计费时，其从时长统计模块14获取通信时长，并根据该通信时长进行计费，生成计费清单，产生的话单记录包括时长记录。
当计费模块15确定当前消息的计费方式为按照通信流量计费时，其从流量统计模块13获取相应的通信流量信息，并根据该通信流量信息进行计费，生成计费清单，产生的话单记录包括流量记录。
当计费模块15确定当前消息的计费方式为按照事件计费时，其从事件统计模块16获取相应的业务交易的次数，并根据该业务交易的次数进行计费，生成计费清单，产生的话单记录包括业务交易的次数。在本发明中，将每次业务交易称为一个事件，例如播放一部电影。事件可以通过每次业务交易的会话过程确定，业务交易会话的建立标志着事件的开始，业务交易会话的结束标志着事件的事件的结束。利用业务交易次数进行计费主要用于不适合利用流量或时长进行计费的情况。
当计费装置确定当前消息的计费方式为包月时，其不需要从时长统计模块14和流量统计模块13和事件统计模块16获取信息，按照每月固定的费用计费。
该计费装置在BAS设备上为最佳，但也可以将该计费装置放在其它网元上，只要能根据不同的访问地址和应用将承载流分类计费即可。
此外，在该计费装置中，消息通过地址分析模块11、业务类型确定模块12、流量统计模块13、事件统计模块16和时长统计模块14的顺序没有要求，只要它们能够分析通过该计费装置的消息，并将获得的结果通知计费模块15即可。
此外，计费模块15可以根据来自地址分析模块11的地址信息和来自业务类型确定模块12的业务类型信息，确定是由SP付费还是由用户付费。例如，如图5所示，当地址分析模块11确定通过该计费装置的上行消息的目的地址或下行消息的源地址属于地址组n，且业务类型确定模块12确定该上行消息或下行消息的业务类型为业务类型2时，计费模块15确定计费方式为计时长，且由SP付费。此时产生的费用，由接入运营商根据使用详细记录和付费方式(在该例子中为计时长)，向相应的业务运营商(在该例子中为相应于地址组n的业务运营商)收取，而不向用户收取。从而，实现了接入运营商和业务运营商之间的费用结算方法。
下面，参照图6描述依照本发明的计费方法，其包括如下步骤：
首先，在步骤501中，获取通过接入设备的上行消息的目的地址和下行消息的源地址。
接着，在步骤502中，确定通过接入设备的消息的业务类型。显然，步骤501和步骤502的顺序可以颠倒。
接着，在步骤503中，根据步骤501和502获得的信息，参照计费分类表计费。此外，当该步骤进行计费需要通信时长信息时，该计费方法还包括统计通信时长的步骤。当该步骤进行计费需要通信流量信息时，该计费方法还包括统计通信时长的步骤。当该步骤进行计费需要业务交易次数信息时，该计费方法还包括统计业务交易次数的步骤。
在本发明中，如采用radius或diameter协议实现计费，上网过程和图1所示的上网过程相同，其不同点仅在于在实时计费过程中计费话单的产生。
当不方便修改radius协议或diameter协议时，接入网关将需要用户付费的业务使用统计信息上报给iSCP，对于其它不需要用户付费的业务使用，仅仅生成使用记录，供计费***离线采集、计费和结算，不实时上报给iSCP。
在radius协议或diameter协议的消息中也可以增加描述业务使用类型的信息字段，以能够更准确的区分用户使用业务的计费。该信息字段如用diameter的AVP(Attribute-Value Pair，属性值对)描述，如下：
| 字段 | 描述 |
| [按流量统计的业务使用量] | |
| [SP地址] | |
| [业务类型] | 业务类型的统一编号 |
| [上行流量字节累计] | |
| [下行流量字节累计] | |
| [上行包数量累计] | |
| [下行包数量累计] |
| [按事件统计的业务使用量] | |
| [SP地址] | |
| [业务类型] | 业务类型的统一编号 |
| [发生的事件累计数] |
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加明白，下面以IPV4协议为例，针对具体的应用报文进行进一步的说明。对于其它协议，例如IPV6，可以类似的处理。
如图7所示，描述了IP数据包的封装格式以及IP首部各字段的定义。接入网关的地址分析模块11接收到来自用户设备的数据包后可以从数据包中识别目的IP地址，接入网关的地址分析模块11可以从发送到用户设备的数据包中识别源IP地址，从而就可确定用户使用的是哪个SP的服务和应用。
如图8所示，描述了UDP数据在IP数据包中的封装格式。该IP数据包包括20字节的IP首部和UDP数据包，该UDP数据包包括8字节的UDP首部和UDP数据。
如图9所示，描述了UDP数据包的格式以及其首部各字段的定义。UDP数据包的UDP首部包括16位源端口号、16位目的端口号、16位UDP长度和16位UDP检验和。
如图10所示，描述了TCP数据在IP数据包中的封装格式。该IP数据包包括20字节的IP首部和TCP报文段，该TCP报文段包括20字节的TCP首部和TCP数据。
如图11所示，描述了TCP数据的格式以及其首部各字段的定义。TCP首部包括16位源端口号、16位目的端口号、32位序号、32位确认序号等。
当接入网关接收到数据包时，其按照如图12所示的处理进行应用的识别。业务类型确定模块12首先通过识别IP首部中不同的协议值来判断通过接入网关的数据包的业务类型，其中协议值为1表示是ICMP协议，2表示是IGMP协议，6表示是TCP协议，17表示是UDP协议。
对于TCP和UDP上的应用，业务类型确定模块12接着通过端口号来识别各种应用类型。在实际应用中，对接入网关进行配置，以便接入网关通过端口号识别出各种应用。已知的一些常用的端口号有：telnet(远程终端)使用TCP协议，服务端口号是23；TFTP(简单文件传输协议)使用UDP协议，端口号是69；FTP(文件传输协议)使用TCP协议，端口号是21；HTTP(超文本传输协议)使用TCP协议，端口号是80。等等。
依照本发明，提高接入运营商的业务管理手段，同时提高了接入业务的计费方式的灵活性。用户获得的价值与其付出的花费一致。根据访问地址的区分，接入运营商可以按照访问流量向业务提供商和内容提供商收费。用户不会因为在线没有访问量使用单一的费率(包月或计时长)付费。接入运营商可以更准确的规划网络容量，提高网络的利用效率。
虽然本发明已以具体的方式进行了表达，但并不是用以限定本发明，任何熟悉该技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以做各种改动和润饰，因此本发明的保护范围当视专利申请范围所界定者为准。
Claims (13)
1.一种位于接入网关上的计费装置，其特征在于包括：
地址分析模块，用于获得通过该接入网关的消息的地址信息；
业务类型确定模块，用于确定通过该接入网关的消息的业务类型；和
计费模块，根据地址分析模块分析的地址信息、业务类型确定模块确定的业务类型、以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则计费。
2.如权利要求1所述的计费装置，其特征在于，
计费模块根据地址分析模块分析的地址信息、业务类型确定模块确定的业务类型、以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则，确定当前业务是由提供该业务的业务运营商付费还是由用户付费。
3.如权利要求2所述的计费装置，其特征在于，
地址分析模块根据上行消息和下行消息的数据包结构，获得通过该接入网关的上行消息的目的地址和下行消息的源地址。
4.如权利要求3所述的计费装置，其特征在于，
所述业务类型确定模块根据数据包的IP首部、端口号来确定业务类型。
5.如权利要求4所述的计费装置，其特征在于，
进一步包括：计时装置和/或流量统计装置和/或事件统计装置，
所述计时装置用于为计费装置提供计费所需的时间信息，
所述流量统计装置用于为计费装置提供计费所需的流量信息，
所述事件统计装置用于统计业务交易的次数。
6.如权利要求5所述的计费装置，其特征在于，
计费模块根据地址分析模块分析的地址信息、业务类型确定模块确定的业务类型、以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则，获取在预定计费规则中规定的与该地址信息和业务类型相对应的信息，进行计费。
7.如权利要求1-6任一项所述的计费装置，其特征在于，
该计费装置设置在接入网关上。
8.一种计费方法，其特征在于包括：
步骤a，获得通过接入网关的消息的地址信息和业务类型；
步骤b，根据步骤a获得的地址信息和业务类型，以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则计费。
9.如权利要求8所述的计费方法，其特征在于，
在步骤b中，根据步骤a获得的地址信息和业务类型，以及与地址信息和业务类型相关的预定计费规则，确定当前业务是由提供该业务的业务运营商付费还是由用户付费。
10.如权利要求9所述的计费方法，其特征在于，
步骤a获得的地址信息为通过该接入网关的上行消息的目的地址和下行消息的源地址。
11.如权利要求10所述的计费方法，其特征在于进一步包括
为步骤b的计费提供通信时长信息和/或通信流量信息和/或业务交易次数的步骤。
12.如权利要求10所述的计费方法，其特征在于进一步包括
预先设置预定计费规则的步骤，该预定计费规则规定了与各个地址信息和业务类型相对应的计费规则。
13.如权利要求8-12任一项所述的计费方法，其特征在于，
所述接入网关为离核心网最近的接入设备。
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