孫 兵

(華為技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210012)

在寬帶接入發(fā)展初期，運(yùn)營(yíng)商為了促進(jìn)用戶量增加，大多采用粗放式運(yùn)營(yíng)模式，即不斷擴(kuò)建新網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過宣傳高帶寬來(lái)吸引用戶。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)環(huán)境的發(fā)展變化，傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式給運(yùn)營(yíng)商帶了很多難題：

(1)寬帶需求的增加，要求在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上增加投入，投入持續(xù)增長(zhǎng)，但收入?yún)s增長(zhǎng)緩慢，投入產(chǎn)出比下降。如何提高投入產(chǎn)出比和提升每用戶平均收入(Average Revenue Per User，ARPU)的問題。

(2)在長(zhǎng)途Internet與本地網(wǎng)分開部署的地區(qū)，本地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要租用長(zhǎng)途網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商昂貴的出口線路來(lái)連接到Internet，本地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要向長(zhǎng)途網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商結(jié)算昂貴的Internet外網(wǎng)訪問流量費(fèi)用。Internet外網(wǎng)流量費(fèi)用與內(nèi)網(wǎng)流量費(fèi)用差異很大，如何將用戶的內(nèi)外網(wǎng)流量區(qū)分開來(lái)，并按照不同的費(fèi)率級(jí)別計(jì)費(fèi)，保證本地運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)收入的問題。

(3)運(yùn)營(yíng)商需要按照用戶訪問不同的業(yè)務(wù)服務(wù)器的流量進(jìn)行區(qū)別計(jì)費(fèi)，例如，用戶訪問本地運(yùn)營(yíng)商的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center，IDC)、本地網(wǎng)游戲網(wǎng)站等的流量分別統(tǒng)計(jì)，采用不同的費(fèi)率進(jìn)行計(jì)費(fèi)。如何實(shí)現(xiàn)客戶的此類精細(xì)化運(yùn)營(yíng)需求的問題[1]。

(4)運(yùn)營(yíng)商需要對(duì)用戶訪問本地網(wǎng)各類業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、用戶訪問Internet網(wǎng)絡(luò)的帶寬做控制，實(shí)現(xiàn)基于不同業(yè)務(wù)帶寬的差異化服務(wù)，識(shí)別高、中、低端用戶，避免少量低端用戶占有了大量的帶寬。如何細(xì)分此類客戶需求的問題。

(5)有些運(yùn)營(yíng)商采用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(Internet Service Provider，ISP)業(yè)務(wù)批發(fā)的方式，其國(guó)內(nèi)、國(guó)外流量的費(fèi)率一般是不同的，而且流量可能經(jīng)過不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商(Network Service Provider，NSP)，如何解決流量流經(jīng)不同NSP時(shí)的利益分配的問題。

針對(duì)上述業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀主要是圍繞網(wǎng)卡抓包(Pcap)、網(wǎng)流分析(NetFlow)兩種方案。網(wǎng)卡抓包方案一般用于服務(wù)器或客戶端主機(jī)上，網(wǎng)流分析方案則用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。本文描述的用戶認(rèn)證網(wǎng)關(guān)精細(xì)化計(jì)費(fèi)塊功能是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上部署，傳統(tǒng)網(wǎng)流分析(NetFlow)受限于性能問題，一般需進(jìn)行報(bào)文采樣(至少5∶1以上采樣比)，不能逐包1∶1分析用戶所有業(yè)務(wù)報(bào)文，因此精度無(wú)法支持按照用戶的精細(xì)化流量分類計(jì)費(fèi)要求。為了解決此問題，本文分析研究的基于IP網(wǎng)段的計(jì)費(fèi)和控制技術(shù)方案，可以很好地滿足上述客戶場(chǎng)景的需求。

1 基于IP網(wǎng)段的業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)及控制方案概述

在寬帶運(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)型的背景下，基于IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)和控制方案將協(xié)助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)IP承載網(wǎng)按照目的IP網(wǎng)段來(lái)區(qū)分業(yè)務(wù)、分別計(jì)費(fèi)的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)功能[2]。該方案通過用戶接入認(rèn)證網(wǎng)關(guān)設(shè)備和AAA Server，Billing計(jì)費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行配合實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，接受策略服務(wù)器Policy Server資源策略控制系統(tǒng)對(duì)基于IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)策略的控制，在運(yùn)營(yíng)商寬帶運(yùn)營(yíng)中完成如下功能：

(1)按目的IP地址/目的IP網(wǎng)段區(qū)分不同的業(yè)務(wù)類型，實(shí)現(xiàn)用戶不同業(yè)務(wù)類型的流量統(tǒng)計(jì)。

(2)每種業(yè)務(wù)類型可以對(duì)應(yīng)一種計(jì)費(fèi)費(fèi)率級(jí)別，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)計(jì)費(fèi)功能，滿足本地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和Internet長(zhǎng)途網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的費(fèi)用結(jié)算、業(yè)務(wù)增值等需求。

(3)針對(duì)用戶訪問不同的IP地址網(wǎng)段分別進(jìn)行不同的帶寬控制，設(shè)計(jì)適合不同級(jí)別用戶(如金、銀、銅用戶)的不同業(yè)務(wù)帶寬需求的靈活組合套餐，便于運(yùn)營(yíng)商細(xì)分用戶市場(chǎng)，利用有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進(jìn)行差異化運(yùn)營(yíng)和服務(wù)。

(4)接入用戶自助服務(wù)，接入用戶登錄Portal業(yè)務(wù)定制Web頁(yè)面，根據(jù)自己的需要自助選購(gòu)，激活/去激活各種IP網(wǎng)段增值業(yè)務(wù)策略，降低運(yùn)營(yíng)商運(yùn)維成本。

(5)開放的架構(gòu)、開放的接口，采用開放的架構(gòu)和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)接口，組網(wǎng)靈活，與AAA服務(wù)器、計(jì)費(fèi)服務(wù)器、策略服務(wù)器對(duì)接簡(jiǎn)單。

2 基于IP網(wǎng)段的業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)及控制方案概述方案原理

2.1 IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)和控制業(yè)務(wù)流程：靜態(tài)策略

IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)靜態(tài)策略是指業(yè)務(wù)帶寬控制策略是在用戶上線時(shí)，從用戶網(wǎng)關(guān)設(shè)備本地配置文件中獲取，或者由AAA Server從用戶認(rèn)證響應(yīng)中下發(fā)。靜態(tài)控制策略的主要業(yè)務(wù)流步驟。

(1)用戶向網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)起上線請(qǐng)求，網(wǎng)關(guān)發(fā)送用戶認(rèn)證請(qǐng)求至AAA Server。

(2)AAA Server回應(yīng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備用戶認(rèn)證成功消息，消息中攜帶目的網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)策略名稱(用戶網(wǎng)關(guān)進(jìn)行用戶業(yè)務(wù)做帶寬控制和QOS策略)，如果認(rèn)證消息中未攜帶業(yè)務(wù)策略名稱，用戶網(wǎng)關(guān)則通過本地配置來(lái)獲取策略。

(3)用戶網(wǎng)關(guān)響應(yīng)用戶上線成功通知，并向AAA Server發(fā)起用戶基本業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)開始過程。

(4)網(wǎng)關(guān)設(shè)備根據(jù)用戶訪問目的地址網(wǎng)段，定義不同的費(fèi)率，并進(jìn)行相應(yīng)的流量統(tǒng)計(jì)。

(5)用戶網(wǎng)關(guān)根據(jù)AAA Server下發(fā)或本地配置的目的網(wǎng)段業(yè)務(wù)策略，對(duì)用戶訪問目的地址網(wǎng)段的流量進(jìn)行帶寬控制。

(6)用戶網(wǎng)關(guān)循環(huán)將各個(gè)費(fèi)率級(jí)別的IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)請(qǐng)求報(bào)文(攜帶用戶名、費(fèi)率級(jí)別、計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)策略名、用戶流量信息)發(fā)送給AAA Server，AAA Server回應(yīng)計(jì)費(fèi)響應(yīng)信息[3]。

(7)AAA Server記錄目的IP網(wǎng)段的話單文件，并通過FTP文件傳輸?shù)仁侄螌DR話單文件傳送給Billing計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。

(8)Billing計(jì)費(fèi)系統(tǒng)根據(jù)CDR話單文件中的用戶名、費(fèi)率級(jí)別、計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)策略名和預(yù)先配置的費(fèi)率轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行批價(jià)、計(jì)費(fèi)和結(jié)算操作。

2.2 IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)和控制業(yè)務(wù)流程：動(dòng)態(tài)策略

IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)策略是用戶上線后，通過PolicyServer或AAA Server，在線向網(wǎng)關(guān)設(shè)備下發(fā)修改用戶的業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)策略。

用戶網(wǎng)關(guān)通過計(jì)費(fèi)策略配置各種IP網(wǎng)段訪問業(yè)務(wù)的上下行流量帶寬限制信息，用戶上線認(rèn)證時(shí)，可通過AAA Server下發(fā)或網(wǎng)關(guān)設(shè)備本地配置用戶初始的計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)策略，在用戶上線后正常使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)過程中，根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需要，允許在線動(dòng)態(tài)修改用戶的IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)策略，例如，動(dòng)態(tài)修改用戶的IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)帶寬級(jí)別[4]。通過AAA Server動(dòng)態(tài)修改IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)策略的流程：

(1)用戶上線成功，通過AAA Server下發(fā)(或網(wǎng)關(guān)設(shè)備本地配置)獲取初始IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)策略。

(2)用戶根據(jù)初始業(yè)務(wù)策略進(jìn)行IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)、計(jì)費(fèi)和帶寬控制。

(3)運(yùn)營(yíng)商通過AAA Server下發(fā)COA參數(shù)修改用戶的IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)控制業(yè)務(wù)參數(shù)(如帶寬控制參數(shù))對(duì)用戶業(yè)務(wù)策略進(jìn)行修改。

(4)用戶網(wǎng)關(guān)設(shè)備按照新的策略對(duì)IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬控制和計(jì)費(fèi)，并向AAA Server發(fā)送IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)報(bào)文(每個(gè)IP網(wǎng)段費(fèi)率級(jí)別發(fā)送一次實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)報(bào)文)、攜帶用戶名、IP網(wǎng)段費(fèi)率級(jí)別、修改后的業(yè)務(wù)策略等內(nèi)容。

(5)AAA Server按照MSCG發(fā)來(lái)的IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)等信息生成CDR話單，并傳送到Billing系統(tǒng)，按照新的業(yè)務(wù)策略對(duì)用戶進(jìn)行批價(jià)計(jì)費(fèi)。

3 本方案與傳統(tǒng)方案的比較

傳統(tǒng)基于NetFlow進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì)分析的方案存在如下問題：

(1)流量統(tǒng)計(jì)精確性和性能問題。NetFlow部署分為兩個(gè)模式：逐包模式和采用模式，逐包模式對(duì)每個(gè)報(bào)文均要進(jìn)行處理，采樣模式則配置一定的采樣間隔頻率，采樣頻率內(nèi)只處理一個(gè)報(bào)文。隨著用戶帶寬增加，用戶訪問記錄成為海量數(shù)據(jù)，若逐處理報(bào)文統(tǒng)計(jì)則會(huì)大大影響設(shè)備運(yùn)行性能，若間隔采樣處理則信息又有失真。因此，實(shí)際應(yīng)用中，NetFlow只適合網(wǎng)間流量計(jì)費(fèi)結(jié)算，不適合對(duì)單個(gè)具體用戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

(2)NetFlow方案對(duì)計(jì)費(fèi)Billing系統(tǒng)要求高、效率低、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，不適合對(duì)用戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)。實(shí)際情況、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)很難配合、使用NetFlow對(duì)用戶按流量計(jì)費(fèi)。

IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)方案通過區(qū)分和統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶訪問不同目的網(wǎng)絡(luò)的流量，計(jì)費(fèi)Billing系統(tǒng)只需要按不同目的網(wǎng)絡(luò)流量，乘以不同級(jí)別費(fèi)率做簡(jiǎn)單計(jì)算即可，對(duì)用戶網(wǎng)關(guān)的處理性能沒有負(fù)面影響，Billing系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、處理效率高，同時(shí)，支持按時(shí)長(zhǎng)、流量/不同網(wǎng)絡(luò)流量差異化、包月等靈活的計(jì)費(fèi)方式[5]。

4 業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

4.1 按目的網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)

很多地區(qū)Internet和電信網(wǎng)建網(wǎng)采用本地網(wǎng)與長(zhǎng)途網(wǎng)分開運(yùn)營(yíng)模式，可通過目的IP地址網(wǎng)段來(lái)區(qū)分本地內(nèi)網(wǎng)和Internet外網(wǎng)，本地運(yùn)營(yíng)商需要租用長(zhǎng)途運(yùn)營(yíng)商的出口線路以便連接到國(guó)際Internet網(wǎng)絡(luò)，出口線路的租用費(fèi)用一般非常昂貴，通過按目的地址計(jì)費(fèi)的方式，運(yùn)營(yíng)商可以把用戶訪問Internet外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)的流量分開統(tǒng)計(jì)，采用不同的計(jì)費(fèi)費(fèi)率，其中，Internet外網(wǎng)流量費(fèi)率較高，內(nèi)網(wǎng)流量費(fèi)率較低[6]。本地運(yùn)營(yíng)商可以把租用的長(zhǎng)途運(yùn)營(yíng)出口線路的昂貴費(fèi)用，合理地分?jǐn)偨o入網(wǎng)用戶。此外，根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需要，計(jì)費(fèi)層次可以擴(kuò)展成市內(nèi)、省內(nèi)、國(guó)內(nèi)、國(guó)際，從而實(shí)現(xiàn)更加具有差異化的計(jì)費(fèi)策略。

4.2 按實(shí)際業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)

實(shí)際Internet互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)或電信級(jí)業(yè)務(wù)部署中，不同的業(yè)務(wù)服務(wù)器分別處于不同的網(wǎng)絡(luò)中，通過用戶訪問的目的IP地址網(wǎng)段，可以區(qū)分業(yè)務(wù)，用戶訪問和使用業(yè)務(wù)的計(jì)費(fèi)費(fèi)率可各不相同，常用的兩種業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式如下：

(1)按目的IP地址區(qū)分業(yè)務(wù)內(nèi)容的運(yùn)營(yíng)模式。當(dāng)前，Internet上提供的內(nèi)容日新月異，但不同的內(nèi)容制作成本是有差異的，運(yùn)營(yíng)商需要根據(jù)用戶使用的不同內(nèi)容服務(wù)，進(jìn)行差異化計(jì)費(fèi)。運(yùn)營(yíng)商通過把VOD，F(xiàn)TP，Game等內(nèi)容分散在不同的內(nèi)容服務(wù)器上，用戶網(wǎng)關(guān)需要根據(jù)不同業(yè)務(wù)的內(nèi)容服務(wù)器所在網(wǎng)段區(qū)分業(yè)務(wù)，當(dāng)用戶訪問服務(wù)器IP地址進(jìn)行業(yè)務(wù)使用時(shí)，產(chǎn)生的流量被統(tǒng)計(jì)到對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)級(jí)別上，用戶網(wǎng)關(guān)設(shè)備再將這些內(nèi)容訪問流量信息和費(fèi)率級(jí)別上報(bào)至AAA服務(wù)器，后臺(tái)計(jì)費(fèi)Billing系統(tǒng)根據(jù)不同內(nèi)容業(yè)務(wù)的費(fèi)率計(jì)算出用戶最終的綜合費(fèi)用[7]。

(2)多服務(wù)商協(xié)同運(yùn)營(yíng)模式。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)SP本身不提供內(nèi)容服務(wù)，內(nèi)容由各個(gè)業(yè)務(wù)服務(wù)商ASP提供。在用戶網(wǎng)關(guān)根據(jù)每個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)商ASP配置一種業(yè)務(wù)類型，并把ASP提供業(yè)務(wù)的服務(wù)器IP地址段和業(yè)務(wù)類型綁定，用戶訪問ASP服務(wù)內(nèi)容時(shí)，將用戶報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)到不同的業(yè)務(wù)類型中、并對(duì)應(yīng)不同的計(jì)費(fèi)費(fèi)率級(jí)別。用戶網(wǎng)關(guān)設(shè)備按照目的IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)的方式，將用戶訪問每個(gè)ASP服務(wù)的流量單獨(dú)統(tǒng)計(jì)出來(lái)，這樣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)SP可根據(jù)ASP映射的費(fèi)率級(jí)別分別計(jì)算用戶的總費(fèi)用。然后，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)SP再與各個(gè)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)ASP按照費(fèi)率約定進(jìn)行收益分成和分享，可保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)SP的收益，不被透明化和管道化。

5 結(jié)語(yǔ)

為了保證IP網(wǎng)段計(jì)費(fèi)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，用戶網(wǎng)關(guān)支持實(shí)時(shí)發(fā)送計(jì)費(fèi)信息報(bào)文至AAA Server，發(fā)送間隔時(shí)間可配置，避免周期性循環(huán)發(fā)送所有費(fèi)率級(jí)別的IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)，給AAA Server處理性能帶來(lái)沖擊和影響。網(wǎng)關(guān)設(shè)備在發(fā)送IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)，計(jì)費(fèi)報(bào)文是對(duì)各個(gè)費(fèi)率級(jí)別代表的業(yè)務(wù)流量增量做判斷，如果在實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)有IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)增量流量產(chǎn)生，則發(fā)送該級(jí)別的實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)報(bào)文至AAA Server。否則，在實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)如果沒有增量流量產(chǎn)生，則說明用戶沒有訪問該IP網(wǎng)段的新的業(yè)務(wù)流，不需更新計(jì)費(fèi)信息。實(shí)際應(yīng)用中，用戶一般同時(shí)訪問IP網(wǎng)段的數(shù)量不是太多，在用戶網(wǎng)關(guān)上開啟實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)功能，只對(duì)在實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)間隔周期內(nèi)有業(yè)務(wù)流量增量的IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)，發(fā)送計(jì)費(fèi)報(bào)文給AAA Server，既保證IP網(wǎng)段業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，又不對(duì)AAA Server的處理性能帶來(lái)較大挑戰(zhàn)和影響，為本文基于IP網(wǎng)段的計(jì)費(fèi)控制方案實(shí)際部署和應(yīng)用效果進(jìn)行保駕護(hù)航。

本文方案的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商基于IP網(wǎng)絡(luò)承載用戶電信級(jí)業(yè)務(wù)的精細(xì)化、差異化運(yùn)營(yíng)，本地和長(zhǎng)途網(wǎng)間費(fèi)用計(jì)算、IP網(wǎng)絡(luò)承載多應(yīng)用服務(wù)的有差別計(jì)費(fèi)，協(xié)助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)價(jià)值，避免運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)被各種承載業(yè)務(wù)和應(yīng)用透明化管道化后的利益損失。