TWI614719B - 物聯網服務計費系統 - Google Patents

Description

物聯網服務計費系統

本發明係關於一種物聯網服務計費系統，特別是關於一針對物聯網服務之多樣性與廣泛的應用性進行合理計費的種物聯網服務計費系統。

目前，網際網路的出現徹底的改變了人們既有的生活及交往方式，而隨著網際網路的普及，人們對於新事物的認識不再侷限於書本，更可透過無遠弗屆的網際網路。此外，網際網路的應用除了人與資訊的傳遞之外，人與人之間(Human to Human)也可以透過跳脫現實生活的方式，在網際網路上相互交流。

進一步地，由於不斷進步的無線網路通訊技術所衍生的各種應用也不斷地創新，使得無線網路通訊技術被使用在日常生活中的各種物品之上。一旦這些物品透過無線網路連上網際網路，人們便能夠輕易地利用電腦或手機來操控這些物品的行為(Human to Machine,H2M)；如此一來，即使人們不在家裡，亦能夠利用隨身電子產品而透過網際網路操控家裡的冷氣、門窗等物品的開/關。

但是人與物品之間的互動(H2M)仍免除不了「人 為控制」，因此，如何免除人為控制而讓物品與物品之間(Machine to Machine,M2M)能夠自行地溝通、運算、控制、與/或執行動作，係引發科學家與學者的興趣而不斷地進行這方面研究與發展。有鑑於此，架構在網際網路之上的物聯網便應運而生，這是一個跨時代的變革。IBM前首席執行長葛斯納(Louis V.Gerstner,Jr.)曾提出一個重要觀點：「運算模式每隔15年發生一次變革」。由於這一觀點就像摩爾定律(Moore’s Law)一樣準確，人們於是把它稱為〝十五年周期定律〞。關於，每個周期時間所發生的變革內容，可由下列表(1)理解之。

物聯網是架構在網際網路上更為龐大的網路。請參閱圖1，係習知的一種物聯網的架構圖。如圖1所示，歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)將物聯網架構分成三個區塊：M2M設備區(device domain)11’、M2M網路區(network domain)12’及M2M應用區(application domain)13’。其中，M2M設備區11’又稱為感知層，像是人體的皮膚及五官，包含了許多具有感知、辨識與通訊能力之裝置，以針對環境或特定標的物進行感知 與監測。例如顯示於圖1之中的多種M2M裝置(111’~115’)可以是RFID標籤及讀寫器、GPS裝置、影像處理器、即時影像監控裝置、紅外線感測器、氣體感測器、壓力感測器等，這些裝置利用其感知與監測能力進行資料之收集，接著透過彼此之間的相互通訊而將資料進行整合，最後再將資料傳送至M2M網路區12’。

M2M網路區12’又稱為網路層，就像是人體結構中的神經，負責將感知層所收集到的資料傳送至應用區13’。如圖1所示，M2M網路區12’包含M2M核心網路121’與M2M網路標準服務功能122’；其中，M2M核心網路121’可以充分利用現有的電信網路，包括固定網路和移動網路(2G、3G、或4G LTE)，尤其主要利用移動網路。M2M網路標準服務功能(M2M network service capabilities)122’是用來支持M2M應用的網路共通功能。

M2M應用區13’包含終端用戶應用(client application)131’與M2M服務應用(M2M application)132’。M2M服務應用132’安裝於M2M伺服器之內，並建立在該M2M網路標準服務功能122’之上，並藉由與M2M設備區11’之中的多種M2M裝置(111’~115’)互動來提供服務。此外，終端用戶應用131’係透過M2M服務應用132’或者直接與M2M設備區11’之中的多種M2M裝置(111’~115’)互動來為終端用戶(end users)提供服務。

在物聯網的應用中，不同的物聯網設備會因應其所使用的不同網路技術而連結至網際網路，如Zigbee、WiFi、LAN、WiMAX、GSM等，可想而知不同的無線通訊協定之間可能彼此無法相互溝通。因此，在物聯網的架構中通常會包 含至少一個M2M閘道器123’，用以使得各種類的無線通訊協定能夠相互轉換。舉例而言，位於應用區13’的使用者可以透過手機的WiFi功能對M2M閘道123’發出一WiFi控制封包，當M2M閘道器123’經由M2M網路區12’接收到該WiFi控制封包之後，便會將其轉換成一Zigbee控制封包然後傳送至一智慧電燈，藉此控制該智慧電燈的開/關。

一旦可以加入物聯網的設備或裝置越來越多，表示所需傳輸的資料量也隨之增加，形成所謂的「大數據」。要傳送如此大量的數據，對於頻寬和網速是一大挑戰。政府及電信業者早已意識到現有的4G網絡將不足以應付物聯網時代的龐大數據傳輸需求，因此早已著手進行5G的布建。另外一方面，不同於傳統電信營運商僅提供給人與人之間(H2H)的通話數(voice call)、資料傳輸與短信息(Short Message Service,SMS)等服務，面對物聯網之通信多樣性與廣泛的應用性，電信營運商必須及早提出對應的解決方案，特別是物聯網的許多服務基本上並不是建立在通話數與短信息之上，而是純粹使用數據通信。

尤其重要的是，雖然物聯網之可應用裝置非常多元，但就現行的物聯網而言，大部分係強調可應用裝置之“連線”，電信業者或物聯網之設備商與製造商並沒有確立完整且明確的物聯網商業價值，無法帶給使用者更好的使用經驗以及物聯網相關設備的核心功能的用戶體驗。除了使用者無法獲得更好物聯網相關電信服務之外，更值得注意的是，雖然現階段電信營運商提供物聯網所需的基礎網路架構，但電信營運商卻無法獲得合理的利潤。

因此，由上述說明可以得知，現行物聯網仍舊存 在著網路資安、連網成本過高、以及商業價值不明確等問題，導致電信營運商與物聯網設備開發商無法明白確立物聯網的商業價值，更遑論提出適當的物聯網計費機制。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種物聯網服務計費系統，其可平衡電信營運商與物聯網服務業者的盈餘，採取新的收費因子來增加電信營運商與物聯網服務業者的潛在收益。

本發明之物聯網服務計費系統包含一基本因子資料庫、一計費方案集合單元、一計費模型選擇單元以及一基本費用計算單元。基本因子資料庫儲存有基本計費因子；計費方案集合單元包含計費方案集合所組成，其中計費方案集合包含計費方案，且計費方案係根據基本計費因子產生；計費模型選擇單元提供計費模型，計費模型包含計費方案集合之中的至少一計費方案；基本費用計算單元根據計費方案以及計費模型計算出基本費用。

承上所述，依本發明之物聯網服務計費系統，其可具有一或多個下述優點：

(1)於本發明中，發明人首先定義出複數個基本計費因子，並以該複數個基本計費因子為基礎而建立了不同的計費方案以及由該些不同的計費方案所組成的複數個計費方案集合。特別地，本發明之設計係允許自不同的計費方案集合之中各挑出一個計費方案，然後再將複數個挑出的不同計費方案組成一個計費模型。在理想的狀況下，由不同的計費方案集合中所挑出的多個不同的計費方案而組成的計費模型，其總數量 便可能為N個。如此設計，終端使用者便能夠根據其M2M設備的網路而選擇使用最合適的計費模型。

(2)再者，本發明更進一步訂定供使用者額外選擇的複數個第一附加計費因子以及供營運商額外選擇的複數個第二附加計費因子。如此，電信營運商便能夠根據使用者所選擇的計費模型以及額外選擇的附加服務，進而有所依循地調整、計算出使用者最終應支付的帳款金額。

(3)顯然，通過上述(1)與(2)之技術手段，本發明所提出的適用於物聯網之計費模型與方法係能夠平衡電信營運商與物聯網服務業者的盈餘，進而增加電信營運商與物聯網服務業者的潛在收益。

11’‧‧‧M2M設備區

12’‧‧‧M2M網路區

13’‧‧‧M2M應用區

121’‧‧‧M2M核心網路

122’‧‧‧M2M網路標準服務功能

131’‧‧‧終端用戶應用

132’‧‧‧M2M服務應用

111’‧‧‧M2M裝置

112’‧‧‧M2M裝置

113’‧‧‧M2M裝置

114’‧‧‧M2M裝置

115’‧‧‧M2M裝置

123’‧‧‧M2M閘道器

11‧‧‧基本因子資料庫

12‧‧‧計費模型選擇單元

13‧‧‧基本費用計算單元

14‧‧‧第一附加計費因子資料庫

15‧‧‧第一費用調整單元

16‧‧‧第二附加計費因子資料庫

17‧‧‧第二費用調整單元

18‧‧‧出帳單元

111‧‧‧基本計費因子

121‧‧‧計費模型

141‧‧‧第一附加計費因子

161‧‧‧第二附加計費因子

19‧‧‧計費方案集合單元

191‧‧‧計費方案集合

192‧‧‧計費方案

圖1係為習知之物聯網之系統架構示意圖。

圖2係為本發明之物聯網服務計費系統之系統架構示意圖。

圖3係為本發明之物聯網服務計費系統之實施例示意圖。

圖4係為本發明之物聯網服務計費系統之實施例示意圖。

圖5係為本發明之物聯網服務計費系統之實施例示意圖。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種適用於物聯網之計費模型與方法，以下將配合圖示，詳盡說明之。

由於本發明技術係與新興科技之物聯網及網路通訊有關，是以許多名詞設計皆以英文為基礎。為了避免名 詞上的混淆，吾人係將出現於本發明技術之各類名詞整理於下表(2)之中。

請參閱圖2，係本發明之一種適用於物聯網之計費模型與方法的示意性架構圖。本發明所提出的適用於物聯網之計費模型與方法係可實施在如圖1所示之習用的物聯網架構之中，其係藉由新的計費因子的增加以及多種計費模型的建立，進而令電信營運商(operator)能夠根據提供的終端客戶(end user)的各種服務內容而提出一套服務費用收取標準，平衡並使得電信營運商與物聯網服務業者能夠從中獲得合理的利潤。如圖2所示，本發明所述的適用於物聯網之計費模型與方法主要包括：一基本因子資料庫11、一計費方案集合單元19、一計費模型選擇單元12、一基本費用計算單元13、一第一附加計費因子資料庫14、一第一費用調整單元15、一第二附加計費因子資料庫16、一第二費用調整單元17、以及一出帳單元18。

由物聯網係結合了各種末端設備(devices)與設施(facilities)，包括：嵌有各種感知元件的行動終端設備、工業系統、大樓安全系統、家庭智慧設施、影像處理系統、或智能視訊監視系統等。因此，由這些設備與設施之連網特性，可以設定複數個基本計費因子111並預先儲存於所述基本因子資料庫11之中。如表(3)所整理，該複數個基本計費因子111係至少包括：資料傳輸因子、連線次數因子、資料存放因子、以及網路訂閱因子。

表(3)

於本發明中，係特別設計所述計費模型選擇單元12，並於該計費模型選擇單元12之中係預先設定有複數種計費模型121，供外部的一終端使用者挑選至少一種計費模型121。

基本計費因子之權重(Weight)：如下表(4)所示，在正常的情況下，每一種計費模型121之中會包含所有基本計費因子111；並且，不同的計費模型121係根據每一基本計費因子111之折扣權重值的高低而建立。

上表(4)所載的數字0.5與1分別代表50%的折扣權重((100-50)%)與0%的折扣權重((100-0)%)。如此設計，當一個基本計費因子111所具有的折扣權重值高於其他基本計費因子111所具有的折扣權重值之時，表示該基本計費因子111的費率係相對便宜的。如此一來，假設終端使用者選擇了以Data transfer為導向之計費模型121(亦即，Model 1)，則其具有之M2M設備(裝置)於物聯網之中完成單筆或者多筆資料傳輸之後，電信營運商便會以相對低廉的費率對提供給使用者之資料傳輸服務進行計費。

預定使用量(Predicated usage)：如圖2所示，基於物聯網之通信多樣性，使用者可以經由計費模型選擇單元12選擇最適合的計費模型121。舉例而言，假設使用者之末端設備與設施為一即時影像處理設備(Real-time imaging processing device)，以Data transfer為導向之計費模型121可能會是最佳的選擇；另外，假設使用者之末端設備與設施為一安全監控設備(security surveillance device)，以Storage為導向之計費模型121可能會是最佳的選擇；再者，假設使用者之末端設備與設施為用以監控火山活動的地震儀(seismometers)，以Subscription為導向之計費模型121可能會是最佳的選擇。

不可否認的，基於人、事、時、地、物的不同會產生不同的物聯網應用服務；有鑒於此，本案發明人首次利用預定使用量(Predicated usage)來進一步分類計費模型121。如下表(5)所示，藉由預定使用量(U)之設計，不但可以清楚地分類不同的計費模型121，同時也可以達到控制網路資源使用量之目的，避免網路資源的浪費。舉例而言，當客戶(使用者) 的用量介於U1與U2之間的時候，則適合選擇適用Model 1的計費模型121；並且，當客戶(使用者)的用量介於U2與U3之間的時候，則適合選擇適用Model 2的計費模型121；同理，當客戶(使用者)的用量介於U3與U4之間的時候，則適合選擇適用Model 3的計費模型121；再者，當客戶(使用者)的用量高U4的時候，則適合選擇適用Model 4的計費模型121。

基本訂閱費(Basic subscription fee)：由於每一種計費模型121都會搭配一固定的基本訂閱費(F)，因此，在選擇任一種計費模型121之後，終端使用者便必須負擔基本訂閱費(F)的基礎費用。並且，替不同的計費模型121規畫適合的基本訂閱費(F)是非常重要的。舉例而言，如下表(6)所示，因為Model 4所包含所有基本計費因子111皆具有50%的折扣權重，因此，對於終端使用者來說，Model 4的計費模型121永遠會是最划算的。

基於上述理由，本案發明人係針對上述表(6)之計費模型121進行改良。首先，如下表(7)所示，可設計讓每個計費模型121搭配一訂閱費，並且必須讓所有的訂閱費彼此 之間具有明顯的費用差別；例如，F0<F1<F2<F3。如此設計，適用Model 1的低用量的客戶(使用者)便不會刻意地去選擇Model 4，原因在於Model 4的訂閱費明顯高於Model 1；反之，對於高用量的使用者而言，如此的訂閱費之設計並不會對其產生影響。

提出基本計費因子111、折扣權重(W)、預定使用量(U)、與訂閱費(F)的計費概念後，必須更進一步考慮如何根據前述該些基本計費因子111、預定使用量(U)以及折扣權重(W)設計出更富彈性且合理的計費方案及對應的計費模型121。請參閱下表(8)，係表列多種不同的計費方案(case)；其中，係預設U0<U1<U2．．．<Un。

於本發明中，係特別地設計上述表(8)所列的各種計費方案(Case)必須符合如下所示之不等式(1)。並且，不等式(1)之中的各簡易符號的描述係清楚地載明於下表(9)之中。

F_n+(W_n×U_n+1×P)

F_n+1+(W_n+1×U_n+1×P) (1)

值得說明的是，不等式(1)之左邊所顯示的Un+1係作為Case n之預定使用量，且不等式(2)之右邊所顯示的Un+1亦作為Casen+1之預定使用量。本案發明人設計不等式(1)的用意在於，當客戶(使用者)的用量高於Un+1的時候，則較為適用Casen+1的計費方案，而較不適合Casen。

表(8)所列的各種計費方案(case)必須同時符合如下所示，由不等式(1)導出之不等式(2)：Fn+1

Fn+((Wn-Wn+1)×Un+1×P) (2)

為了讓不等式(2)能夠成為有效的循環公式，發明人係將F0設為0，並將W0設為1。如此設計，若客戶所選擇的基本計費因子111沒有任何的折扣(亦即，(100-100)%)，則該客戶就不需要支付任何的基本訂閱費。

基於不等式(2)，電信營運商可以將複數個計費方 案匯入同一個計費方案集合(case pool)之中。如圖2的計費方案集合示意圖所示，計費方案集合191係包含有Case A1、Case A2、與Case A3等三組計費方案192。並且，如圖4的計費方案集合示意圖所示，電信營運商可以基於不等式(2)，進而於圖3所示的計費方案集合191之中再任意地新增多1組的計費方案192；例如，將有Case A4增設於Case A1與Case A2之間。如此，就Case A1、Case A4、Case A2、與Case A3而言，其Wa1會小於Wa4，Wa4會小於Wa2，且Wa2會小於Wa3。

請繼續參閱圖5，為計費模型121的架構示意圖。於本發明的設計中，係特別允許自複數個計費方案集合191之中挑出一組計費方案192，然後將複數個不同的計費方案192組成一個計費模型121。如圖2與圖5所示，由於複數個計費方案集合191係預先設置於一計費方案集合單元19之中，因此在理想的狀況下，由複數個計費方案集合191中挑出的不同的計費方案192所組成的計費模型121可能為N個(亦即，無限個)。

必須補充說明的是，除了訂定上述複數個基本計費因子111、N個計費方案192、以及N個計費模型121以外，本發明又更進一步地根據物聯網的通信與應用的多樣性而訂定出複數個第一附加計費因子141，並預先儲存於如圖2所示的第一附加計費因子資料庫14之中。如下表(10)所整理，該複數個第一附加計費因子141係至少包括：網路品質因子、分組狀態因子、網路優先使用權因子、以及網路資安等級因子。

表(10)

如此，根據使用者額外挑選的第一附加計費因子141以及所述基本費用計算單元13計算出的該基本費用，第一費用調整單元15便能夠進一步地對使用者之一應付費用進行第一次費用調整程序，進而獲得一調整後應付費用。舉例而言，假設使用者所選擇的計費模型121係偏重Data transfer導向，同時使用者額外地挑選了網路品質因子(QoS)，這表示使用者之終端M2M設備必須在穩定的網路服務中進行資料傳輸。如此，於執行該第一次費用調整程序之時，第一費用調整單元15便會根據所述基本計費因子111與該複數個第一附加計費因子141之關聯性而適當地將該應付費用調整為該調整後應付費用。

除了考量終端使用者之需求外，本發明同時考量電信營運商之需求而訂定了複數個第二附加計費因子161，並將該些第二附加計費因子161預先儲存於圖2所示的第二附加計費因子資料庫16之中，用以供營運商額外地選擇零至多 個第二附加計費因子161。如下表(11)所整理，該複數個第二附加計費因子161係至少包括：網路漫遊因子以及網路壅塞因子。

根據營運商額外挑選的第二附加計費因子161以及所述第一費用調整單元15計算出的該調整後應付費用，第二費用調整單元17係能夠進一步地對該調整後應付費用用進行第二次費用調整程序，進而獲得該終端使用者所必須支付一最終應付費用。最終，圖2所示的出帳單元18便可根據所述第二費用調整單元17所計算調整而得之該最終應付費用，而出具一應付費用帳單。

由前述說明，可以得知進行費用調整之時，系統係根據使用者所選擇的計費模型121來進行總費用的計算與調整。因此，如同圖2中的虛線所示，系統在進行第2次費用調整的時候，也必須將計費模型121一並考慮進來，進以根據不同的計費模型121、複數個第一附加計費因子141(QoS、Group、Priority、Security)、及複數個第二附加計費因子161(Congestion、Mobility)之關係，適當地調整最終的帳單費用。

綜上所述，本發明之物聯網服務計費系統不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述 多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

11‧‧‧基本因子資料庫

12‧‧‧計費模型選擇單元

13‧‧‧基本費用計算單元

14‧‧‧第一附加計費因子資料庫

15‧‧‧第一費用調整單元

16‧‧‧第二附加計費因子資料庫

17‧‧‧第二費用調整單元

18‧‧‧出帳單元

111‧‧‧基本計費因子

121‧‧‧計費模型

141‧‧‧第一附加計費因子

161‧‧‧第二附加計費因子

19‧‧‧計費方案集合單元

191‧‧‧計費方案集合

192‧‧‧計費方案

Claims (10)

1. 一種物聯網服務計費系統，包含：一基本因子資料庫，儲存有複數個基本計費因子；一計費方案集合單元，包含複數個計費方案集合所組成，其中各該計費方案集合包含複數個計費方案，且該些計費方案係根據該些基本計費因子產生；一計費模型選擇單元，提供複數個計費模型，各該計費模型包含該些計費方案集合之中的至少一計費方案；一基本費用計算單元，根據該計費方案以及該計費模型計算出一基本費用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之物聯網服務計費系統，更包含：一第一附加計費因子資料庫，儲存並提供複數個第一附加計費因子。
3. 如申請專利範圍第2項所述之物聯網服務計費系統，更包含：一第一費用調整單元，根據該基本費用計算單元計算出的該基本費用以及該計費模型，對一應付費用執行第一次費用調整程序以產生一調整後應付費用。
4. 如申請專利範圍第3項所述之物聯網服務計費系統，更包含：一第二附加計費因子資料庫，儲存並提供複數個第二附加計費因子。
5. 如申請專利範圍第4項所述之物聯網服務計費系統，更包含：一第二費用調整單元，根據該第一費用調整單元計算出的該調整後應付費用以及該第二附加計費因子，對該調整後 應付費用執行一第二次費用調整程序以獲得一最終應付費用。
6. 如申請專利範圍第5項所述之物聯網服務計費系統，更包含：一出帳單元，根據該第二費用調整單元計算之該最終應付費用，產生一應付費用帳單。
7. 如申請專利範圍第1項所述之物聯網服務計費系統，其中該些基本計費因子包含一資料傳輸因子、一連線次數因子、一資料存放因子以及一網路訂閱因子。
8. 如申請專利範圍第1項所述之物聯網服務計費系統，其中該些計費參數包含一折扣權重、一預定使用量以及一基本訂閱費。
9. 如申請專利範圍第2項所述之物聯網服務計費系統，其中該些第一附加計費因子包含一網路品質因子、一分組狀態因子、一網路優先使用權因子以及一網路資安等級因子。
10. 如申請專利範圍第4項所述之物聯網服務計費系統，其中該些第二附加計費因子包含一網路漫遊因子以及一網路壅塞因子。