近年，無線局域網(wǎng)WLAN(Wireless Local Area Network)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。WLAN是利用無線通信技術(shù)在一定的范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，它作為有線局域網(wǎng)絡(luò)的延伸而存在。公共無線局域網(wǎng)擴展和延伸了WLAN的應(yīng)用范圍，通過在機場、車站、會議場所等人口密集的公共熱點地區(qū)部署基于無線局域網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提供隨時隨地的高帶寬無線互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。盡管公共無線局域網(wǎng)滿足了人們在公共場所無線上網(wǎng)的需求，但其現(xiàn)有架構(gòu)方案存在的問題制約了應(yīng)用的進一步推廣。這主要體現(xiàn)在：(1)公共無線局域網(wǎng)架構(gòu)復雜，部署不便；(2)現(xiàn)有公共無線局域網(wǎng)仍依托于有線網(wǎng)絡(luò)的無線擴展，架構(gòu)中不可避免地需要鋪設(shè)網(wǎng)線；(3)缺乏有效的收費模式；(4)只能向靜止、準靜止狀態(tài)下的人群提供無線寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
　　移動無線網(wǎng)絡(luò)接入架構(gòu)將公共無線局域網(wǎng)的有線連接替換為無線連接，無線接入點與用戶終端采用802.11b/g技術(shù)，無線接入點與互聯(lián)網(wǎng)之間采用GPRS/CDMA無線連接技術(shù)，將移動運營網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣和無線局域網(wǎng)無線寬帶傳輸?shù)奶匦韵嘟Y(jié)合，以滿足用戶在各種移動（汽車、火車和游船）或半移動環(huán)境（郊外、公園等戶外移動場所）下對無線接入的需求，擴展了公共無線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍。
　　本文設(shè)計并實現(xiàn)了移動無線接入計費信息系統(tǒng)。系統(tǒng)提供了基于時間和流量方式的計費功能，以解決移動場景下用戶的上網(wǎng)問題，方便了對用戶的管理和操作。
1 移動無線網(wǎng)絡(luò)接入計費系統(tǒng)設(shè)計
1.1 計費系統(tǒng)模型設(shè)計
　　目前，移動無線計費系統(tǒng)的計費方式一般為基于RADIUS協(xié)議的計費方式。RADIUS(Remote Authentication Dial In User Service）即遠程認證接入用戶服務(wù)，是一項通用的網(wǎng)絡(luò)認證、計費協(xié)議。RADIUS服務(wù)器在用戶通過DHCP認證、收到成功登錄的驗證消息后開始計費，直到用戶退出登錄請求后結(jié)束計費。采用RADIUS協(xié)議的計費系統(tǒng)需要用戶和RADIUS服務(wù)器之間不斷交互，牽涉到的中間環(huán)節(jié)較多，需要與運營商直接打交道，不方便經(jīng)營者的直接管理。
　　鑒于以上因素，本文提出一種基于SNMP管理器與代理的計費系統(tǒng)管理模型。該計費系統(tǒng)管理模型架構(gòu)在嵌入式開發(fā)平臺上，以Web瀏覽器和服務(wù)器為框架，基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP管理器與代理管理方式。該模型有很強的實用性，超級用戶管理員可通過Web瀏覽器接口進行無線網(wǎng)絡(luò)接入平臺資源的遠程監(jiān)控。Web瀏覽器的選用使其具有大眾化、界面友好、易于使用等特點。以這種模式開發(fā)的計費系統(tǒng)無需與運營商直接打交道，減少了交互環(huán)節(jié)，方便了經(jīng)營者的管理操作。
　　該計費系統(tǒng)可實現(xiàn)兩種計費類型：(1)基于在線時間計費。此方式根據(jù)用戶在線時間的長短收取費用，支持預(yù)付費模式，用戶可預(yù)先購買上網(wǎng)使用時間；(2)基于網(wǎng)絡(luò)流量計費。此方式根據(jù)用戶實際的數(shù)據(jù)流量向用戶收取費用，采用后付費模式，用戶付費的多少只與用戶連接網(wǎng)絡(luò)后產(chǎn)生的實際比特流有關(guān)，與網(wǎng)絡(luò)連接時間無關(guān)。
1.2 計費系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)
　　該計費系統(tǒng)由三模塊組成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)接口。三個模塊之間既相對獨立又相互關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是整個計費系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的惟一來源，提供了計費所需信息，包括用戶在線時間和用戶流量信息，這部分數(shù)據(jù)的可靠性決定了計費系統(tǒng)的精確性；數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)主要是對采集到的數(shù)據(jù)存儲，方便用戶管理查詢；數(shù)據(jù)接口部分主要對數(shù)據(jù)進行初始化處理，并與其他模塊通信。計費系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

　　用戶通過數(shù)據(jù)接口模塊與計費系統(tǒng)交互，超級用戶管理員通過SNMP/Web/CLI等遠程登錄方式對嵌入式平臺進行遠程控制，配置其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。將申請上網(wǎng)服務(wù)的用戶的基本信息寫入計費數(shù)據(jù)庫，包括用戶賬號、隨機產(chǎn)生的用戶密碼和用戶預(yù)買的總時間，并且初始化用戶的流量和用戶的認證狀態(tài)。采用Web認證方式進行身份認證。
　　認證通過后，數(shù)據(jù)存儲模塊的計費程序調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊采集用戶的計費信息，定期把用戶的計費信息寫入計費數(shù)據(jù)庫。
　　數(shù)據(jù)存儲模塊主要完成計費程序、計費數(shù)據(jù)處理程序和計費數(shù)據(jù)查詢程序?qū)τ嬞M數(shù)據(jù)庫的調(diào)用。
　　計費程序處理每個用戶的計費信息。計費程序從計費數(shù)據(jù)庫中讀取每個用戶的信息，包括用戶在線時間、預(yù)買斷的總時間等。如果用戶在線時間大于用戶預(yù)買斷的總時間，則提醒用戶，直至切斷連接。
　　計費數(shù)據(jù)處理程序?qū)τ嬞M數(shù)據(jù)庫進行常規(guī)的維護和整理。
　　計費數(shù)據(jù)查詢程序完成對計費數(shù)據(jù)庫的信息查詢。在用戶查詢界面，用戶或管理員在登錄相應(yīng)的查詢頁面后，根據(jù)用戶信息，包括用戶密碼和查詢時限等條件，在計費數(shù)據(jù)庫中進行條件查詢，然后將查詢結(jié)果以表格形式顯示給用戶和管理員。
1.3 計費系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程
　　計費程序根據(jù)用戶的計費信息實時計費，并更新計費數(shù)據(jù)庫。計費系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖2。

　　計費系統(tǒng)定期檢測計費數(shù)據(jù)庫，讀取每個用戶的認證狀態(tài)，認證狀態(tài)包括認證通過（authorized）和未認證通過（unauthorized）兩個狀態(tài)。若讀取到用戶狀態(tài)標識為認證通過則啟動計費，否則間隔一段時間后再檢測計費數(shù)據(jù)庫并讀取用戶的認證狀態(tài)標識。計費啟動后，程序定期刷新計費數(shù)據(jù)庫中用戶的計費信息，包括：用戶上網(wǎng)時間" title="上網(wǎng)時間">上網(wǎng)時間，用戶上行流量、下行流量和總流量。當用戶在線時間超過用戶預(yù)買斷的總時間時，則更新計費數(shù)據(jù)庫中的用戶計費信息，并且停止計費，斷開用戶與網(wǎng)絡(luò)的連接。
2 計費系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 數(shù)據(jù)采集
　　計費系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集部分是關(guān)鍵子系統(tǒng)，它實現(xiàn)計費系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)的好壞，直接關(guān)系到整個計費系統(tǒng)的成敗。
　　計費系統(tǒng)通過獲取IP報頭及IP報數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)得到用戶的網(wǎng)絡(luò)信息流量。計費系統(tǒng)定期讀取IP 報頭及數(shù)據(jù)長度等信息，并寫入某一文本文件；然后，通過數(shù)據(jù)讀取程序?qū)@些數(shù)據(jù)及報頭進行分析、統(tǒng)計并將結(jié)果中有關(guān)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫；最后, 根據(jù)數(shù)據(jù)庫中有關(guān)數(shù)據(jù)(包括用戶的流量)，計算用戶的網(wǎng)絡(luò)流量費用。
　　本計費系統(tǒng)是一個面向客戶的實時計費系統(tǒng)，具有高效的實時功能。計費系統(tǒng)實時生成用戶賬戶信息，用戶能夠即時、準確地查詢使用情況和賬戶余額。計費系統(tǒng)對用戶的登錄下線請求進行實時處理，并且實時檢測用戶的在線情況。系統(tǒng)每隔5分鐘讀取用戶的網(wǎng)絡(luò)信息，當用戶的使用時間超過用戶預(yù)買斷的總時間時，計費系統(tǒng)能夠及時切斷用戶與網(wǎng)絡(luò)的連接。
2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計
　　計費數(shù)據(jù)庫是計費系統(tǒng)的核心，它是各個模塊的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)歸屬，其應(yīng)用可大大增強各功能模塊的獨立性和重用性。數(shù)據(jù)采集模塊將原始計費數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)處理模塊從數(shù)據(jù)庫中取出數(shù)據(jù)進行處理，再將處理結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)查詢模塊從數(shù)據(jù)庫中取出處理結(jié)果并將其顯示給用戶。通過對計費系統(tǒng)的分析，設(shè)計出一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫。該關(guān)系數(shù)據(jù)庫由三張相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表組成，分別是：
　　(1)用戶數(shù)據(jù)表。包括上網(wǎng)用戶的賬號、密碼、IP地址、MAC地址、認證狀態(tài)。該表的索引和主鍵值都是用戶賬號。
　　(2)用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源表。包括上行流量（Rx_flux）字節(jié)、下行流量（Tx_flux）字節(jié)、總流量（字節(jié)）、在線時間。
　　(3)用戶申請網(wǎng)絡(luò)資源表。預(yù)買上網(wǎng)總時間。
2.3 動態(tài)IP地址分配與MAC綁定" title="綁定">綁定功能
　　本系統(tǒng)支持動態(tài)實時IP與MAC地址的綁定。當用戶通過認證模塊認證成功后，系統(tǒng)啟動DHCP功能自動為用戶分配IP地址，然后自動將本次上網(wǎng)使用的IP地址與MAC地址綁定(系統(tǒng)無需事先設(shè)置MAC地址)，直至本次上網(wǎng)結(jié)束。如果用戶上網(wǎng)過程中發(fā)生斷線，則用戶再次連接網(wǎng)絡(luò)時系統(tǒng)自動綁定用戶此次獲得的IP地址與MAC地址。這種動態(tài)實時IP地址與MAC的綁定適用于動態(tài)IP地址分配的網(wǎng)絡(luò)，可以有效防止IP地址被盜用。
2.4 在線用戶列表
　　計費系統(tǒng)維護一張在線用戶列表，用于實時管理在線用戶的賬號、用戶密碼、用戶的MAC地址、IP地址、上網(wǎng)時間、上網(wǎng)流量、用戶認證等信息。
　　系統(tǒng)每隔一定時間就將用戶的流量信息和上網(wǎng)時間信息寫入數(shù)據(jù)庫。如果發(fā)現(xiàn)用戶的上網(wǎng)時間超過用戶的預(yù)買時間，系統(tǒng)則禁止用戶連接網(wǎng)絡(luò)，用戶再次連接將喚起新的驗證。
　　系統(tǒng)采用哈希表查找法處理在線用戶列表，克服了在線用戶頻繁插入和刪除操作時順序表需移動大量數(shù)據(jù)的缺陷，提高了系統(tǒng)運行速度。用戶列表的Hash表定義如下：
　　Typedef struct sta_info{
　　……
　　struct sta_info*hnext；
　　struct mwlan_sta_accounting*mwlan_usr_info；
　　……}；
　　struct hostapd_data {
　　……
　　struct sta_info*sta_hash[STA_HASH_SIZE]；
　　……}；
　　其中：STA_HASH_SIZE的常量值定為256。
2.5 查詢功能實現(xiàn)
　　計費系統(tǒng)的查詢管理分為一般用戶查詢系統(tǒng)和超級用戶管理員查詢管理系統(tǒng)。超級用戶管理員查詢管理模塊包括查詢、統(tǒng)計賬單生成等基本功能。一般用戶查詢系統(tǒng)可以針對用戶自身的統(tǒng)計需求進行各種查詢。利用瀏覽器中的打印功能可以直接打印輸出用戶賬單。
　　整個查詢功能通過CGI程序?qū)?shù)據(jù)庫的Web查詢實現(xiàn)，用戶可以根據(jù)需要及時了解某個時間段的網(wǎng)絡(luò)信息（包括上網(wǎng)時間和網(wǎng)絡(luò)流量等信息）。系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)Web查詢功能。
3 系統(tǒng)實現(xiàn)
　　計費系統(tǒng)在基于XScale IXP425處理器的嵌入式開發(fā)平臺上實現(xiàn)，以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為軟件開發(fā)平臺，使用面向?qū)ο驝語言編寫計費系統(tǒng)程序。
　　在線用戶計費信息管理界面如圖3。