CN101022532A - 适用于流媒体的计费实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用于流媒体的计费实现方法，属于计算机网络应用技术领域，该方法包括：计费服务器初始化；等待接收RADIUS计费数据包，若有数据包到达，将接收到的RADIUS计费数据包写入数据包队列；根据该数据包使用的IP地址类型，解析得到RADIUS计费数据包的内容；不同类型作相应的计费处理，并根据该用户的监控状态进行相应的监控处理。本发明在支持标准RADIUS协议的基础上，可实现流媒体运营需求所要求的实时计费，具有灵活的费率，提高了安全性能，且同时能够在IPv4和IPv6两种网络环境下正常运行。

Description

适用于流媒体的计费实现方法

技术领域

本发明属于计算机网络应用技术领域，涉及远程用户拨号计费服务器适用于运营商用于媒体直播点播的计费服务器设计。

背景技术

流媒体支持多媒体数据流实时传输和实时播放。流媒体技术被广泛的应用于互联网多媒体的新闻发布，在线直播，网络广告，电子商务，视频点播，远程教育，实时视频会议等互联网的信息服务的方方面面。流媒体业务要走向商业化，必须有相应的运营支撑，最重要的当数AAA系统，其完成和开发有极其重大的社会经济意义。对于流媒体的增值业务提供商来说，AAA系统是持续运营的重要环节，也是其利益的保证。

对于流媒体用户，完善地AAA功能和灵活的计费策略是吸引用户的重要因素。

用户远程拨号协议(RADIUS)定义了在网络接入服务器(NAS)和认证计费服务器之间进行认证授权和配置信息的协议，具有安全性好，扩展灵活，易于管理，记账功能强等特点。很多成型的计费运营系统都采用RADIUS标准协议用于开发和设计。而作为流媒体业务支撑平台的计费系统，比起其他业务的计费系统，应该具有其自身的特点，例如要求支持时间，流量，等多种计费规则，要求满足严格的实时性要求，同时在选择性，高效性，实时性和安全性方面会提出比电信的计费系统更高的要求。

另一方面，由于IPv4地址的短缺，必将被IPv6网络所取代。IPv6除了解决地址短缺的问题之外，还带来很多新的技术。中国正在加速IPv6的进程，由国家发展改革委员会监管的中国下一代互联网项目，开展了对IPv6协议的应用研究，许多运营商，设备商和研究机构都参与了IPv6应用和部署的研究。IPv6替代IPv4成为必然的趋势。但是由于IPv4协议已经在全球范围内大规模的应用，成为一个成熟的协议，所以由IPv4到IPv6的转变还会经过一个并存的过渡期。

运用RADIUS协议设计流媒体计费系统，需要有很多改进的地方。RADIUS协议未对计费实时性提出规定和要求，流媒体业务本身就具有时限严格，时间精确的特点，因此对运营支撑的计费系统也要求能在大量用户接入的压力下，满足时延的限制，能快速对用户的各种计费行为进行快速反应，并保证计费的精确度；RADIUS协议对描述整个计费系统的行为不够完善，在安全性方面仍然有改进的余地；对于流媒体运营支撑的计费系统，目前还没有支持IPv4和IPv6网络的成型的计费系统，需要对RADIUS协议进行扩展。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提出了一种适用于流媒体的计费实现方法，在支持标准RADIUS协议的基础上，可实现流媒体运营需求所要求的实时计费，具有灵活的费率，提高了安全性能，且同时能够在IPv4和IPv6两种网络环境下正常运行。

本发明提出的适用于流媒体的计费实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)计费服务器初始化；

2)等待接收RADIUS计费数据包，若有数据包到达，则转步骤3)，否则继续等待；

3)将接收到的RADIUS计费数据包写入数据包队列；

4)根据该数据包使用的IP地址类型，解析得到RADIUS计费数据包的内容(即数据包的种类，用户名，NAS服务器地址，端口和服务内容描述等计费信息)；

5)根据RADIUS计费数据包的不同类型作相应的计费处理，同时判断该用户是否满足监控条件，若满足则转步骤6)，否则转步骤7)；

6)根据监控流程启动消息进行相应的监控处理；

7)发送计费响应包，重复步骤2)～7)。

本发明的技术特点及效果：

本发明满足了作为流媒体RADIUS计费服务器的性能需求，将数据包的接收和处理分开，大大降低了数据接受缓存溢出的可能性，同时提高了缓存读取数据的速度。本发明的具体的监控方法，计费处理方法以及定时扫描方法保证了计费服务器实时了解用户的当前状态，对接入用户的计费情况有全面的及时地了解，保证了系统的安全性和完整性。本发明可达到以下效果：

第一、够实时进行计费操作，计算当前用户的会话费用，并响应用户的开始，中断和更新计费的指令，计算的最小粒度至少精确到秒；

第二、支持IPv4/IPv6的接入，该方法能在两种网络协议下正常运行；

第三、在标准RADIUS协议的基础上，增加主动通报要求中断的功能，能对用户透支主动做出要求中断的处理；

第四、在支持按时间和按流量两种基本模式的计费的同时，引入折扣策略，提高计费的灵活性，给运营商提供灵活的费率制定机制。

附图说明

图1为本发明的计费方法主体流程框图。

图2为本发明的处理方法的流程框图。

图3为本发明的监控方法流程框图。

具体实施方式

本发明提出的流媒体系统的计费实现方法结合附图及实施例详细说明如下：

本发明的方法总体流程如图1所示，包括以下步骤：

1)计费服务器初始化；

2)等待接收RADIUS计费数据包，若有数据包到达，则转步骤3)，否则继续等待；

3)将接收到的RADIUS计费数据包写入数据包队列；

4)根据该数据包使用的IP地址类型，解析得到RADIUS计费数据包的内容(即数据包的种类，用户名，NAS服务器地址，端口和服务内容描述等计费信息)；

5)根据RADIUS计费数据包的不同类型作相应的计费处理，同时判断该用户是否满足监控条件，若满足则转步骤6)，否则转步骤7)；

6)根据监控流程启动消息进行相应的监控处理；

7)发送计费响应包，重复步骤2)～7)。

上述步骤4)中根据该数据包使用的IP地址类型，解析得到RADIUS计费数据包的内容的具体实现方法为：本发明在RADIUS标准协议中定义的报文格式的基础上(该协议中定义的报文格式已经包含了支持IPv4地址类型的各项属性)增加了与IPv6地址类型有关的属性，使得同时支持IPv4地址类型和IPv6地址类型的数据包；本发明的RADIUS计费数据包的有关报文属性如表1，其中IPv4类型的属性为协议原有的，IPv6类型的属性字段为增加的(表中只列出与地址类型有关的各项属性，其他属性可参见RADIUS标准协议文档)：

表1

IPv4	IPv6
		NAS_IP_ADDRESS	NAS_IP_ADDRESS6
LOGIN_IP_HOST	LOGIN_IP_HOST6
		FRAMED_IP_ADDRESS	FRAMED_IP_ADDRESS6
ADD_PORT_TO_IP_ADDRESS	ADD_PORT_TO_IP_ADDRESS6

因此，在计费服务器收到数据包之后，根据该数据包的IP地址类型是IPv4类型还是IPv6类型，读取RADIUS计费数据包，即可解析得到相应类型每项属性的具体内容，例如数据包为何种类型，用户名称，NAS服务器的IP地址的值等信息，为下面的计费处理流程所用。

上述步骤5)中计费处理流程，其具体方法如图2所示，包括以下步骤：

51)根据读取的RADIUS计费数据包的类型，如果是计费开始数据包，则转步骤52)；如果是计费更新数据包，则转步骤55)，如果是计费结束数据包，则转步骤58)

52)查询该计费开始数据包的用户是否有余额，若余额不足，则转513)，否则转步骤53)；

53)将该RADIUS计费数据包的计费信息作为一项新的计费任务插入计费任务列表，该列表为记录有当前所有正在计费的任务，每项计费任务的信息包括用户名，计费策略，计费开始时间，用户享有的服务信息，NAS服务器的IP地址；

54)判断该用户是否满足监控条件，若是则发送监控流程启动消息并转步骤513)，否则直接转步骤513)；

55)根据用户的计费任务的信息计算前段时间产生的费用消耗值，并更新用户余额；

56)更新计费任务列表中该项计费任务的信息；

57)判断用户是否满足监控条件，若是则发送监控流程启动消息并转步骤513)，否则直接转步骤513)；

58)将该RADIUS计费结束数据包移出数据包队列；

59)根据该RADIUS计费结束数据包中用户的计费信息，计算计费时段产生的费用消耗值，并更新用户余额；

510)删除计费任务列表里的此项计费任务；

511)查询该用户在计费任务列表中是否存在其他计费任务，若有则继续执行步骤

513)，否则转步骤513)；

512)判断用户是否满足监控条件，若是则发送监控流程启动消息并转步骤513)，否则直接转步骤513)；

513)计费处理结束。

其中，在步骤54)，57)和512)中判断用户是否满足监控条件的依据为：当用户的余额小于等于设定的下限时，则满足监控条件，该用户需要被监控，具体的下限值可以根据需要自行设定。

上述步骤53)中所述的计费策略是适用于流媒体服务这种特定业务的计费方法中设定的费用计算方法。本发明的费用计算方法包含按时间和按流量两种基本方法，在此基础上加入片源折扣，用户码率折扣和观看时段折扣，计算得到用户的费用消耗值。

若按流量计费时，计算用户某段时间的费用消耗公式如下：

费用消耗_(流量)＝观看码率×观看时长×片源折扣×码率折扣×时段折扣×基准费率_(流量)，

按时间计费时，计算用户某段时间的费用消耗公式如下：

费用消耗_(时间)＝观看时长×片源折扣×时段折扣×基准费率_(时间)。

其中，观看码率已经由片源的发布端规定了不同片源的码率值，观看时长可以由用户的计费信息得到。以上公式中的各个折扣和每种方法的基准费率的数值是常量。片源折扣是根据不同流媒体服务的内容设定不同的折扣；码率折扣是根据流媒体用户观看流媒体节目的码率设定不同的折扣；时段折扣是根据一天中流媒体用户观看流媒体节目的不同时段设定不同的折扣；流量计费方法的基准费率表示1比特每秒需要收取的费用；时间计费方法的基准费率表示1秒需要收取的费用。对于以上几个折扣合基准费率的具体数值，可以根据实际运营需要设定。

上述步骤6)中的监控处理流程是针对流媒体计费的实时性，安全性的需求，对余额不足的用户进行监控。该步骤的实现流程如图3所示，包括以下具体步骤：

61)查看监控任务列表是否溢出，若是则设定该用户为等待监控状态且转步骤65)，否则设定该用户为监控状态且转步骤62)；

62)将需要监控的计费用户加入监控任务列表，定时更新该用户余额；

63)若用户出现费用透支，删除计费任务列表和监控任务列表中该用户的记录；

64)发送中断消息数据包给NAS服务器，结束该用户的计费过程，并要求NAS服务器停止服务；

65)监控处理结束。

上述步骤中所述的监控任务列表记录的信息包括当前所有正在监控的任务，每项任务信息包括：用户名，计费策略，计费开始时间，用户享有的服务名称，NAS服务器的IP地址和用户余额。

本发明对所有接入流媒体系统的用户设有三种监控状态，当用户不满足监控条件(见上述监控条件说明)时该用户处于未被监控状态；当用户满足监控条件但是监控任务列表满时用户处于等待监控状态；当用户满足监控条件且监控任务列表未满时用户出于监控状态；当用户余额小于等于设定的下限且监控任务列表满时，用户处于等待监控状态。

采用本方法一旦用户出现透支，则由计费服务器向NAS服务器发送中断请求数据包，这种处理方式是在保持原有RADIUS框架不变的基础上的一种改进。中断请求数据包仍然使用RADIUS计费数据包的格式，只是在数据包种类的属性ACCT-Status-Type中规定，当该属性值为“Interupt”时，指示该RADIUS计费数据包为中断处理数据包。本发明提出一种适用于流媒体的计费实现方法实施例，该实施例支持IPv4和IPv6协议接入的，基于RADIUS协议的流媒体计费服务器，该实施例详细说明如下：

本实施例通过接入流媒体用户，点击点播或者直播流媒体片源，开始计费流程，所有操作都是由计费服务器完成。

本实施例的计费服务器配置：

CPU：Intel P4 1.6G

内存：512M

操作系统：Fedora 4.0

计费服务器IPv4地址：166.111.72.22

计费服务器IPv6地址：fe80::20b:abff:fe05:41b3

监控条件：用户余额下限值20

播放节目：Allforyou.mp4(一部电影)

计费策略如表2所示：

表2

计费基准	片源折扣(Allforyou.mp4)	时段折扣(22:00～23:00)	码率(200)	码率(300)	基费率
						时间	0.9	0.9	1.0	0.95	0.02
流量	0.9	0.9	1.0	0.95	0.15

本实施例的计费流程的包括以下步骤：

1)启动计费服务器；

2)在22:30分收到第一个RADIUS计费数据包，本实施例把该数据包标识编号1(仅为方便说明)，并放入数据包队列；

3)解析得到该数据包的内容如下：

RADIUS计费数据包1：

ACCT-Status-Type＝″Start″//计费开始数据包

User-Name＝″No01″//用户名

NAS-IP-Address＝″166.111.74.23″//NAS服务器IP地址

NAS-Port＝″378″//NAS服务器端口

ACCT-Session-ID＝″96776″//该计费用户该项计费内容的唯一标识

片源＝Allforyou.mp4″

码率＝200

4)查询数据包1对应的用户“No01”的余额为3000；

5)将数据包1的计费信息添加入计费任务列表，如表3所示，因为服务器启动之后该数据包为第一个计费数据包，所以此时计费任务列表中仅有此一项的信息：

表3

用户名	初始时间	计费策略	观看片名	码率	IP地址
						No01	22:30	时间	Allforyou.mp4	200	166.111.74.23

6)判断该用户不满足监控条件，则发回RADIUS计费数据包1的响应包；

7)在22:35分收到第二个RADIUS计费数据包，编号为2，并放入数据包队列；

8)解析得到该数据包的内容如下：

RADIUS计费数据包2：

ACCT-Status-Type＝”Start”//计费开始数据包

User-Name＝”No02”//用户名

NAS-IP-Address＝”fe80::20b:ab03::41b3”//NAS服务器IP地址

NAS-Port＝″379″//NAS服务器端口

ACCT-Session-ID＝″98357″//该计费用户该项计费内容的唯一标识

片源＝Allforyou.mp4″

码率＝300

9)查询数据包2对应的用户“No02”的余额为10；

10)将数据包2的计费信息添加入计费任务列表，此时服务器的计费任务列表如表4所示

表4

用户名	初始时间	计费策略	观看片名	码率	IP地址
						No01	22:30	时间	Allforyou.mp4	200	166.111.74.23
No02	22:35	流量	Allforyou.mp4	300	fe80::20b:ab03::41b3

11)判断用户No02满足监控条件，通知给监控线程要求监控；

12)添加用户No02的信息到监控任务列表中，此时监控任务列表如如表5所示：

表5

用户名	初始时间	计费策略	观看片名	码率	IP地址	用户余额
							No02	22:35	流量	Allforyou.mp4	300	fe80::20b:ab03::41b3	10

13)发回RADIUS计费数据包2的回应包；

14)在22:40分收到第三个RADIUS计费数据包，编号为3，放入数据包队列；

15)解析得到该数据包的内容如下：

RADIUS计费数据包3：

ACCT-Status-Type＝”Interim-Update”//计费更新数据包

User-Name＝”No01”//用户名

NAS-IP-Address＝”166.111.74.23”//NAS服务器IP地址

NAS-Port＝″378″//NAS服务器端口

ACCT-Session-ID＝″96776″//该计费用户该项计费内容的唯一标识，与No01用户的开始包对应，表示为该用户的该项计费任务

片源＝Allforyou.mp4″

码率＝300

16)计算用户No01在前段时间产生的费用，并更新用户余额：

费用消耗＝10*60*0.9*0.9*1.0*0.02＝9.72

更新用户No01的余额为3000-9.72＝2990.28

17)更新计费任务列表中用户No01的信息，此时的计费任务列表内容如表7所示：

表7

用户名	初始时间	计费策略	观看片名	码率	IP地址
						No01	22:40	时间	Allforyou.mp4	300	166.111.74.23
No02	22:35	流量	Allforyou.mp4	300	fe80::20b:ab03::41b3

18)判断该用户不满足监控条件，直接发回计费响应包；

19)在22:45分收到第四个RADIUS计费数据包，编号为3，放入数据包队列；

20)解析得到该数据包的内容如下：

RADIUS计费数据包4：

ACCT-Status-Type＝”Stop”//计费结束数据包

User-Name＝”No01”//用产名

NAS-IP-Address＝”166.111.74.23”//NAS服务器IP地址

NAS-Port＝″378″//NAS服务器端口

ACCT-Session-ID＝″96776″//该计费用户该项计费内容的唯一标识，与No01用户的开始包对应，表示为该用户的该项计费任务

21)将数据包4移出数据包队列，并计算用户No01的余额如下：

费用消耗＝5*60*0.9*0.9*0.9*0.02＝4.37

更新用户No01的余额为2990.28-4.37＝2985.91

22)删除用户在计费任务列表中的信息，发回计费响应数据包。

Claims (5)

1、一种适用于流媒体的计费实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)计费服务器初始化；

2)等待接收RADIUS计费数据包，若有数据包到达，则转步骤3)，否则继续等待；

3)将接收到的RADIUS计费数据包写入数据包队列；

4)根据该数据包使用的IP地址类型，解析得到RADIUS计费数据包的内容；

5)根据RADIUS计费数据包的不同类型作相应的计费处理，同时判断该用户是否满足监控条件，若满足则转步骤6)，否则转步骤7)；

6)根据监控流程启动消息进行相应的监控处理；

7)发送计费响应包，重复步骤2)～7)。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所步骤4)中根据该数据包使用的IP地址类型，解析得到RADIUS计费数据包的内容的具体实现方法为：在RADIUS标准协议中定义的报文格式的基础上增加与IPv6地址类型有关的属性；在计费服务器收到数据包之后，根据该数据包的IP地址类型是IPv4类型还是IPv6类型，读取RADIUS计费数据包，即可解析得到相应类型每项属性的具体内容。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中计费处理流程的具体方法，包括以下步骤：

51)根据读取的RADIUS计费数据包的类型，如果是计费开始数据包，则转步骤52)；如果是计费更新数据包，则转步骤55)，如果是计费结束数据包，则转步骤58)

52)查询该计费开始数据包的用户是否有余额，若余额不足，则转513)，否则转步骤53)；

53)将该RADIUS计费数据包的计费信息作为一项新的计费任务插入计费任务列表，该列表为记录有当前所有正在计费的任务，每项计费任务的信息包括用户名，计费策略，计费开始时间，用户享有的服务信息和NAS服务器的IP地址；

54)判断该用户是否满足监控条件，若是则发送监控流程启动消息并转步骤513)，否则直接转步骤513)；

55)根据用户的计费任务的信息计算前段时间产生的费用消耗值，并更新用户余额；

56)更新计费任务列表中该项计费任务的信息；

57)判断用户是否满足监控条件，若是则发送监控流程启动消息并转步骤513)，否则直接转步骤513)；

58)将该RADIUS计费结束数据包移出数据包队列；

59)根据该RADIUS计费结束数据包中用户的计费信息，计算计费时段产生的费用消耗值，并更新用户余额；

510)删除计费任务列表里的此项计费任务；

511)查询该用户在计费任务列表中是否存在其他计费任务，若有则继续执行步骤512)，否则转步骤513)；

512)判断用户是否满足监控条件，若是则发送监控流程启动消息并转步骤513)，否则直接转步骤513)；

513)计费处理结束。

4、如权利要求3所述方法，其特征在于，上述步骤54)中所述的计费策略是适用于流媒体服务这种特定业务的计费方法中设定的费用计算方法。本发明的费用计算方法包含按时间和按流量两种基本方法，在此基础上加入片源折扣，用户码率折扣和观看时段折扣，计算得到用户的费用消耗值；

若按流量计费时，计算用户某段时间的费用消耗公式如下：

费用消耗_(流量)＝观看码率×观看时长×片源折扣×码率折扣×时段折扣×基准费率_(流量)，按时间计费时，计算用户某段时间的费用消耗公式如下：

费用消耗_(时间)＝观看时长×片源折扣×时段折扣×基准费率_(时间)。

5、如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤6)中的监控处理方法，具体包括以下步骤：

61)查看监控任务列表是否溢出，若是则设定该用户为等待监控状态且转步骤65)，否则设定该用户为监控状态且转步骤62)；

62)将需要监控的计费用户加入监控任务列表，定时更新该用户余额；

63)若用户出现费用透支，删除计费任务列表和监控任务列表中该用户的记录；

64)发送中断消息数据包给NAS服务器，结束该用户的计费过程，并要求NAS服务器停止服务；

65)监控处理结束。

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