手机流量监控

手机流量计费的准确性

作者：许博阳

来源：《中国新通信》2018年第3期

【摘要】3G/4G移动数据流量资费套餐收费的方式是基于使用的数据流量，每个月有固定

的流量，若超出则另外计费。而此文章中，我们发现在通信商现有的计费机制下，在某些特别

的情况，用户会被收取并未真正使用到的流量费用，极端的情况下甚至会超出用户使用量的

281%之多。发生的原因在于缺乏信息交互的计费系统与移动终端，和通信商的计费机制。

【关键词】蜂窝网络流量计费手机

一、前言

随着手机互联网的快速发展与普及，人们对于网络的需求急剧上升，根据工信部的2017

年9月统计资料[1]，手机网络的4G用户已达到94676万户，而户均移动互联网接入流量则

从2016年9月的835MB成长到2017年9月的2007MB，人们对于手机流量的需求越来越高。

但是流量并不是免费的，电信商每个月都会计算用户的上网流量并计费，流量大小计算至

0.01KB，虽然许多通信商都有各自推出流量无上限套餐，但是一旦流量达到规定的量，上网速

度将会受到限制，对于上网的体验将会大打折扣，虽然通信商在网站内都有详细介绍上网套餐

的计费方式，但是人们对于流量的计费机制却了解甚少。为了进一步的了解计费系统，本文构

建了实验，计算手机记录的使用流量与通信商网上计费系统所查询的流量两者之间的差距，主

要目的有：(1)流量是如何被计算的？(2)哪些流量被计算？针对目前最广泛使用的3GUMTS

系统为背景进行测量分析并归类计费系统潜在问题，第二节概述目前大部份通信商在使用的计

费系统与蜂窝网络结构，第三节重点介绍实验的内容与发现，最后为结论。

二、背景概述

现今蜂窝网络计费方式分两种，基于流量或时间。大部分的人使用的计费模式是以流量计

算。本文只研究以流量为基准的计费系统。并以3GUniversalMobileTelecommunications

System(UMTS)结构为主介绍蜂窝网络的计费过程。

由图1可以看到上半部为3GUMTS网络的结构[2]，下方为LTE网络结构，两者非常相似。

整体包含三个部分，首先是需要连接至网络的手机终端，再来是将手机终端从无线网络转至有

线网络的RAN，其中3G部份又包含无线网络控制器RNC负责移动性管理、链接管理和切换机

制，接着连至无线网络中的核心网络CN，最后才到用户想要连接的服务器。核心网络的主要部

件为SGSN与GGSN。SGSN负责传输来往移动终端的数据，而GGSN负责充当SGSN与外部网络

之间的集线器功能，同时也负责对用户的计费与授权等功能。而4GLTE网络中没有SGSN与

GGSN，取而代之的是S-GW与P-GW和MME，其计费方式也与3GUMTS相似。

三、实验测试

1、实验构建。在静态环境下，准备了手机(HTCG10)插入有3G/4G网络功能的sim卡，在

手机中安装流量监控程式TCPdump，关闭除了浏览器以外所有应用的上网权限，并在信号强度

不同的地点实验，使用手机内建浏览器前往某固定网页。2、实验结果。在实验中我们发现两个

问题，首先，用户未使用到的流量也会被记录在计费系统中，以具代表性的某一次实验为例，

计费系统中记录了7.5MB的流量，但在手机监测上只显示6.9MB，也就是用户不知情的情况下

多收取了0.6MB的流量。主要原因是基站没有接收手机端的反馈，也就是计费方式只有单纯的

记录所有通过基站的流量，无法确认手机是否确实收到了这些流量，但第一问题中，尽管基站

端与手机端记录的流量有所差异，在极端的情况下也不到流量的20%。同样的实验发现了第二

个问题，基站端原本只应产生1.8MB的流量，却产生了7.5MB的流量，足足多了5.7MB，为了

分析这些流量的成分，我们以Wireshark解析此实验所产生的流量。从分析中我们发现，有效

流量只占34%，重复连接却占了所有流量的61%，可以判断为损耗流量最大的成分。再经过分析

大量的连接发现，因为信号断断续续的状况下，许多的TCP因为连接中断，导致先前所发送的

流量作废成为损耗流量。这也是为何在实验中，信号越差的实验所测得的计费流量越高。

结语：本文提出了两个问题，一是手机端与计费系统流量的差异，二是在特定情况下，手

机端所产生的损耗流量的结构与原因。对于问题一的计费系统过度计费的现象，需要由通信商

对计费系统做进一步的改善。问题二则是能以两种方法来做改善，一是让用户端主动探测网络

的情况，如信号强度、带宽来警示用户。二是设置代理，以代理来解决过多连接数所导致的多

次失败的传输，并主动侦测用户端反馈的信号情况来判断传输包的大小，如此可以避免失败时

产生大量的损耗流量，并节省手机端用户上网的流量。

参考文献

[1]中华人民共和国工业和信息化部

[2]黄嘉.Sgsnpool相关技术探讨及组网规划.现代电信科技,2009.61.-66