CN102164359B - 一种无线网络中延迟容忍业务的计费系统及计费方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线网络中延迟容忍业务的计费系统及计费方法,属于无线移动技术领域,该系统包括:一个核心网络,一个或多个接入服务器,及多个客户端;核心网络与接入服务器通过有线宽带信道相连,接入服务器通过无线信道与客户端相连。该方法包括:接入服务器根据历史记录或客户端请求意向得知业务需求意向的分布,并从核心网络中获取客户端请求的业务数据,向客户端发送带有延迟容忍选项的价格目录;客户端从价格目录中选择业务内容和延迟容忍时限,向接入服务器发出服务请求;接入服务器中根据延迟容忍信息累积业务请求,按照组播发送业务。本发明可更好利用带宽和能耗资源,减少网络拥塞,降低运营成本。
Description
技术领域
本发明属于无线移动技术领域,特别涉及无线移动中延迟容忍业务的计费系统及方法。
背景技术
随着新一代无线移动技术的发展,第三代移动技术可以提供相对第二代移动技术更高速率的无线服务,从而可以支持多种类型的、高质量的多媒体业务形式。第三代移动技术支持的业务形式包括:视频电话、图片下载、电影观看、网页浏览、在线直播、网络电视等。其中,很多业务具有数据量大、占用带宽多、下行数据量远大于上行数据量、并发需求量高、非实时性的特点。为了充分利用这些业务的特点,本发明所述的无线移动业务中引入延迟容忍和组播的概念。
延迟容忍网络是指承载非实时业务为主,面向消息传递且具有高吞吐量的网络,其网络体系架构基于现有网络演进而产生。作为国内外网络领域研究的一个新兴热点,延迟容忍网络突破了传统网络对于延迟和数据传输率的限制,成为实现异构网络互联,支持普适服务的有效方式。非实时数据业务满足延迟容忍的条件,因此可以在延迟容忍时间段内将多个客户的需求进行积累,并用组播技术下行发送给多个客户。据思科(Cisco)预测,具有延迟容忍特性的数据业务将呈指数增长,到2014年,所占流量将占到无线移动业务的91%以上。对延迟容忍业务有效的管理和计费将成为无线移动运营的重要组成部分。
组播技术作为一种与单播和广播并列的无线服务方式,可以给移动网中订阅该业务的客户同时发送数据,有效地解决了单点发送多点接收的应用需求。相比单播技术,组播技术对于多个客户的业务请求仅占用一份资源进行发送,节省了大量宝贵的频谱资源,降低了无线移动网的负担。结合延迟容忍业务特性,可以在延迟容忍时限内对相同业务的多次需求进行积累,使用组播技术发送业务。
目前,移动数据业务的计费系统相对固定,缺乏弹性。现行的主要计费系统有:1.平价计费系统,一般是采用按流量平价计费,进一步的可以在网络负载高峰期和低峰期采取不同的价格;2.一揽子计费系统,比如采取固定费用的包月计划,一般一揽子系统用户选择的计划套餐总费用越高,业务平均价格越低。这些简单可行的计费系统比较适于传统的实时或者尽量满足(Best-Effort)的单播业务。
对于含有组播技术支持的延迟容忍业务,采用传统的单播系统进行计费存在不合理之处。在移动网的运营层面,一方面,对组播数据业务特性进行分析可知,由于上行数据主要是信令开销,没有承载有意义的业务内容,因此采取传统的按上、下行数据总流量进行计费不尽合理,且会产生额外的系统开销。另一方面,如果采用组播业务,增加一位订阅业务的客户需要的仅是信令开销,不占用额外的频谱资源,边际成本很低,因此完全按传统的单播进行收费不能充分调动客户使用业务的积极性。综上所述,本发明提出一种针对具有延迟容忍特性的非实时业务有效的计费系统,新的计费系统充分挖掘了延迟容忍业务的特性,在提供更好的客户体验、降低了业务平均价格的同时,平衡了移动网容量,充分发挥了网络资源。新的计费系统用价格杠杆激励更多的客户订阅业务,降低了运营成本,从而增加了移动运营商的收益。
发明内容
本发明的目的是提出一种无线移动网中延迟容忍业务的计费系统及其计费方法。无线移动运营商对具有时间容忍特性的非实时数据业务添加价格标签,其中包括客户请求获得业务的时间容忍信息和相应的计费信息。客户根据自身的需求弹性,选择相应的时间容忍要求。运营商在满足规定的时间容忍要求的前提下,对多个客户的相同业务请求进行积累,并在规定时间内通过单一信道同时下行发送给所需客户,本发明可更好利用带宽和能耗资源,减少网络拥塞,降低运营成本。
本发明提出的一种无线移动网中延迟容忍业务的计费系统,包括:
一个核心网络,用于接收来自接入服务器的业务申请,并将相应的业务数据发送给接入服务器;
一个或多个接入服务器,用于接收来自客户端的带有延迟容忍要求的业务请求,接收来自核心网络的业务数据,针对接入服务器中不存在的业务向核心网络发出业务申请,向客户端发送价格目录,并安排调度无线信道资源,向客户端发送业务数据;
多个客户端,用于接收来自接入服务器的价格目录和业务数据,并向接入服务器发送带有延迟容忍要求的业务请求;
核心网络与接入服务器通过有线宽带信道相连,接入服务器通过无线信道与客户端相连。
上述系统中,所述的接入服务器包括:
广播/组播业务中心(BM-SC)模块,用于监控当前系统的资源使用情况,接收来自客户端的业务请求,并通过历史记录或者客户端的业务请求获取用户需求分布,接收来自核心网络的业务数据,接收来自计费中心的价格目录,针对服务器中不存在的业务数据向核心网络发出业务申请,将当前系统资源使用情况和用户需求分布发送给计费中心,向客户端发送价格目录,安排调度无线信道资源,向客户端发送业务数据;
计费中心模块,用于根据当前系统资源使用情况、用户需求分布和不同的延迟容忍要求,为各项业务制定不同的价格,发送成本生成业务价格目录,价格目录包括延迟容忍的选项和相应的价格;接收来自广播/组播业务中心(BM-SC)的当前系统资源使用情况和用户需求分布,向广播/组播业务中心(BM-SC)发送价格目录。
本发明还提出采用上述系统的计费方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)模块根据历史记录或者客户端请求意向得知业务需求意向的分布,并从核心网络中获取客户端请求的业务数据;
(2)接入服务器中的计费中心模块根据需求意向的分布和系统资源,根据不同的延迟容忍要求,为各项业务制定价格p1和p2,生成价格目录,目录包括延迟容忍的选项和相应的价格p1和p2;
(3)接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)模块向客户端发送带有延迟容忍选项的价格目录;
(4)客户端接收上述来自接入服务器的带有延迟容忍选项的价格目录,从价格目录中选择业务内容,并选择获得业务内容的延迟容忍时限,向接入服务器发出服务请求;
(5.1)接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)模块在某时刻接收到某项数据业务的请求后,检查现有信道预留情况,若不存在该次请求的延迟容忍时限内用来发送该数据业务的现有预留信道,则对该数据业务预留一个新信道,此时对该次请求按价格p1收费;
(5.2)接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)模块在某时刻接收到来自客户端的某项数据业务的请求后,检查现有信道预留情况,若已经存在该次请求的延迟容忍时限内用来发送该数据业务的现有预留信道,则将该次请求累积入该信道中,此时对该次请求按价格p2收费;
(6)在累积请求规定的延迟容忍时限到来前,接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)模块使用预留信道下行发送该项数据业务。
进一步的,上述步骤(2)中制定价格p1和p2的方法如下:
(2.1)接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)模块收集当前系统资源、历史流量数据及用户的需求分布,并提出针对每项业务的延迟容忍选项;
(2.2)根据历史当前系统资源、流量数据及用户的需求分布,接入服务器中的计费中心针对不同的延迟容忍选项制定p1和p2两种费用,p1包含系统单次发送的成本,按p1的价格对某项数据业务第一个提出请求的客户收费,p2低于p1,包含组播的边际成本,对于第二个及以后提出请求的客户,按p2的价格进行收费。p1和p2的函数表达式为:
p1=f(R,T,D)≥单播发送成本
p2=f(R,T,D)≥组播边际成本
其中R为当前系统资源(system resource),T为发送成本(Transmission Cost),包括单播发送成本和组播边际成本,D为用户需求分布(demand distribution),用户需求分布包括用户请求到达分布以及对不同计费的接收分布。
本发明的特点及有益效果:
本发明提出的针对无线移动网中延迟容忍业务的计费系统,其优点是:使得客户可以结合自身时间需求和支付能力请求运营商服务,通过延时容忍获得更低的服务价格和更好的服务体验;运营商可以通过该计费方法更好利用带宽和能耗资源,减少网络拥塞,降低运营成本,并刺激消费,从而获取更高的收益和客户好评。
附图说明
图1是本发明提出的一种无线网络中延迟容忍业务的计费系统的结构框图。
图2是根据本发明提出的一种无线网络中延迟容忍业务的计费系统方法流程图。
图3是本发明所提出的计费系统中一次业务发送的一种可能情况的时间流程图。
图4是本发明所提出的计费系统中一次业务发送的另一种可能情况的时间流程图。
具体实施方式
本发明可以使用于各种无线接入网中,对于延迟容忍等待时间内聚集的多次客户请求进行聚集,可以将多次单播发送的需求用一次组播发送实现,减少了带宽需求并降低了能耗。运营商可以通过灵活制定针对每一项业务的两个价格p1和p2,影响客户行为,提高了客户的服务体验。如:在网络负荷高峰期提高价格,利用价格杠杆促进更多客户使用延迟容忍的,从而减少拥塞和请求拒绝数;又如:在网络空闲期降低价格,促进更多客户使用服务,更充分利用资源并创造更高收益。
以下结合附图,对本发明的具体实施方式说明如下。
图1是本发明提出的无线网络中延迟容忍业务的计费系统的结构框图,包括:
一个核心网络,用于接收来自接入服务器的业务申请,并将相应的业务数据发送给接入服务器;一个或多个接入服务器,用于接收来自客户端的带有延迟容忍要求的业务请求,接收来自核心网络的业务数据,针对接入服务器中不存在的业务向核心网络发出业务申请,向客户端发送价格目录,并安排调度无线信道资源,向客户端发送业务数据;多个客户端,用于接收来自接入服务器的价格目录和业务数据,并向接入服务器发送带有延迟容忍要求的业务请求;核心网络与接入服务器通过有线宽带信道相连,接入服务器通过无线信道与客户端相连。
上述系统中,所述的接入服务器包括:
广播/组播业务中心(BM-SC),用于监控当前系统的资源使用情况,接收来自客户端的业务请求,并通过历史记录或者客户端的业务请求获取用户需求分布,接收来自核心网络的业务数据,接收来自计费中心的价格目录,针对服务器中不存在的业务数据向核心网络发出业务申请,将当前系统资源使用情况和用户需求分布发送给计费中心,向客户端发送价格目录,安排调度无线信道资源,向客户端发送业务数据;计费中心,用于根据当前系统资源使用情况、用户需求分布和发送成本生成业务价格目录,接收来自广播/组播业务中心(BM-SC)的当前系统资源使用情况和用户需求分布,向广播/组播业务中心(BM-SC)发送价格目录。
图2是根据本发明提出的无线网络中延迟容忍业务的计费系统的计费方法流程图。如图2所示,本发明的一种针对无线网络中延迟容忍业务的计费系统工作流程图,包括以下步骤:
步骤1:接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)根据历史记录或者客户端请求意向得知业务需求意向的分布,并从核心网络中获取客户端请求的业务数据;
步骤2:接入服务器中的计费中心根据需求意向的分布和系统资源,根据不同的延迟容忍要求,为各项业务制定价格p1和p2,生成价格目录,目录包括延迟容忍的选项和相应的价格p1和p2;
步骤3:接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)向客户端发送带有延迟容忍选项的价格目录;
步骤4:客户端接收上述带有延迟容忍选项的价格目录,从价格目录中选择业务内容,并选择获得业务内容的延迟容忍时限,向接入服务器发出服务请求;
步骤5.1:接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)在某时刻接收到某项数据业务的请求后,检查现有信道预留情况,若不存在该次请求的延迟容忍时限内用来发送该数据业务的现有预留信道,则对该数据业务预留一个新信道,此时对该次请求按价格p1收费;
步骤5.2:接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)在某时刻接收到某项数据业务的请求后,检查现有信道预留情况,若已经存在该次请求的延迟容忍时限内用来发送该数据业务的现有预留信道,则将该次请求累积入该信道中,此时对该次请求按价格p2收费;
步骤6:在累积请求规定的延迟容忍时限到来前,接入服务器中的广播/组播业务中心(BM-SC)使用预留信道下行发送该项数据业务。
进一步的,针对每项业务的每项延迟容忍选项,制定p1和p2的方法如下:
步骤1:接入服务器的广播/组播业务中心(BM-SC)收集当前系统资源、历史流量数据及用户的需求分布,并提出针对每项业务的延迟容忍选项;
步骤2:根据历史当前系统资源、流量数据及用户的需求分布,接入服务器的计费中心针对不同的延迟容忍选项制定p1和p2两种费用,p1包含系统单次使用的成本,按p1的价格对某项数据业务第一个提出请求的客户收费,p2低于p1,包含组播的边际成本,对于第二个及以后提出请求的客户,按p2的价格进行收费。
p1和p2的函数表达式为:
p1=f(R,T,D)≥单播发送成本
p2=f(R,T,D)≥组播边际成本
其中R为当前系统资源(system resource),T为发送成本(Transmission Cost),包括单播发送成本和组播边际成本,D为用户需求分布(demand distribution),用户需求分布包括用户请求到达分布以及对不同计费的接收分布。
本计费方法中,为了考虑管理方便和收回成本,对每项业务系统生成两个价格,该价格可以动态变化,也可以根据历史流量数据来固定。对于一项数据业务,首先按p1的价格对第一个提出请求的客户终端收费,考虑到可能存在延迟容忍时限以内没有其它客户提出请求的情况,制定p1为系统使用成本,确保基本的收益,若在延迟容忍时限内没有针对相同业务的后继请求,则在延迟容忍时限到来时发送业务,此时的下行发送相当于单播。对于第二个及以后提出请求的客户,用p2的价格进行收费,并在各次请求中最早的延迟容忍时限到来时发送业务,此时的下行发送相当于组播。由于一次组播相对于单播的边际成本非常低,因此可以制定一个较低的p2价格,作为运营商的边际收益。而在客户的角度看,客户体验到的是p1和p2的一个加权平均价格,低于现有单播情况下的价格,在客户请求频率高时,接收同样的数据业务的平均价格将远远低于传统的单播价格,因此获得更满意的服务体验。从运营商的角度看,可以通过调整价格来影响客户使用,在高峰期减少拒绝服务次数和网络拥塞,在空闲期激励客户多使用无线移动业务。
比如,针对一部10MB大小视频短片的下载业务,按本发明的计费方法处理如下:
假设提供10分钟和1小时两个延迟容忍选项,当前系统资源紧张,且接下来一段时间用户需求分布密度高,制定以下计费价格:
延迟容忍10分钟,p1为1元,p2为0.1元;
延迟容忍1小时,p1为0.5元,p2为0.05元。
由于客户对价格的敏感性和对延迟容忍的接收,假设某客户选择延迟容忍1小时,向服务器端发送请求。如果该客户为第一个发出业务请求,则在1小时内接收业务,计费0.5元;如果该客户之前有其它客户已经发出业务请求,则其需求被累积在预留信道中,假设最先发送的请求(延迟容忍1小时)是在40分钟前,则该客户在接下来的20分钟(第一个请求的延迟容忍时限)内接收业务。
下面针对一次业务的下行发送分析两种可能情况。
如果在某项数据业务的第一次请求的延迟容忍时限内没有后继请求,则在该延迟容忍时限内使用单播技术下行发送业务。如果在某项数据业务的第一次请求的延迟容忍时限以内到达其他相同请求,处理方法如下:
图3是后继到来请求的延迟容忍时限在第一次延迟容忍时限之后的情况,当系统只使用一种延迟容忍级别时则仅有这种情况。服务器端在接收到第一次业务请求时对信道进行预留,在第一次请求延迟容忍时限之前,使用组播下行发送数据,同时满足多个请求。
当系统使用超过一种延迟容忍级别时,也可能出现图4所示后继到来请求的延迟容忍时限在第一次延迟容忍时限之前的情况。服务器端在接收到第一次业务请求时对信道进行预留,之后在接收到某一次请求,发现该次延迟容忍时限在第一次业务的延迟容忍的时限之前,此时需要重新检查预留信道,看是否能在该次请求延迟容忍时限到来前发送业务,如不满足条件,需要重新预留信道,若不存在资源,则拒绝该次请求。
当服务器端拒绝一次数据业务请求时,需要付出相应的补偿,如对此次业务请求不予计费。
Claims (3)
1.一种无线移动网中延迟容忍业务的计费系统,其特征在于,该系统包括:
一个核心网络,用于接收来自接入服务器的业务申请,并将相应的业务数据发送给接入服务器;
一个或多个接入服务器,用于接收来自客户端的带有延迟容忍要求的业务请求,接收来自核心网络的业务数据,针对接入服务器中不存在的业务向核心网络发出业务申请,向客户端发送价格目录,并安排调度无线信道资源,向客户端发送业务数据;
多个客户端,用于接收来自接入服务器的价格目录和业务数据,并向接入服务器发送带有延迟容忍要求的业务请求;
核心网络与接入服务器通过有线宽带信道相连,接入服务器通过无线信道与客户端相连;
所述的接入服务器包括:
广播/组播业务中心模块,用于监控当前系统的资源使用情况,接收来自客户端的业务请求,并通过历史记录或者客户端的业务请求获取用户需求分布,接收来自核心网络的业务数据,接收来自计费中心的价格目录,针对服务器中不存在的业务数据向核心网络发出业务申请,将当前系统资源使用情况和用户需求分布发送给计费中心,向客户端发送价格目录,安排调度无线信道资源,向客户端发送业务数据;
计费中心模块,用于根据当前系统资源使用情况、用户需求分布和不同的延迟容忍要求,为各项业务制定不同的价格,价格目录包括延迟容忍的选项和相应的价格;接收来自广播/组播业务中心模块的当前系统资源使用情况和用户需求分布,向广播/组播业务中心模块发送价格目录。
2.一种利用如权利要求1所述系统实现计费的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)接入服务器中的广播/组播业务中心模块根据历史记录或者客户端请求意向得知业务需求意向的分布,并从核心网络中获取客户端请求的业务数据;
(2)接入服务器中的计费中心模块根据业务需求意向的分布和系统资源,根据不同的延迟容忍要求,为各项业务制定价格p1和p2,生成价格目录,价格目录包括延迟容忍的选项和相应的价格p1和p2;
(3)接入服务器中的广播/组播业务中心模块向客户端发送带有延迟容忍选项的价格目录;
(4)客户端接收上述来自接入服务器的带有延迟容忍选项的价格目录,从价格目录中选择业务内容,并选择获得业务内容的延迟容忍时限,向接入服务器发出服务请求;
(5)接入服务器中的广播/组播业务中心模块在某时刻接收到来自客户端的某项数据业务的请求后,检查现有信道预留情况,若不存在该次请求的延迟容忍时限内用来发送该数据业务的现有预留信道,则对该数据业务预留一个新信道,此时对该次请求按价格p1收费;若已经存在该次请求的延迟容忍时限内用来发送该数据业务的现有预留信道,则将该次请求累积入该信道中,此时对该次请求按价格p2收费;
(6)在累积请求规定的延迟容忍时限到来前,接入服务器中的广播/组播业务中心模块使用预留信道下行发送该项数据业务。
3.如权利要求2所述方法,其特征在于,所述步骤(2)中制定价格p1和p2的方法为:
(2.1)接入服务器中的广播/组播业务中心模块收集当前系统资源、历史流量数据及用户的需求分布,并提出针对每项业务的延迟容忍选项;
(2.2)根据当前系统资源、历史流量数据及用户的需求分布,接入服务器中的计费中心针对不同的延迟容忍选项制定p1和p2两种费用,p1包含系统单次发送的成本,按p1的价格对某项数据业务第一个提出请求的客户收费,p2低于p1,包含组播的边际成本,对于第二个及以后提出请求的客户,按p2的价格进行收费;p1和p2的函数表达式为:
其中R为当前系统资源,T为发送成本,包括单播发送成本和组播边际成本,D为用户需求分布,用户需求分布包括用户请求到达分布以及对不同计费的接收分布。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130619 |