1、IP电话计费与综合营帐系统的设计曹昌丰 范平志（西南交通大学移动通信研究所，四川 成都 610031）摘要：本文论述了一个 IP 电话计费与综合营帐系统设计，主要阐述了该计费系统的整体结构、系统可靠性、用户认证协议与过程、计费过程、帐务处理、报表处理、 结算处理和用户自服务等设计思想。关键词：IP 电话 认证 计费 帐务IPT Billing and Integrated Accounting System DesignChangfeng Cao Pingzhi Fan(Institute of Mobile Communications, Southwest Jiaotong Univers
2、ity, Chengdu 610031, China)Abstract: This paper presents an IPT billing and integrated accounting system design ,mainly focusing on the architecture, reliability, user authentication , billing process, accounting、reporting、settlement and customer care etc. Key words: IPT, Authentication, Billing, Ac
3、counting 1.引言随着网络带宽及语音传输质量的不断改善， IP 电话凭借其成本低和 传输速度快两大优势已成为传统电话的主要竞争对手。 虽然就通话质量来说 ，IP 电话与传统电话之间尚有一段距离，但是其传输成本对一般消 费者和企业用户具有相当大的吸引力。各个电信运营商利用 IP 电话业务作为对公众长途网的业务补充、提高自身服务水平、 扩大自身用户群。作为 IP电话业务的关键部分, 一个高性能的 IP 电话计费与综合营帐 系统， 对 Internet 时代的运营商来说，能够大幅降低营运成本、提升服务质量和管理水平，轻松面对 WTO 的挑战。本文 设计了一个大型 IP 电话计费与综合营帐系统
4、，重点 阐述了该系 统的整体结构、可靠性 设计、认证、计费过程、用户管理、帐务管理、用户自服务等等，并对系统现状进行了分析，提出了改进的思想和方法。2.系统概况本系统采用集中的认证/计费 方式，同 时管理预付费和后付费用户，对于业务的管理等应用采用基于 WEB 方式的分布应用方式。计费软件平台为美国 PORTAL 公司的 Infranet 客户管理及计费系统，硬件平台主要以 SUN E450 服务器为主，数据库系统为 ORACLE 8i,存储备份采用 SAN 结构，选用美国 VERITAS 公司的系列存储备份软件。Infranet 客户管理及计费系统1主要包括：Infranet 应用层客户工具
5、、Infranet 计费平台、可选的系统管理器、丰富的 API 和使用者定制工具。 Infranet 客户工具主要包括一些应用层的管理工具。Infranet 计费平台主要 为运行在 SERVER 端的 软件，包括 CM（connection manager）和 DM(data manager)，所有客户应用系统部分通过 CM 系统进程建立与 Infranet 的连接。CM 主要负责用户认证和业务计费处理， DM 进行计费 数据写入数据库前的格式转换。可选的系统管理器：一些具体业务计费系统管理器，运行在 Infranet CM 平台上，其中 IP 电话管理器负责对 IP 电话进行认证与计费。下
6、图为 Infranet 分层的计费结构体系：硬件平台选用三台 SUN E450 作为 CM 模块的认证/计费服务器，三台 SUN E450 作为DM 数据格式转换服务器。数据库服务器为两台 SUN F4800，主备方式工作，通过心跳线相互监控运行状态。对外 WEB 服务器、内部管理 WEB 服务 器和系统备份管理服务器各为一台 SUN E250，帐务系统为一台 SUN E450。磁 盘阵列为 Sun T3 全光纤存储盘阵，磁带库为Sun StorEdge L20 磁带库。3.网络结构系统整体网络结构如下图所示：Si InterSi Si Si Router 120Cisco 6509Netsc
7、ren 10FCisco 294数 据 格 式 转 换 服 务 器认 证 /计 费 服 务 器 WEBServWebSrve（ 内 部 管 理 ）磁 盘 阵 列 磁 带 库 心 跳 线业 务 数 据备 份 服 务 器Si Si 帐 务 服 务 器数 据 库 服 务 器ChecpointFirwal -1光 纤 交 换 机Cisco 294内部认证计费区外部公共区内部帐务数据区图二 系统网络结构本设计方案将所有服务器、数据 库及网络设备，以二道防火墙分隔为三个区域：(1).外部公共区：为 Internet 或者其它 IP 电话接入网。(2).内部认证/计费区：放置计费系统的认证/ 计费服务器及对
8、外的 WEB 服务器。应用层业务处理层（CM）对象层（DM）数据层（DB）图一 系统软件层次结构(3).内部数据/帐务区：放置数据库服务器、帐务服务器及内部管理、磁盘阵列及存储备份设备。第一级防火墙用来区隔外部网络与内部认证计费区，本 级 防火墙选用硬件防火墙Netscreen 100F，内部放置局域网交 换机 Cisco 2924，本局域网交换机连接计费系统的三台认证/计费服务器和三台数据格式 转换服务器、用 户查询的 WEB 服务器。 认证/计费服务器上安装 Infranet CM 模块和 IPT Manager,负责用户接入的认证 和计费。数据格式 转换服务器安装 Infranet DM
9、 模块，对计费数据进行格式转换。第二级防火墙用来分隔内部认证/计费区与内部数据/ 帐务 区，由于内部帐务区放置数据库服务器、帐务服务器、内部管理服 务器及关键性的用户数据，因此安全性要求相对比较高，所以选用可以根据需求进行灵活性安全规则配置的软件防火墙 Checkpoint Firewall 1。软件防火墙安装在两台 SUN E250 上， 这两台服务器同时安装 Stonebeat Fullcluster 负载均衡软件实现负载均衡。内部认证/计费区放置局域网交 换机 Cisco 2924,该交换机连接数据库服务器、磁盘阵列、内部管理 WEB 服务 器、 帐务服务器、网络打印机等重要设备。4系统
10、可靠性设计Radius 认证服务器是很关键的 设备，一旦 该服务器运转出现故障，所有用户将不能拨打IP 电话 ，在设计中我们采用 3 台服 务器作为认证/ 计费服务 器（CM），将各个 IP 网关分别指向这 3 台认证服务器，这 3 台 认证 服务器同时工作，当其中的一台出现故障的时候，接入服务器自动探测到故障（需要进行相关配置），并将认证请求 转发给其余的认证/ 计费服务器，确保认证请求得到及时处理。 3 台 认证/ 计费服务器（CM）与 3 台格式转换服务器（DM ）在同一网段，这 3 台格式转换服务 器也同 时工作，当其中一台出现故障的时候，上层的认证/计费服务器（CM）自动探测到故障，
11、并将请求交给下层的其它 DM 进行处理。中心数据库系统采用 HA 方式实现系统备份，主、备数据库服务器共享一台磁盘阵列，采用 RAID 0+1 技术对磁盘 数据进行保护。通过心跳协议相互监控运行状态。当主数据库运行故障，可及时切换到备用服 务器，反之亦然。保 证了数据库系统的可靠性。本方案选用 LAN-free 的备份方法确保关 键数据可靠性，这种备份方式最大的优点在于备份时备份的数据流都传输在 SAN 上，不占用业务网段的带宽，不会影响客户的应用2。SUN、 Oracle 数据库系统中的每台数据 库服务器通过 FC 光纤通道和磁带库系统连接。所有的业务数据通过 FC 光纤通道直接 备份到磁带
12、库系统中。在每台数据库服务器上我们利用Veritas DataBase HA for Oracle，可以实现在线数据保护、数据库备份、数据灾难切换等功能。备份策略：每月在帐务月结帐之后做一次全备份；每周在访问量比较小的时候做一次差分备份；每天对主数据库数据做一次增量备份；每次主数据库数据做大调整后(比如批量开户等)立即做一次全备份；系统做 过变更计费策略等改动后，主数据库数据立刻做一次全备份。5用户类型本 IP 电话计费与综合营帐系统可以支持卡用户、主叫用 户 和基于 E1 的大客户，其中卡用户又可分为 A、B、C 三类。 （1）A 类卡：无面值，有密码、有帐号、允 许多个连接、支持信用控制、
13、实时断线、按月后付。 （2）B 类卡：同 A 类卡基本类似，只是不支持信用控制，可以续费，同时只允许一个连接。 （3）C 类卡：有面值、有密码、有 帐 号、不充 值，有一定的有效期，只允许一个连接，实时断线。 （4）主叫后付用户：用户拥有帐号，话费记帐，只允许 1 个连接、支持信用控制、实时断线。 （5）E1 大客户：电话线直接连入 IP 网关中，拨打专用号码接入 IP 电话系统， 话费记帐。 6认证、计费过程（1）认证协议采用 RADIUS（远程授权接入用户服务）协议，由网关收集用户信息后，网关作为RADIUS Client(RADIUS 客 户端) 与认证中心设置的 RADIUS Serv
14、er(CM 上的 IPT Manager)进行交互完成用 户的身份 认证3。（2） 认证过程与用户类型相对应，认证方式分 为卡用户认证和主叫用户认证 ，E1 大用户不需要认证。卡用户的认证过程如下：a、 用户输入卡号和密 码,PSTN 交换机根据接入号将卡号和密 码转交本地接入网关。B、 网关使用 RADIUS 协议向认证中心(RADIUS Server)传送用户信息。c、Radius Server 根据卡号向 Database server 请求该卡号的详细信息（包括密码）。d、 Database Server 将用户信息返回 给 Radius Server。e、 Radius Server
15、 根据网关送来的用户信息和从数据库读取的信息判断该用户是否具有接入资格，并将结果返回给 接入网关。接入网关根据返回的认证结果决定是否接入。主叫用户的认证过程基本同卡用户（3）计费过程计费过程可分为以下四步：a、当用户身份 认证通过以后，主叫网关向关守发送呼叫请 求，关守根据被叫号 码确定被叫网关，并将被叫网关 IP 地址回送 给主叫网关，主叫网关向被叫网关发送呼叫请求。b、被叫网关收到呼叫请求后通 过本地 PSTN 交换机呼叫被叫电话，当主叫网关 检测到通话过程真正开始以后，主叫网关向计费中心发送计费 开始包， 计费开始包里主要包括主叫帐号、主叫网关 IP 地址、主叫电话号码、被叫电话号码、被
16、叫网关 IP 地址、本次通话开始时间、本次通话标识等信息。c、当主叫网关或者被叫网关 检测到通话结束时，主叫或者被叫网关向计费中心发送计费结束包，计费结束包里主要包括通 话结束时间等。d、这些计费开始包和计费结束包形成原始 计量清单， Infranet 计费模块依据用户资料和资费政策标准（含优惠规则）， 对采集模块传输过来的原始 计量清单进行清单级匹价处理，生成计费清单，并将该过程产 生的计费清单提供给帐务模 块与结算模块使用4。7计费管理及用户管理一个好的计费系统应该提供灵活的用户注册、用 户管理功能，完成用户的开户、销户、锁户、用户信息的录入、用户信息查询等。本方案在选用 Infranet
17、 平台上的客户管理工具来实现计费管理与用户管理。内部管理服务器上安装以下 Infranet 客户管理工具：Infranet Administrator:最基本的帐号管理工具，管理员用它可以创建，查询和修改个人用户帐号。Infranet Pricing Tool:价格工具，用来生成和修改价格表和业务规则。价格表中 详细描述定义了每项服务的费用以及如何进行费用计算。Infranet Payment Tool:一个可以 进行客户费用支付的工针对后付费用户。Infranet Bulk Account Generator：批量用户生成工具，可以用来批量生成预付款用户。用户自服务系统主要是为用户提供自管理
18、和信息查询的系统，该系统支持 WEB 方式实现用户自管理。系统提供用户 服务的各项功能包括：修改密 码、 权限修改、费用查询、费用转帐、 帐单查询、详单查询、费率 查询、 业务咨询、投 诉等。8帐务、报表、结算处理（1）帐务处理帐务系统和计费系统数据库采取相互独立的形式。 帐务处 理对计费系统清单进行汇总并形成统计原数据。帐务处理系 统主要有四个模块：用户帐单 /帐单收据、收费销帐、帐单调整、统计查询。（2）报表处理报表处理可以根据时间（年、月、日）、网关、接入城市、终止城市、终止国家等统计 IP 电话的流量。也可以根据不同的用户类别来统计 IP 电话的使用量，根据城市、代理商来 统计营业收入
19、等。（3）结算处理由于用户可以使用漫游服务或者通过其它运营商 PSTN 接入本 IP 电话系统，因此我们必须与相关的运营商进行话费结算， 结算处理部分主要包括三部分：与国 际运营商之间的结算、与国内其他运营商之间的 结算、内部各个部 门之间结算。9结束语现有的 IPT 计费系统存在以下问题：（1）实现的业务种类少，不能支持多 业务的开展和计费，如对 VPN、ISP、EMAIL、大客户 IP 电话 VPN 业务等，目前的 计费系统不能有效支持计费。（2）收费方式单一，只有营业厅 和代理收费两种方式，不能实现银行托收。（3）已有计费系统只支持 IP 电话计费，难以实现资费套餐 难以适应个性化计费和
20、灵活的营销手段。对于运营商来说 ，如果能建立起一套支持多 业务 的融合的计费系统，并在这个融合的计费系统上实现灵活的资费套餐和灵活的营销手段，将更有利于提高自身市 场竞争力。针对上述问题，可以采取以下措施来改 进本计费与综合营帐 系统：在继续采用 Infranet平台的基础上，通过增加认证 /计费服务器、帐务服务器台数和磁盘阵列容量来提高系统的整体处理能力。同时，在原来 Infranet 平台之上安装系统管理器 Dial up Manager、LDAP Manager 和 VPN Manger 分别 提供对拨号业务、Email 和 VPN 业务计费的支持，从而实现整个系统的融合计费，并实现灵活的 资费套餐。致 谢：本项研究得到了北京贝尔通信设备制造有限公司支持，该公司的陈建中高工对此项工作给予了极大的帮助，特此致 谢。参考文献1 2 3中国通信学会主编 , IP 网络电话技术, 人民邮电出版社 , 1999 年4舒华英 赖平漳等,IP 电话技术及其应用, 人民邮电出版社 1999 年
