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下一代互联网计费参数表示方法与计费方案 摘要 计费管理功能是网络管理系统的一个重要组成之一。现有的计费 模型多是针对单一网络的。随着网络技术的不断发展，电信网、互联 网逐步互通、叠加和融合，向下一代网络发展过渡。这使得一个网络 服务n j 能穿越多个网络区域的各种不同类型的接入网，传输网和端设 备。同时，越来越多的下一代网络业务不再是简单的数据信息。而 c d r ( 呼叫详细记录) 相对单一的数据描述信息以及相对固定的格式， 不适应承载各种新业务，支持各种音频和视频信息的下一代网络。此 外，s l a 和服务质量( q o s ) 的引入也要求计费功能对此做出相应的 改进。这些变化要求计费模型必须能够结合下一代网络的特点构建新 的体系模型，并解决相关的关键技术问题。 本文就此问题展开研究，结合下一代网络的特点，研究下一代互 联网计费系统的关键问题：1 ) 数据记录的表示方法和生成方法；2 ) 计费系统如何在计费方案中使用这些源数据实现s l a 和q o s 与服务使 用费用之间的映射，以反映下一代网络计费系统支持服务质量保障的 特点。 本硕士学术论文从介绍n g i 的基本特点及其对计费系统提出的挑 战开始，结合n g i 计费系统模型，提出了n g i 计费关键问题计费 参数表示方法和计费方案和支持q o s 的计费方案。针对表示方法问 题，本文提出以x m ls c h e m a 为基础的计费记录表示方法以满足系统 所需的记录可扩展性和丰富的记录信息描述。针对计费方案的问题， 结合区分服务实现方法，为各种不同应用划分q o s 服务等级，并制定 不同的计费计算公式。在这些研究的基础上，本文设计原型系统加以 验证和分析。最后，对论文进行总结，并提出可以改进之处。 关键词下代互联网计费系统参数表示方法计费方案q o s s l a s t u d yo np a r a m e t e r sr e c o r d s s p e c i f i c a t l 0 na n dc h a r g i n gs c h e m ao fn e x t g e n e r a t l 0 ni n t e r n e t b i l l i n gs y s t e m a b s t r a c t b i l l i n gf u n c t i o ni s o n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp a r t so fan e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m m o s to f t h ec u r r e n tb i l l i n gs y s t e m sa r cb a s e do nt h eu n i t a r yn e t w o r kw i t ht h e d e v e l o p m e n t o fn e t w o r k t e c h n o l o g y , t e l e c o mn e t w o r k a n dc o m p u t e rn e t w o r ki n v o l v e t o w a r d st on e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，w h i c hc a nb er e g a r d e da si n t e r - c o n n e c t i o n ， h y b r i da n dc o m b i n a t i o nn e t w o r k t h i sc h a n g em a k e s i tp o s s i b l ef o ra l la p p l i c a t i o nt o t r a n s m i to v e rs e v e r a ln e t w o r kd o m a i n s ，t h r o u g hd i f f e r e n tk i n d so fa c c e s sn e t w o r k s t r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ka n d t e r m i n a ls e t s a tt h es a m et i m e ，a u d i oa n dv i d e of l o w sw i l l p r e v a i lo v e r t h et r a d i t i o n a ld a t af l o wa n db e c o m et h em a i n b o d y o f t h et r a f f i c b e s i d e s ， b i l l i n gs y s t e ms h o u l ds u p p o r ts l a a n dq o s t h u sh o wt om e e tt h e s eb i l l i n gn e e d s b e c o m e sa n i m p o r t a n tt o p i c t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so nt w o t o p i c s f i r s t l y , t h e s t r u c t u r eo fr e c o r d s p e c i f i c a t i o n ；s e c o n d l y ，c h a r g i n gs c h e m a t h a ti sh o w t h eb i l l i n gs y s t e mc o n n e c t st h e r a wd a t aw i t ht h es l aa n dq o st og e tt or e s p e c t i v eb i l l sf o rd i f f e r e n ts e r v i c eq u a l i t i e s t h i sd i s s e r t a t i o ns t a r t sw i t hc h a r a c t e ro fn g ia n dt h ef r a n l e w o r ko ft h en g i b i l l i n gs y s t e m t e l l i n gt h ec h a l l e n g e o f t h en g l b i l l i n gs y s t e m t h e ni tc o m e su p w i t h t h e k e yt o p i c o fp a r a m e t e r sr e c o r d s p e c i f i c a t i o n a n dc h a r g i n gs c h e m e t ot h e s p e c i f i c a t i o n ，t h ed i s s e r t a t i o nm a k e s u s eo fx m l i nt h i sw a y , t h es p e c i f i c a t i o nh a sa f l e x i b l ef o r m a ta n dr i c hd e s c r i p t i o no fd a t ai n f o r m a t i o n t ot h ec h a r g i n gs c h e m e ，w e d i v i d et h et y p i c a la p p l i c a t i o n si n t od i f f e r e n ts e r v i c el e v e lb a s e do nt h eq o s s e n s i t i v i t y a n dd i f f e r e n tf o r m u l ai su s e df o re a c hl e v e l ，t h e n ，s o m e p r o t o t y p es y s t e m i s i m p l e m e n t e di no r d e rt ov a l i d a t et h em e t h o d sm e n t i o nb e f o r e f i n a l l y ，s u m m a r ya s w e l la ss o m ei m p r o v e m e n ti sg i v e nf o rf t d r t h e rs t u d y k e yw o r d sn g i ，b i l l i n gs y s t e m ，p a r a m e t e r s p e c i f i c a t i o n ，c h a r g i n g s c h e m e ，q o s s l a 北京邮i u 人学 i i i i j f 究生学仃论曼f 一代互联嘲计费参数表示与汁费方案 缩略语索引 c o r b ac o m m o n0 b i e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e c s pc o n t e n ts e r v i c ep r o v i d e r e t o me n h a n c e dt e l e c o m o p e r a t i o nm a p g u i g r a p h i c su s e ri n t e r f a c e i e q l fi n t e r n e te n g i n e e r i n gt 缸kf o r c e i pi n t e r n e tp r o t o c o l i p v p ni pb a s e dv i r t u a lp r i v a t en e t w o r k 1 t ui n t e r n a t i o n a lt e l e c o mu n i o n m l b m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e n g o s sn e wg e n e r a t i o no p e r a t i o n s s u p p o r ts y s t e m ， s y s t e m s s o f l w a r e o s l o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n o s s o p e r a t i o n ss u p p o r ts y s t e m p h bp e rh o pb e h a v i o r s q o sq u a l i t yo f s e r v i c e s l as e r v i c el e v e la g r e e m e n t s l 0s e r v i c el e v e lo b j e c t s l s s e r v i c el e v e ls p e c i f i c a t i o n s ps e r v i c ep r o v i d e r s n m p t m f t m n t n a u m l x m l s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c o l t e l e m a n a g e m e n tf o r u m t e l e c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e n tn e t w o r k t e c h n o l o g yn e u t r a la r c h i t e c t u r e u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 5 5 公共对象请求代理体系 内容服务提供商 增强的电信运营图 图形用户界面 i n t e m e t 工程任务绍 网间协议 基于i p 的虚拟专用网 国际电信联盟 管理信息库 n e wg e n e r a t i o no p e r a t i o n s 新一代运行支持系统 开放系统互连 运行支持系统 每跳行为 服务质量 服务等级协定 服务等级目标 服务等级规格说明 服务提供商( 业务提供 商) 简单网管协议 电信管理论坛 电信管理网 技术无关体系结构 统一建模语言 可扩展标记语言 声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及耿得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中，1 i 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均己在沦文中作了明确的说明并表示了谢意。 q j 请学位论文t j 资制荇有小实之处，本人承扯一切相关责任。 本人签私： 互刁羞 h 期： 兰竺尘圭= 盟j 关于论文使用授权的晓明 学位论文作者完全1 广解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究小在校攻读学化期间沦文工作的知识产权啦位属北京邮电大学。学校有权保 留并向固家自关部门或机构送交论义的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位沦文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制于段保存、汇编学位沦文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保律j 论文注释：本学位论文属于保密存年解密后适用本授权书。非保密论 义注菜大套耋竽簟勰! ! ! 竺竺适黼譬羔轫丝l 导师签名：日期： 北京邮电人学砸p 究生学位论文 下一代互联刚计费参数表示j 计费方案 1 1 研究背景 第一章前言 当前的互联网计费主要采取的是基于网络接入的持续时间和基于网络通过 的流量两种方式进行计费。随着下一代网络技术、下一代网络管理系统的不断发 展，下一代网络对计费系统提出了新的要求。传统的根据时长和流量的计费方式 已经不能满足下一代网络服务的计费需求，一种新的，能够与服务质量( q o s ) 相关联的，能够根据业务的不同性质，不同服务等级以及实际实现的服务等级的 计费方案是下一代网络计费方法的新方向。 对于n g i 计费的新需求、新特点，n g i 计费系统应当具有两个能力，其一是 根据计费需求及时准确的获得基础计费数据，并且使用良好的记录格式加以表 达；其二是根据业务的不同和业务实际实现的服务质量等级的不同，收取适当的 费用。除此以外，计费系统还应当具有实时计费、个性化账单处理，策略指导的 计费功能实现等其他功能。 根据i t u t 的建议，不同的业务等级由不同的业务等级参数组区分。不同的 业务实现方式，本身也各自具有不同的业务描述参数组。两者结合起来，使得基 础的计费参数具有多种可能的描述方式。其次，由于计费参数多种来源也使得计 费参数记录更具多样性。与此同时，前述的根据业务等级协定和业务实际的质量 的计费，要求获得完备的、充分描述业务特征的计费参数组。同时，为了能够在 跨越多个网络的服务施用统一的计费方案，要求这些计费记录具有逻辑和信息格 式上的统一性。这样，计费系统底层可获取参数的多样性与计费系统上层逻辑所 要求的计费信息的一致性之间存在矛盾。因此，有必要对计费参数的收集、获取 方法加以研究，并在一个包含了计费记录所需基本信息的参数集的基础上设计通 用计费信息表示方法。这个问题不解决，计费系统上层逻辑就很难采用统一的计 费模型完成网络计费，也就失去了将计费服务从各种网络服务中独立出来提供单 独计费服务的意义。 另外，i t u t 给出了一组q o s 等级划分的建议标准，但是根据此标准划分的 q o s 等级表现为一组与服务无密切关系的具体参数取值范围，缺乏与具体的服务 之间的联系。而计费方案的设定则应与某一项具体的服务密切相关。在q o s 参 数、需计费的服务以及服务的实现质量等级之间，需要某种映射关系。这种映射 关系即是本文解决的另一个关键问题。 北京i | | | 电大学坝1 。训宄生学化论文下一代互联嘲计费参数表币与计费方案 1 2 国内外的研究背景 计费参数的收集、获耿与计费信息表示方法的研究虽然意义重大，但是国内 外的研究还都处于比较零散的阶段。国内基本上没有相关的研究，而国外的一些 工作组在这个领域内有一些针对具体问题的研究成果。欧洲的s u i s e 工作组，提 出了下i 一代互联网计费系统的框架和网络模型，m 3 i 工作组对计费服务和计费服 务供应商( b i l l i n gs e r v i c e p r o v i d e r ) 在服务价值链中的位置和作用提出了一定的 分析方法。i p d r 工作组，提出了一组计费记录信息格式的描述方法的建议。t m f 描述了在e t o m 模型中，f a b 核心功能中提出了b i l l i n g 功能端到端流程的功能 描述。 但是这些研究都各自侧重下一代网络计费系统、参数收集和表示方法的某个 具体方面，没有提出一个完整的、系统的参数获取与表示的解决方案。本文所研 究的下一代互联网讨4 费参数表示方法和支持q o s 的计费方案，旨在提出套系 统化、科学化、完整的方法论，并设计原型系统加以验证，为以后的下一代互联 网计费系统的研究提供理论和实践的支持与参考。 1 3 本文要解决的问题 本文主要研究下一代互联网计费系统计费参数采集与表示的方法和技术，主 要涉及以下内容： 下代互联网计费参数表示方法 1 。代互联网计费系统计费方案 本文在研究解决了这些问题后，设计原型系统加以验证。 1 4 本文结构 本论文共分为七章，第一章描述问题的背景和国内外研究现状；第二章简要 介绍相关的n g i 的特性和下一代互联网计费系统框架与关键技术的研究内容； 第三章在前一部研究背景的基础上，描述n g i 计费系统框架、功能模型和其他 相关问题；第四章在第三章所述的系统和功能模型框架基础上研究计费参数收集 和表示方法的相关问题；第五章研究面向业务的支持q o s 的计费方案的相关问 题。第六章设计并实现原型系统验证前两章提出的解决方案。在本文的第七章， 总结全文并提出论文中可进一步改进的地方。 北京邮也人学删h d 究生学位论义 下一代且联网计费参数表示l j 计费方案 1 5 研究生期间工作 笔者在研究生阶段参加了多个网络管理项目，对通信软件技术，尤其是网络 管理方面的相关技术有了一定的认识和理解。在进行项目的同时，根据项目的具 体背景，剥计费管理技术若干领域进行了较为深入的研究。总的来说，在攻读学 位期间的研究工作卡要包括以下几个： 联通长途传输网络管理系统，拓扑管理测试和使用手脂编写。测试v b 编写的联通k 途网络管理系统g u i 部分，检测拓扑管理各项功能是否完 备和f 确，并在测试基础上编写用户使用手册。 下一代互联网计费模型及其关键技术( 国家8 6 3 项目) ：学习下一代互联 网相关知识，学习e t o m ，s u i s e ，m 3 i ，i p d r 等组织的系列文档。研究计费 系统关键技术，撰写了相关的研究报告，包括下一代互联网计费关键 技术一计费参数收集和表示方法研究报告、下一代互联网计费关键技 术一计费方案研究报告。设计了原型系统加以实现和验证，负责原型系 统数掘采集子系统的需求分析和概要设计，完成模块划分，接口定义， 数据字典定义。完成子系统的部分模块的详细设计，并使用c # 代码开 发相关模块。并撰写论文面向业务的下一代互联网讨费系统体系模型 ( 2 0 0 4 年全国通信软件学术会议录取论文，论文集发表与北邮学报 2 0 0 4 年第六增刊上) 参与了公众无线局域网网络管理技术要求中网元管理接口技术要求 部分文稿的编制，学习w l a n 相关的8 0 2 1 1 系列文档，整理和翻译相 关m i b 。负责w l a n 认证和授权部分的标准的编写和m i b 的定义。 参与了支持q o s 管理的下一代互联网网络管理模型( 国家自然基金支持 项目) 项目的研究和开发，学习n g o s s 系列文档。使用c # 开发后台 处理流程和业务管理界面模块。 t d s c d m a 网络管理系统( 国家科技攻关计划) ，学习t d - s c d m a 相 关协议和标准，学习c d m a ，t d s c d m a ，w c d m a 网格管理标准，负 责t d s c d m a 网络管理系统拓扑管理部分的需求分析。 北京邮l u 人学硕1 研究生学位论文 下一代互联网计费参数表示l j 计费方案 2 1 n g i 的特点 第二章研究背景 下一代互联网( n g i ) 是以基于统计复用分组交换的数字通信技术为核 心技术的通信网。更确切的说，是以基于i p v 6 协议为基础的i p 分组的数字 通信技术为核心技术的通信网。其目的是实现更快( 高速网络传输) 、更大( i p v 6 ) 近乎无限的网络地址资源和更安全( 加入安全机制的下一代互联网体系) 的网络 服务。n g i 能够实现业务和承载分离，以满足多媒体业务的需要；同时实现采 用业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离的体系结构。以支持灵活有效的业 务创建、业务应用利业务管理功能，支持不同带宽的、实时的或非实时的各种媒 体业务使用，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展更 新的业务需求。此外，n g i 具有高安全和可信任性。并能够提供电信级的服务质 量保障。 总而言之，以i p v 6 为基础的n g i 提供了一种平台。它使得大量的、多样化 的终端更容易地接入互联网，网络资源的管理、分配和使用由运营者掌握， 运营者对网络有足够的控制力度。i p v 6 协议和其他的新技术，弥补了当前 因特网上i p v 4 不具备的服务质量保证、不能预留带宽和不能限制网络时延等缺 陷。n g i 增加了网络资源和网络服务的能力，又使得运营商很难对业务进行管理 和运营。如果不能合理的利用这些网络资源，随着将来不可预知的需求不断涌现， 当前互联网面临的种种问题仍旧会出现在n g ie 。因此需要在实现媒体通信端到 端的前提f 实现连接的可管理、可控制；另外，运营商还需要了解终端用户的状 态，系统需要具有一定的支持呈现状态( p r e s e n c e ) 的能力；而且，系统应能保 证终端通信时的安全性；系统也需要跟踪和记录终端互访的信息，并作为将来审 训和个性化用户服务的基础。而计费机制是解决这一问题的唯一可行方案。良好 的计费系统使得用户可根据自身需要，申请适合的网络资源；而网络服务提供商 可以获得服务使用的各种统计信息。 n g l 的这些新的特性为基于n g i 的计费系统提出了新的挑战。 1 )由于一次端到端的服务可能穿越多个异构的网络，因此针对这种条件 下的计费服务必须以承载的网络应用服务为基础。 2 )由于n g i 需要能够追踪服务信息，因此必须有某种方法收集和记录网 络中的服务访问信息，并使得这些信息能够以一种利于读取和分析的 状态保存起来。 北京邮电人学坝1 - 0 1 。究生学位论史 下一代互联刚汁费参数表示与计费方案 3 ) 应用服务的计费应当能够支持q o s 。反映出实际实现的服务质量与服 务费用之间的关系。 2 2 国内外研究与趋势 2 2 1 国外研究组织的成果与现状 1 ) e u r o p e a nc o m m i s s i o n 的a c t s ( a d v a n c e dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e s a n ds e r v i c e s ) 项目中的s u s i e 项目 此项目继承了a t m ，i p 和t i n a 的概念研究i p 服务中的计费问题。提出一 种分层概念的体系结构。每层任务实体执行单一的功能，由对应的策略实 体支持。s u s i e 项目中，各层实体使用不同的网络技术，如i p 技术，c o r b a ， s n m p ，r t f m 等。 2 ) e u r o p e a n5 ”1 f r a m e w o r ki n f o r m a t i o ns o c i e t yt e c h n o l o g i e s ( i s t ) 的 m 3 i 项目( m a r k e tm a n a g e dm u l t i s e r v i c ei n t e r n e t ) 。 它提供了不同的计费方式来提供不同水平的q o s 。此项目的目标是利用计 费机制来控制用户对网络有限资源的访问，从而提供系统的经济高效性。它 将计费分成三种机制：区分服务计费( d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c ec h a r g i n g ) 、 基于使用的计费( u s a g e b a s e dc h a r g i n g ) 和动态计费( d y n a m i cc h a r g i n g ) 。 在实际应用中，可以同时使用以上三种机制的一种或几种。区分服务计费是 对不同级别的业务收取不同的费用，体现了q o s 的概念。在这种机制下，对 用户应采用收取固定费用和基于使用的费用相结合，这样既反应了不同的服 务级别( 固定费用) ，又限制用户的过量需求，从而提供高质量的服务。基 于使用的计费在i n t e r n e t 环境中是综合考虑用户访问时间和数据容量两个 方面来收取费用。由于i n t e r n e t 是一种而向无连接的网络，很难引进类似 r s v p 那种预留资源的方式来保证整个业务的q o s 。动态计费主要考虑当争夺 资源h ? x , j 使用量的计费，主要反映网络出现拥塞的情况下，某个用户的数据 包对其他用户的数据包产生的负面影响 3 ) i e i f 的a a a 工作组的研究 由于r a d i u s ( r e m o t ea u t h e n t i c a t i o nd i a l i nu s e rs e r v i c e ) 服务目 前被广泛应用，所以考虑扩展其功能来加入对a c c o u n t i n g 的支持，工作 组a a a 即认证、授权和计费( a u t h e n t i c a t i o n 、a u t h o r i z a t i o n 和 a c c o u n ti n g ) ，主要对协议进行研究，最终它们决定采用d ia m e t e r 或c o p s 协议来实现a a a 功能，所以这些协议并不仅仅是针对计费( a c c o u n t i n g ) 来考虑的。而s n m p 在实现计费时比较合适，但不太适合其他两项用途， 北泉邮电大学坝u 究生学位沱文 下一代且联网计赞参数表示与计费方案 所以落选。但相信s n m p 在未来的计费功能中仍会扮演很重要的角色 4 ) 1f t f 的a a a a r c h 工作组的研究 该组致力于定义下一代a a a 的体系结构，增强目前i e t fa a a 组的授权 ( a u t h o r z a “( ) n ) 结构来加入对认证( a u t h e n t i c a t i o n ) 和计费 ( a c c o u n l i n g ) 两方面的支持。它们认为服务提供者的计费需求是才i 断变 化的，所以需要一种可定制的计费机制，而基于策略的计费可以考虑。 5 ) i e t f 的i n t s e r v 模型和d i f f s e r v 模型 i n t s e r v 模型基于r s v p ，它在数据流所经过的每一台路由器上提供一种 分配网络处理能力的方法，再与一些控制策略和队列规则相结合来提供对 o s 的支持。然而，它虽然提供了端到端 o s ，但其花费的开销太大，同 时由于i n t e r n e t 面向无连接，所以这种端到端q o s 并不能保证整个服务 的整体q o s 。而且由于是对每个数据流为其所流经的路由器内预约网络资 源，所以网络资源消耗过大。 d i f f s e r v 模型基于相互连接的管理域的概念( a d m i n i s t r a t i v ed o m a i n ) 。 在相邻的管理域之间协商一种双边服务级别协议( b i l a t e r a l s e r v i c e l e v e la g r e e m e n t ，s l a ) ，用它规定如何针对不同的流量提供不同的服务。 这样来，d i f f s e r v 结构在众多分离的管理域上面提供了端到端服务。 在每一个管理域中，有关资源管理和分配的操作被放到这个域的边缘去完 成，在域的入口点处，这些包按照p h b ( p e r h o pb e h a v i o r ) 来进行分类， 每一类包再由相应的业务轮廓( p r o f i l e ) 来判定各种发送和维护的策略。 简占之，d i f f e r v 模型具有支持端到端q o s ，基于流的服务质量管理，以 及占用网络资源少的特点，成为当前主要的q o s 模型。在d i f f e r v 模型中， 也在用户与核心网络之间应用r s v p ，完成资源协商和预留功能。 6 ) i p d r 研究组与i p d r 业务描述模板 该组织着重与因特网数据记录i p d r 的研究。i p d r 是与c d r 相对应的， 使用在因特网卜的计费数据表示方法。就好像i p d ro r g a n i z a t i o n ( i p d r o r g ) 的主编s t e v ec o t t o n 认为：“人们可不想要1 0 种不同的账 目，简单易用的单一账单才能体现真正的灵活性。”i p d r 的工作集中与 两点，第一是使用x m l 构建通用的业务描述模板，描述简单、充分的数 据格式i p d r 。第二是定义i p d r 重要接口的传输协议。本文的计费参数 表示方法很大程度上借鉴了i p d r 组织的研究成果。 2 , 2 2当前主要计费系统的基本模型 n g l 计费系统应分别继承了电信网计费和计算机网计费系统的特点。因此 北京邮b 人学坝f j 例究生学位论文 下1 代互联网计赞参数表示与计费方案 有必要了解此两个计费系统的基本模型利简单功能。本文即简述此问题。 2 2 2 1当前的电信网计费系统 电信计费是从用户使用电信业务开始，到用户最终完成缴费的全过程具体 可分为两个阶段，第一阶段为交换机计费，以电话为例，用户开始通话到通话结 束，交换机复式计次过程完成或交换机将主叫、被叫、通话时长、始话时间等实 时记录的过程；第二二阶段为后台计费账务处理，即把采集到的交换机记录的用户 呼叫信息经过预处理、过滤、划价、累计求和，形成用户账单，到最终完成缴费 并销账的过程。后台计费账务处理系统就是一般定义下的电信计费系统。 目前中国的电信计费系统使用的是“三级计费体制”。通过对此计费、结算 体制的研究可知电信计费系统未来发展的趋势是由分散处理模式向集中处 理模式演变，以利于整个电信计费系统从系统设计、技术实现、平台和开发工具 的选定、业务流程和管理模式等方面具有高度的统一性和规范性，能够非常灵敏 地响应市场变化，能够以统一的立场为用户提供服务。 电信系统计费模式的另一个发展方向是朝着个性化、多样化的客户服务方向 发展。今后的计费系统应能够向用户提供不同形式的客户账单、不同的缴费方式、 不同的费用查询方法、不同的缴费周期，甚至可以为用户提供定制电信计费服务。 此外，提高计费系统网间结算能力，并挖掘客户数据信息，突破原有的单纯 的算费、计i 怅收费的概念，正朝着充分利用计费数据为企业提供经营决策支持的 方向发展。 2 2 2 2当前计算机网络计费系统 目前主要使用的计算机网计费系统，仍然是传统上的基于批处理的计费系统 每月只收取统一的用户费用，是一种非实时的计费方式。则如下图所示一个产品 化的智能小区宽度计费系统的示意图即是一种普遍使用的接入计费模型。 图2 1 一个宽带计算机网计费系统示意圄 北京邮i u 人学倾训，生学位论文 下一代互联网计费参数表示。j 计费方案 图中的宽带小区网络通过出口路由器和宽带接入服务器统计出口流量，在认 证计费服务器卜完成计费功能。这样的网络计费模式，通常是按照用户的统计出 l 流量或使用时长计费，并带有一定的网络验证功能并支持多种支付手段。 但是，仅仪根据流量和时长计费有其固定弱点：根据时长不能合理的描述用 户对网络资源的占有情况。例如一个用户在看网页、正在读写e m a i l 、或进行某 些慢速的网络游戏时，此用户对网络资源的占用就极少：而当他下载文件或看 v o d 点播时，就较多地占用了网络的资源。可见描述用户的网络行为，还需要 考虑该用户对网络资源的占用的多少。根据出口流量计费还要考虑到用户使用的 服务不同，实际获得的服务等级不同而有所变化。仅仅记录通过的数据量而计算 费用，对于使用不同等级服务的用户而言是不尽公平的。而且，由于t c m p 固 有的特点，很难准确采集到用户实际使用的流量。广播机制，重发机制，和拥塞 处理机制都会影响基于流量计费的最终费用。使得用户看起来一样的服务具有明 显不同的计量费用。 另外，对于n g i 中的高级业务，例如：通过有线传送数据、v o i p 、数字有 线电视和视频点播业务是传统方式无法处理的。越来越多的宽带运营商开始尝试 应用实时用户管理和计费系统来支持新的计费结构，例如：多层次和基于使用量 的计费方式，以及新的经营模式。 2 3 n g i 计费系统的关键问题 总结前两节的内容可以看到，电信网和讲算机网向n q i 演进，其计费系统模 型应当能够向电信网计费一样准确的采集用户的网络使用信息，能够为客户提供 多元化，个性化的账务服务，支持n g n 上的各种新兴服务，具有服务针对性和 服务扩展性；同时也应当继承计算机网计费的实时计费，支持q o s ，计费与服务、 服务质量唯一相关的功能。同时，n g i 计费系统还需要提供用户数据信息挖掘的 能力。而在诸多的要点中，n g i 计费系统最关键的几个问题是： 下一代互联网计费参数收集和表示方法。对于计费系统上层逻辑采用集 中式处理，而底层的网络设备却具有极大的异构性，因此需要某种方法 把多元的网络底层数据采集上来，并使用某种统一而简便的表示方法传 递给上层处理逻辑。这就是计费参数收集和表示方法要研究的问题。此 问题在本文的第四章展开。 支持q o s 的计费方案。为了反映n g l 支持q o s 的特性，用户使用某种 网络应用服务的费用应当根据其实际接收到的服务质量和用户的满意程 度有关系。这种q o s 对计费的影响，称为支持q o s 的计费方案。针对此 问题的研究将在本文的第五章展丌。 北京邮电人学坝十州究生学位论殳下一代h 联网计费参数表示0 汁费方案 本文在解决了这两个关键问题后，设计原型系统验证这些关键问题的解决方 法的可行性。关于原型系统的问题，在本文的第六章叙述。 2 4 本章小结 本章主要介绍n g l 计费系统的研究背景。系统的介绍了n g i 的特点及其对 n g i 计费系统提出的新要求和新挑战。随后，引用国外工作组在n g i 计费问题 上的研究成果和解决办法。并简要介绍当前使用的电信网和宽带计算机计费系统 的模型和特点，及其不足之处。从中分析出其n g i 计费系统的特点，从而获得 n g i 计费系统所面临的一些关键问题。这些关键问题将是本论文的核心内容。 f 一代互联嘲计费参数表= j _ j ，汁费方t 粜 第三章下一代互联网计费系统框架 下1 弋互联网讣费系统以e t o m 流程框架为参考，实现策略指导实体功能， 计费功能层次化，计费系统实时处理用户业务使用的计费；提供友好的用户接口， 使得用户可以随时查询自己的费用情况，并且能够及时处理用户的问题申报。而 且，此计费系统能够支持多种业务的服务等级和服务等级实现的差别计费，并支 持一定的预付费业务。 3 1 下一代互联网计费系统的参数 要解决训费参数表示方法的问题，首先要了解计费系统的参数 i z 1 5 1 。这里所 说的计费参数，指的是描述业务使用的部分参数，表现业务与所使用资源之间的 对应关系。本节参考i t u t 和i e t f 相关工作组的研究成果，简要介绍根据业务 的特性分类的常见计费参数1 4 】。在后面的章节的计费参数表示方法、计费方案的 研究，以及原型系统的设计中，都以本节提到的参数集合为基础。这三类参数分 别是： 1 ) 业务标识参数：也称为基本属性参数。这些参数与业务使用的网络资源 以及最后的费用没有直接关系。它们的作用在于标识业务的种类，发起 者，使用的服务类型，承载的业务特性等。 2 1 、l p 务使用参数：描述、l k 务过程中使用的网络资源的情况。这些参数与最 终的费用直接相关，质量参数一起确定了用户的最终应支付费用。 3 1 业务质量参数：描述业务的传输质量，用于标识期望的业务服务等级以 及衡量实际获得的服务状况。此类参数与业务使用参数一起，构成了影 响用户应支付费用的因素。 3 2 下一代互联网计费系统框架模型 参考文献 1 8 中提出的基于策略的计费系统框架，如图3 - 1 所示，是a c t s 的s u s i e 项目工作的一部分，并且被e u r e s c o mp 9 0 6 工作组1 2 0 】、e t s i 2 1 】 和i e t f 2 2 1 接受。此框架模型也是本文使用的系统框架。 北京邮电大学颂1 3 1 究生学位沦文 下一代n 联网计费参数表示与计费方案 闰3 1 下一代互联网计费系统框架模型 与从横向看，计费系统框架可以分成五个层次，从下到上分别是测量 ( m e t e r i n g ) 、收集( c o l l e c t i n g ) 、记账( a c c o u n t i n g ) 、计费( c h a r g i n g ) 和 账务( b i l l i n g ) 。从纵向看，计费系统框架可以分成左右两个逻辑通道。 ( 1 ) 右侧的计费数据通道，包含右边“个数据处理实体，描述了计费数据 的处理流程 ( 2 ) 左侧的计费策略通道，包含左边1 _ _ 个策略实体，用来管理和设置计费 系统，尤其是控制与计费数据处理相关实体的行为。 这两个通道的进程方向相反，计费数据通道从下到上，而策略通道从上到下。 高层策略的需求引发低层策略的选择和执行，通过策略实体对数据处理实体的设 置，可以实现各层功能的配置。例如，如果计费层策略要求根据资源预留时间长 度计费，则记账层要求获得每次会话中的资源预留的时间长度、收集层要求记录 源预留时间长度对应参数的值，而测量层必须具体测量这些参数值。 计费数据通道各层实体的功能根据同层的策略实体定义的策略参配置。从抽 象意义卜来说，这五层实体的功能从下到上依次是： 测量层：位于与e t o m 中的网络层。面向具体的物理网络，监测通信流，追 踪和 【；j l 录资源的使用情况。测量层策略实体决定要观测的通信流的特性参数。通 信流的持续时间也由测量点记录。 收集层：位于e t o m 模型中的网络层。收集层实体提取测量层实体( 测量点) 提供的数据，并将计费关联数据收集在一起，经过一定的规格化处理后上报到记 账层实体。本层实体从多个测量点获得数据，并支持用户漫游，多播等情况。因 为需要和多个测量点交互，本层对于标准化数据交换格式和传输协议有较高的要 求。需访问的测量点，收集的数据类型以及收集的频率等由本层的策略实体确定。 记账层：位于服务与网络层之间，是网络资源与服务之间的过渡。这一层的 功能实体合并从多个收集层实体( 收集点) 获得的计费信息。这些信息可能来自 北京邮电人学碗卜研究生学位沦文 下一代互联刚计费参数表示与计费方案 同一个服务提供商区域或从来自其他的服务提供商区域。并根据这些信息创建网 络计费数据集或数掘记录传递给计费层实体核算价格。 计费层：位于e t o m 模型的服务层，处理与服务有关的计算而与具体的网络 资源没有直接关系。本层实体根据指定的计费和定价模板，将服务使用的资源数 据转化为相应的会话计费数据。也就是说，本层的基本功能是使用一组已定义的 计费公式将技术价值( 如测定的预倒和消费的资源) 转化为服务的货币价值。 账务层：位于e t o m 模型的客户关系层。它面向客户处理账务，解决计费服 务与客户之间的关系问题。账务层实体将一。个特定客户一个时间段( 如一个月， 或其他时间荦元) 内使用服务的计费信息组织在一起。这些费用加上应交纳的固 定费用和可能的折扣与优惠后生成面向客户的账单。这里反映出计费系统面向客 户的个性化和多样化的服务能力，可以通过账务层策略指定针对不同客户的账务 处理细节。同时，账务层也受理客户对于账单提出的查询，和问题处理服务。 不是所有的计费系统都必须包含本框架的所有组件。例如，一个只提供种 服务的服务提供商，如果按照统一费率来收费，只需要实现账务的功能。另一方 面，剥于n g i 上的一个提供多种服务的服务提供商的外包计费服务则需要实现 基于策略的体系结构，以允许对不同的服务或客户采用不同的计费方案。 3 3n g i 计费系统功能模型 前一节所述的n g i 计费系统框架模型结合计费系统的其他关键要素构成了 本文依托的计费系统功能模型如图3 2 所示： 图3 - 2 n g i 计费系统功能模型 北京邮l b 人学坝叫究生学位论史 下一代互联网计费参数表示打 费方案 其各个功能实体功能与框架模型一一对应。其具体的功能实现从下到上的顺 序描述： 3 3 1测量层 测量层的测量对象是i n t e r n e t 上的数据流( d a t af l o w ) ，或者称为流( f l o w ) ， e t s i 建议| 2 l i 和i t u t 建议y 1 5 4 l 口引都给出了相应的流定义。由于互联网上的 数据是以分组