（管理科学与工程专业论文）下一代网络资费模式中关键因素的分析研究.pdf

南京邮电大学硕十研究生学位论文摘要 摘要 近年来，传统电信网由于以语音为主的局限性，使得业务和收入发展停滞甚至下滑。 为此许多运营商及相关机构都希望迅速通过发展下一代网络( n g n ) 来保持业务和收入的 增长。作为下一代网络的重要组成部分，资费包括计费和结算成为必须研究的问题。本文 以工信部软课题下一代网络资费及相关政策研究为背景，依据国际电联( i t u t ) 第 三研究组( 电信资费及相关技术经济政策研究) 最新的建议书及会议草案等资料，对下一 代网络资费相关问题进行了研究。 本文主要分为四个部分：首先介绍了下一代网络的概念，并讨论了资费的功能框架及 资费模型的政策建议。其次结合业务需要与技术能力，研究了下一代网络资费模式中的关 键因素，讨论了各自的特点与优劣。接着着重从i t u t 对下一代网络资费模型政策管理要 求出发，研究关键因素在资费中的应用。抓住用户观点，将q o e 因素与q o s 因素相结合， 设计出了基于终端用户两部定价法的计费模型及相应计费元件，给出其在网络中的部署与 工作流程，并通过博弈模型与仿真证明了该模型可增加用户效用。抓住运营商观点，分析 与计费因素相应的计费参数的变化，建议使用x m l 语言进行参数描述，并给出实例。抓 住社会福利观点，运用数学模型证明了两部定价法的社会福利性，并对典型模型的福利性 进行了比较。最后，讨论了下一代网络的网间结算表达方式，给出了结合关键因素的结算 模型，并分析讨论了两种网间结算拓扑结构。 通过分析，文章得出业务多样化与网络i p 化是下一代网络的两大特点，提炼出下一代 网络资费中的关键因素主要为时长、流量、q o s 、内容与q o e 因素；结合用户观点设计出 q o e 与q o s 相结合的计费方案，且证明了该方案比单独使用q o s 因素能增加用户效用； 结合运营商观点，建议用x m l 进行计费参数描述；结合社会福利观点证明了两部定价法 的社会福利性。 关键词：下一代网络；计费( 和结算) 因素：计费( 和结算) 模型；计费( 和结算) 模式： q o e ；q o s 堕銮l i 堕叁堂堡主婴窒尘鲎垡笙壅 垒! 竺竺! - - _ _ - - _ i - _ - _ _ - _ _ - _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - i - - _ - - _ _ - i - - _ _ _ - - - - - - - _ l _ - _ i - _ 一一 a bs t r a c t r e c e n t l y ，t h e s e r v i c e d e v e l o p m e n ta n d r e v e n u eg r o w t ho ft r a d i t i o n a lv o i c e - b a s e d t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sh a ss t a g n a t e do re v e nr e d u c e df o rt h el i m i t a t i o n so ft h el e g a c y n e t w o r k t h e r e f o r em a n yo p e r a t o r sa n dr e l e v a n ti n s t i t u t e sr e c k o n o nt h en e x tg e n e r m i o n n e t w o r k ( n g n ) ，t om a i n t a i nt h es e r v i c ed e v e l o p m e n ta n dr e v e n u eg r o w t h a sa ni m p o r t a n t c o m p o n e n to ft h en g n ，t a r i f fi n c l u d i n gc h a r g i n ga n da c c o u n t i n g i s s u e sm u s tb ec a r e f u l l y r e s e a r c h e d w i t ht h eb a c k g r o u n do ft h ep r o j e c tc o m i n gf r o mt h em i n i s t r yo fi n d u s t r ya n d i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h i sp a p e rh a sr e s e a r c h e dn g nc h a r g i n ga n da c c o u n t i n g i s s u e s r e c o r d i n gt oc o n t r i b u t i o n sa n dd r a f t so ft h el a t e s ti t u tm e e t i n g s ( s g 3w h i c h s t u d i e so nt a r i f f a n da c c o u n t i n gp r i n c i p l e si n c l u d i n gr e l a t e dt e l e c o m m u n i c a t i o ne c o n o m i ca n dp o l i c yi s s u e s ) t h e r ea r ef o u rm a i np a r t si nt h i sp a p e r ：t h ef i r s tp a r tt a l k sa b o u tt h ec o n c e p to fn g n a n d t h ec h a r g i n ga n da c c o u n t i n gf u n c t i o n a la r c h i t e c t u r e ，a sw e l la l st h er e c o m m e n d a t i o np o l i c i e so f t h ec h a r g i n ga n da c c o u n t i n gm o d e l so fn g n t h es e c o n dp a r t f i n d sk e yt a r i f fe l e m e n t s a c c o r d i n gt o t h e a p p l i c a t i o n d e m a n da n dt e c h n o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s t h e nd i s c u s st h e c h a r a c t e r i s t i c s ，s 仃o n gp o i n t sa n ds h o r t c o m i n g so fe a c he l e m e n t t h et h i r dp a r tf o c u s e so nt h e a p p l i c a t i o no f t h ek e ye l e m e n t si nc h a r g i n ga n da c c o u n t i n gs c h e m e sa c c o r d i n g t oi t u - t p o l i c i e s f r o mt h ec u s t o m e r sp o i n t ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dac h a r g i n gs c h e m ew h i c hc o m b i n e sq o e a n d q o s i ta l s op r o p o s e st h ec h a r g i n gm o d e lf o rt h es c h e m eb a s e do nt h et w o 。p a r tp r i c i n ga n d d e p l o y si ti nt h en e t w o r k ，a n dp r o v e st h ea d v a n t a g eo ft h i ss c h e m eb yu s i n gg a m et h e o r ya n d d o i n gn e t w o r ks i m u l a t o re x p e r i m e n t f r o mt h eo p e r m o r sp o i n t ，t h ep a p e ra n a l y s e s t h ec h a r 9 1 n g p a r a m e t e r sc o r r e s p o n d e n tw i t ht h ec h a r g i n ge l e m e n t s ，a n ds u g g e s t se x p r e s s i n g t h ep a r a m e t e r s w i t ht h ex m ls c h e m a f r o mt h es o c i a lw e l f a r ep o i n t ，t h ep a p e ru s e sm a t h e m a t i c a lm o d e lt o p r o v e t h a tt w o p a r tp r i c i n gc a nb r i n ge c o n o m i ce f f i c i e n c yt ob o t hc u s t o m e r sa n do p e r a t o r s ，a n d c o m p a r et h es o c i a lw e l f a r ec h a r a c t e r so fs e v e r a lc h a r g i n gm o d e l s t h ef i n a lp a r tr e s e a r c h e st h e m o d e la n dt o p o l o g yo fa c c o u n t i n gi nn g n ，g i v e st h ea c c o u n t i n gm o d e lw i t hk e ya c c o u n t i n g e l e m e n t sa n da n a l y z e st w ot o p o l o g yo ft h ei t u - td r a r a f t e rt h ea n a l y s i s ，w ec a nf i n do u tt h a tt h ed i v e r s i f i c a t i o no f s e r v i c ea n dt h ei pf e a t u r ei st h e t w ob i g g e s td i f f e r e n c e sb e t w e e nt h en g n a n dt h et r a d i t i o n a ln e t w o r k , a n dt h ek e ye l e m e n t so f c h a r g i n ga n da c c o u n t i n gi nn g n a r ep e r i o d ，f l o w , c o n t e n t ，q u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) a n dq u a l i t y o fe x l ：i e r i e n c e ( q o e ) t h ec h a f i n gs c h e m eo fq o e a n dq o sc o m b i n a t i o nd e s i g n e db yt h ep a p e r c a ne n h a n c ec o u s t o m e r s u t i l i t y o p e r a t o r ss h o u l dt a k ex m l s c h e m at od e s c r i b et h e i rc h a r i n g ( a n da c c o u n t i n g ) p a r a m e t e r s b e s i d e st h et w o p a r tp r i c i n gi s c o n s i s t e n tw i t ht h es o c i a lw e l f a r e p o l i c y k e yw o r d s ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ；c h a r g i n g ( a n da c c o u n t i n g ) e l e m e n t s ；c h a r g i n g ( a n d a c c o u n t i n g ) m o d e l ；c h a r g i n g ( a n da c c o u n t i n g ) s c h e m e ；q o e ；q o s i l 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作所取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的教材。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： i 釜l 善日期：z 越拿。虹! = 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所 送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保 密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部 分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：善銎羊一导师签名 为纷彩 ， ， 南京邮电火学硕七研究生学位论文 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 下一代网络( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，简称n g n ) 是相对于传统的电信网络来说的 一个概念。最早由美国在1 9 9 7 年提出。传统的电信网主要是以话音业务为主，辅之以少 量的数据业务。由于技术的限制，很难发展出更多、更快速的业务，难以满足用户日益增 长的需要。随着互联网的兴起，这种局限性更加明显的显露出来。传统的电信网不得不进 行反思和变革。它引入了相当一部分互联网的技术( 如i p 技术) 和概念n 1 ，融合了固定和 移动网络，形成了下一代网络。并在这张网络上面提供所有电信服务，包括语音、数据传 输和大量的新业务。这将是一种新的拥有各种高质量增值服务的开放式体系结构。可以说 下一代网络综合了传统电信网和互联网等网络乜1 的最佳特性b 1 。 和消费其它的商品一样，用户使用了运营商提供的网络服务，就必须为其支付费用， 这就涉及到了资费问题。价格就是资费的具体体现。根据经济学上的定义，价格是商品的交 换价值在流通过程中所取得的转化形式。价格具有三大职能：标度职能、调节职能、信息 职能。 对应以上三大职能，具体到下一代网络中，合适的资费模型和价格有着非常重要的作 用：首先，为了弥补下一代网络服务提供者的成本费用，有必要对使用了下一代网络的用 户收取费用。第二，价格是一种调节拥塞和实现下一代网络稀缺资源有效分配的工具。第 三，价格可以传递各种市场信息，反映出各种网络服务产品的供求关系，引导消费者进行 使用，指导运营商进行经营决策。因此，资费模式和价格对于网络健康发展来说十分重要。 电信网络的资费可以分成两个方面h 3 ：一方面是网络运营商对于一般用户使用网络的 计费，另一方面就是网络运营商之间以及网络运营商和内容提供商之间的结算问题。下一 代网络是在现有的电信网络基础上，引入了部分互联网的技术和方法。而且最终会融合成 一张几乎无所不包的网络。因而，在计费和结算上，下一代网络不能仅仅考虑现有的公用 电话交换网上的一套方法，对于互联网上的计费和结算方法也可以拿来借鉴和使用。例如 下一代网络的i p 化，使得按流量计费成为一种必须认真考虑的方式。 在现有的公用电话交换网上，电信服务提供商已经发展出套连接用户以及其他网络 运营商的成熟稳定的资费机制。大部分网络运营商对用户的计费模式是月租费加上按每通 电话的时间及距离的计费，而结算模式是基于用户呼叫时间的双方结算。在当前的互联网 l 南京邮电大学硕士矽f 究生学位论文 第1 章绪论 上，网络运营商对用户的计费模式主要包月制和按时间及流量计费。网络运营商之间主要 是根据双方的层次关系采用对等模型和转接模型结算，网络运营商和内容提供商之间则按 一定的比例分配利润。无论是电信网还是互联网，现有的资费模式都已经使用了很多年。 计费模式的单一和结算的不公平性在最近几年逐渐成为争论的焦点，尤其是在国际互联中 要使全球电信业保持健康、高速的发展，这些资费方面的问题必须被解决隅1 。 面向下一代网络的融合，各种资费模型、模式被陆续提出，综观各种模型，其关注的 资费因素不尽相同，但是又往往有着许多共性，怎样依据这些要素寻找适合下一代网络的 计费结算模型及模式，使其具有实时的计费结算、个性化的业务支持和账单处理、数据分 析和决策等其他功能，并且协调好用户、运营商与内容服务提供商间的关系，是需要认真 探讨的问题。 1 2 文献综述 1 2 1 需要下一代网络的原因 国际电信业在经历了一段时间的高速发展后，速度开始趋缓。在很多国家，用户或业 务量的增加并没有带来a r p u ( a v e r a g er e v e n u ep e ru s e r ，每用户平均收入) 值的增加。 以电信业较为发达的韩国的s k 电信为例，其用户已经发展到趋于饱和，同时其a r p u 值 也是发展缓慢，趋于停滞。 同时，现有的不同种类的网络替代性增强，融合趋势日加明显。以固定和移动网络为 例，移动用户的增加就很是迅猛，仍以韩国s k 电信十年内增加了近五倍；固定用户则只 是稍有增长。 面临上述状况，很多运营商都在考虑改变现有的网络，以融合更多的业务功能，获得 更多的利润。下一代网络对于网络运营商来说，无疑是一个好的选择。它不仅可以增加 a r p u 值，还能给运营商带来很多的益处。 同时由于通信业务种类的急速增加，用户对网络的承载能力及业务传输能力提出了前 所未有的要求，而下一代网络开放的体系结构及以i p v 6 为核心的承载能力，是满足多种网 络、业务、技术在一个网络中融合的基础，也是下一代网络实现灵活、高效提供业务的关 键。下一代网络可以满足用户更加方便与经济的享受丰富的通信业务。 根据英国曾做过类似的调查，下一代网络可以带来好处如图卜1 所示1 。 ( 1 ) 改变固定和移动业务饱和的现状，开发更多的业务，增加a r p u 值； 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第l 章绪论 ( 2 ) 促进固定和移动，以及电信和广播电视融合，最终形成一个提供多种业务的网络： ( 3 ) 改进网络及其管理，并实现i p 化，来满足数据流量的迅速增加的需要； ( 4 ) 单一网络可以简化运营商对网络的管理，帮助网络运营商减少自己的c a p e x ( 一 般是指资金、固定资产的投入) 和o p e x ( 指的是企业的管理支出) ： ( 5 ) 在网络中提供更多的拥塞控制以及质量保证的服务，改变“尽力而为”的现状， 创造更多的利润。 更低的c a p e x 和o p e x 更低的用户流失 蠡 e 高的a r p u 相 进入新的市场领域的能力 不知道 下一代网络带来的益处 051 01 52 0 2 5 3 0 3 5 答复的比率( ) 图卜l 下一代网络益处调查图( 英国) ( 数据来源： n g n ，i m sa n d f m c ，g r a h a m f i n i e , n g n i n d u s t r y e v e n t l o n d o n ，u k , n o v e m b e r 2 0 0 5 ) 1 2 2 下一代网络概念及特点 上文列举了下一代网络的一些益处，究其原因是因为下一代网络拥有一些自己的特 征。2 0 0 4 年2 月，i t u t 的s g l 3 国际电信联盟会议经过讨论，在y 2 0 0 1 建议书确定了下一代 网络的概念及基本特征标准口1 。下一代网络是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的 多种业务，能够利用多种带宽和具有q o s l 能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术 的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对 业务使用的一致性和统一性。其具备的主要特征有： ( 1 ) 建立在i p 技术的基础上，基于分组2 的传输，应用i p v 6 ； ( 2 ) 业务与呼叫控制分离，呼叫控制与承载分离； ( 3 ) 服务内容独立于基础传输技术，方便提供大量的业务； ( 4 ) 支持广泛的服务，网络中提供大量不同的服务内容，以此吸引用户； q u m i t yo f s e r v i c e 服务质量，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻寨等问题的一种技术。 2p a c k e t ，也常译为数据包。数据网络中，为了提高通信性能和可靠性，每条发送在两个网络设备之问的信息通常被分 为些分组，分组格式通常包括一个头部，列出r 分组的源地和目的地和通常指出信息数据的长度；一个身体包括信息 数据( 也叫做有效载荷) ；- 一个脚部( 也叫做尾部) ，脚部包括表示分组末端的数据。分组头部和脚部可能包括错误检测信息 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文第1 章绪论 ( 5 ) 拥有提供端对端服务质量( q o s ) 的能力，改变“尽力而为”的现状； ( 6 ) 用户不受限制地接入不同服务供应商； ( 7 ) 同一种服务具有一致的服务特征，并可以识别； ( 8 ) 固定和移动网络融合： ( 9 ) 支持多种最后一英罩( 公罩) 技术； ( 1 0 ) 符合相关法规的要求，如应急通信、安全、隐私法规等。 以上这些抽象的特征，具体到提供的业务上，就是业务的发展，如图l 一2 n 1 所示： 图卜2 下一代网络服务发展图( 部分) 图1 4 中p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k 公共交换电话网络) 将发展成 v o i p 3 、m m o i p 4 和o n e p h o n e 5 ，t v 将发展成为i p t v 6 、n p v r 7 和d m b 8 。以上只是下一代网络 众多服务中的一小部分，但能看出其最明显的变化特征就是网络i p 化。 此外，很多国际上其它的标准化组织也提出了很多关于下一代网络的标准和建议，其 中有一些与计费和结算有关。 如e t s i ( e u r o p et e l e c o ms t a n d a r di n s t i t u t e ，欧洲通信标准化组织) 提出下一代网络计费 应该包括在线计费和离线计费。重点提出了要重视在线计费，制定实时传输协议，以支持 实时的计费通知和第三方服务的计费。此外还提到了关于服务内容的计费和结算陆1 。 a t i s t m o c ( a l l i a n c ef o rt e l e c o m m u n i c a t i o n si n d u s t r ys o l u t i o n s 电信工业解决方案联盟 一1 1 1 et e l e c o mm a n a g e m e n ta n do p e r a t i o n sc o m m i t t e e 电信管理和运营委员会) 研究并提出 3 v o i c eo v e ri p 基于i p 的语音技术，是通过接入宽带网络，进行语音通话的全新通信终端。 4 多媒体网际网路传播，是指使用通过i p 网络的分组电话提供多重接入服务例如语音，数据和视频 5 在住宅附近的1 0 0 米半径之内，用手机通话时，可以利用有线电话网的一种服务。 6i n t e r a c tp r o t o c o lt e l e v i s i o n 即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于 一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术 7n e t w o r kp e r s o n a lv i d e or e c o r d e r 网络个人视频录像 d i g i t a lm u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n g 数字多媒体广播。 4 南京邮电大学硕十研究生学位论文 第1 章绪论 各种网络元件的功能。它还提出了计费参数的描述方式，提出了基于x m ls c h e m a 描述的设 木目 5 6 】 ，卧o i t u t 的s g 3 也在致力于计费因素和参数的研究，创建能描绘网络资源使用量的计费 数据记录，以及其他计费相关标准 i 1 1 8 。 根据下一代网络的特征，它的服务内容将大量增加。从业务的种类来看，包括话音业 务和数据业务，还有大量新的多媒体业务。一旦如此，目前为止的月租、时间、距离等简 单的几个计费因素肯定无法适应，因而计费因素和参数很值得研究。再进一步，纷繁复杂 的各种因素如何表示也是一个必须解决的问题。大量业务的出现和口化的倾向，也对计费 结算模型提出了新的要求。 1 2 3 资费模型及模式综述 通常，资费( t a r i f f ) 主要包括计费( c h a r g i n g ) 与结算( a c c o u n t i n g ) 两方面内。计费 是指针对用户在网络的使用进行的具体费用采集及计量，而结算通则指网络中的管理者等 之间的帐务清算。下面就来介绍一下典型的资费模型与模式。资费模型( m o d e l ) 是指 在设计计费与结算的方案中用到的建模方法。而资费模式( s c h e m e ) ，也可以译为资费方 案或机制，是基于各种计费因素( e l e m e n t s ) d 引，运用模型进行计费与结算的具体实施方 案。 1 计费模型综述： 在过去的几十年里，针对通信网络平坦式计费模型的不足，研究人员已提出了很多种 计费模型西1 。 ( 1 ) 平坦计费模型n 川( f l a tp r i c i n g ) ：平坦武计费在一定的时间段内收取用户固定的费 用，而不管用户的资源使用量为多少。 ( 2 ) 智能市场模型n q ( s m a r tm a r k e tp r i c i n g ) ：是最早出现的计费模型之一。每个分组 在其头部包含一个”竞标值”，代表了用户为获得一定数量的带宽所愿意支付的程度，每个 路由器有一门限值，根据网络的拥塞状况而定，当分组的”竞标值”大于经过的每个路由器 的门限值时，分组被成功传送并按市场出清价格付费，否则就丢弃。 ( 3 ) 巴黎地铁模型p m p n 2 1 ( p a r i sm e t r op r i c i n g ) ：根据巴黎地铁系统而提出的一种有 名的计费模型。将一个网络分成几个逻辑上分离的通道，每部分制定不同的价格，每个 通道都按”尽力而为”的原则传送，唯不同的就是价格，用户自己选择传送数据的通道， 价格敏感的用户就会选择价格较低的通道，这样具有较高价格的通道流量就会较低，从而 南京邮电大学硕士硼f 究生学位论文第1 章绪论 有相对较高的服务质量。 ( 4 ) 优先权模型( p r i o r i t yp r i c i n g ) ：用户提前选择一个代表其分组价值的优先级别， 当两分组同时到达时，较高级别的分组先被传送，因为对用户的要价是固定不变的，所以 即使网络没有出现拥塞，较高级别的分组也要付额外的那些费用，但当出现拥塞时也不能 因为优先级高就有传送保证n 羽。 ( 5 ) 期望容量模型( e x p e c t e dc a p a c i t yp r i c i n g ) ：用户事先就拥塞发生时需要多少资源 和i s p 9 达成协议，并按此资源的多少付费，优点就是不需要设备去测量资源的真正用量， 收费完全取决于预期的用量。 ( 6 ) 相对公平模型( p r o p o r t i o n a lf a i rp r i c i n g ) ：在每一个时槽，网络接受与当前资源 总量相符的分组数量，当有分组进入超载的时槽时，就被标上标记，标记发送给用户，并 收取少量的费用( 称为”影子价格”) ，影子价格会随拥塞的加剧而上升，用户根据反馈 调整自己的分组发送量。 ( 7 ) 边界定价模型( e d g ep r i c i n g ) ：将i n t e r n e t 划分为多个不同的局域网， 而且不同 局域网拥有自己的定价系统。不同局域网中的用户之间在通过i n t e m e t 传输或共享信息时， 根据局域网间边界处的双边协定协商进行服务定价。 ( 8 ) 基于预留资源r s v p 的计费模型：q o s 有多种服务类型，每种服务类型都有相应的 服务质量的保证。为了保证q o s ，i e t f 提出了综合服务和区分服务两种结构，结合这两种 结构，研究人员也分别提出了多种定价方案。k a r s t e n 等人提出一种能嵌入r s v p 体系结构 的计费模型n 们。j u ns h u 等人提出s m a r tp a y a d m i s s i o nc o n t o f l ( s p a c ) n 5 1 计费模型，它们 都提供了一定的q o s 保证。 ( 9 ) 数学模型博弈论 计费定价方案涉及用户和i s p ，以及i s p 之间的竞争与合作，这些都很适合用数学模型 博弈论来解决，目前的很多研究也都借用了这个工具。j m a c k i e n 印以社会总福利最大化为 目标，提出收取用户”影子价格”以内部化外部效应。x i r e nc a o 等人n 7 1 用一个q o s 模型， 证明了主从博弈达不到帕罗脱最优，在很大程度上可能是不公平的，而合作博弈能提供 对用户和i s p 来说都更好的解。 博弈论也用于比较不同的定价方案，为方案的实施提供理论上的支持，陈继光n 鲫等人 主从博弈证明，基于用量的定价策略较之平坦式定价，能更好的控制网络拥塞，x i r e nc a o 等人n 钔指出p m p 利用合作博弈分析得不到较好的解，利用主从博弈对所有等级类指定相同 9i n t e r n e t s e r v i c ep r o v i d e r ，互联网服务提供商， 的电信运营商。 向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务、和增值业务 6 南京邮电大学硕士形f 究生学位论文第1 苹绪论 的价格时能得到优化解。 2 计费模式综述： 计费模式是应用计费因素与参数，结合各种计费模型给出的各种计费方案。在下一代 网络中，计费产品将更加的繁杂，同时由于大量的计费结算的因素和参数的出现，因而将 有各种不同的计费模式伽1 ，它们的计费依据包含计费因素各有不同： ( 1 ) 基于流的计费( f l o w - b a s e dc h a r g i n g ) 。主要思想是在综合服务( i n t e r s e r v ) 体系 结构中对使用资源预留协议( r s v p ) ，以及区分服务( d i f f s e r v ) 的应用进行计费。 ( 2 ) 反转计费( r e v e r s ec h a r g i n g ) 。这是当用户向i s p 或服务商订购某一级别的q o s 服务时，需要向i s p 或服务商支付费用的计算方法。反转计费需要解决两个接入i s p ( 客户 i s p 和服务器i s p ) 与信任的第三方( t t p ( t r u s t e dt h i r dp a r t y ) ) 之间的双边协议关系。在整 个计费过程中，用户只接收不发送，几乎没有用户数据在i s p 之间交换，所以流量的检测要 由t r p 完成。 ( 3 ) 基于会话的计费( s e s s i o n b a s e dc h a r g i n g ) 。其出发点是在网络层完成会话层的 计费。这种计费模式对实时多媒体交互非常有效。这种模式主要收集连接时间 ( c o n n e c t i o n t i m e ) 、传输流量( t r a n s m i t t e dv o l u m e ) 和文件指示信息( f i l ei n f o r m a t i o n i n d i c a t o r s ) 3 个计费参数。计费函数为：f i x e d c h a r g e ( f i l ec o m e m ) - i - e ( c h a r g ep e ru n i tt i m e ) x t i m e + f ( c h a r g e p e rp a c k e t ) x v o l u m e 。 ( 4 ) 基于策略的计费( p o l i c y b a s e dc h a r g i n g ) 。这是目前国际上使用最广的计费模式， 它建立在对包的粒度计费的基础上，通过分类、增加优先级和各种计费策略来完成计费工 作。这种计费模式主要有基于拥塞控制的计费、基于区分业务的计费、基于q o s 的计费、 基于流量的计费以及上述不同计费方案的综合。 ( 5 ) 基于内容的计费( c o n t e n t b a s e dc h a r g i n g ) 。这是衡量内容提供商回收成本和收 益的基础，其价格的制定依据主要是提供商的开发成本和客户对该产品的购买欲望。围绕 内容计费，人们提出了不同的计费算法，其中最具代表性的是基于t c p i p 包头中i p 地址、 端口号和使用的协议来区分用户数据的类型，并根据相应的类型流量进行计费。 3 结算模型综述： 目前的网间结算模型主要有基于网络元素乜门的结算、基于流量( 差) 的结算和基于带 宽的结算等。 ( 1 ) 基于网络元素的结算模型 网络元素是指组成业务网络的各种作用不同、界面清晰且不再细分的功能单元，如互 联网的路由器、服务器等。网络元素模型旨在找出结算模型的公平合理的基准。由于网络 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第1 章绪论 元素的复杂性和不确定性，陈仕俊等人叉将网络元素模型根据网络的划分完善为结算单元 模型噜。结算单元可以是个网络元素，也可以由多种网络元素组成。结算单元模型旨在 同一合理基准下，对不同企业的网络服务贡献进行合理的计算。 ( 2 ) 基于流量的网间结算模型 由于i t u 等组织提倡使用流量( 差) 作为网间结算的依据。因特网国际结算的d 5 0 建议书，也指出因特网提供商在网问结算时，应考虑因特网国际互联中与流量、路由数量、 区域覆盖和国际传输成本有关的补偿问题。2 0 0 3 年中国也提出了新的互联网结算原则和模 式乜耵：在互连双方都认可的条件下，由互连双方自已决定选择按对等接入、转接方式或净 流量方式进行结算。 此外徐强等提出来网络价值法的结算模型2 3 1 。网络价值法要求骨干网之间的结算应该 根据流量交换对对方网络资源的占用，及网络价值的差异进行双向流量结算。当两个骨干 网之间的网络价值在一定比例范围之内，可以实现对等互联，互不结算。从而坚固大中小 网络的互联互通。 ( 3 ) 基于带宽的网间结算模型 随着网络的发展以及带宽的限制，单纯使用带宽的弊端越来越明显，就出现了“带宽 + 流量的模型。该模型中结算价格在结构上可以分成两部分带宽结算价格+ 流量结算价 格。其中，“带宽结算价格 类似于电话网中的月租费，根据互联双方在建设带宽资源上 的投人进行结算即中网根据互联带宽的规模向大网支付网间带宽费用，以弥补大网用于网 间带宽的投资成本。“流量结算价格 类似于电话网中的通话费，根据双向流量进行结算， 以体现双方流量投资所做的贡献。 ( 4 ) 其他结算模型 比如根据公平性原则，杜武恭等人根据泽尔腾公平模型提出了公平奖励结算模型1 ， 以成本( 网络的贡献) 作为比较标准，各成员的应得净收益作为分配标准。 4 结算模式综述： 结算模式与计费模式相似，也是结合结算模型，应用不同结算因素进行结算的方式， 由于结算模式也涉及到政策与结构因素，因此其主要有以下几种模式： ( 1 ) 对等结算模式 “对等结算”( p e e r ) ，又称“互不结算 ，是网络互连结算的最早出现的模式。就是指 彼此不结算，这种不结算模式简称s k a ( s e n d e rk e e pa 1 1 ) 这是一种非商业性的结算方式， 它限于网络容量相等、地理条件差别不大、用户规模相当的网络之间的互联。网络之间可 以完全免费的传送，不需要按时间或流量来计费。 r 南京邮电大学硕士研究生学位论文第1 章绪论 ( 2 ) 双边付费结算模式 对于网络规模不同的互联一般采用“双边付费模式 ( b i l a t e r a ls e t t l e m e n t ) 。这种模式 在结算上对于物理连接成本采用共同承担，但对于两网之间的流量差需要通过协议进行测 算，同时给予定价，由一方按流量差支付给另一方相应费用。 ( 3 ) 转接结算模式 转接发生在两个网络之间不能直接互联的情况下，为了实现两网之间业务流量的顺利 传输，必须通过第三个网络来实现转接，提供这种业务就必须收取转接费。一般来说，转 接业务都由骨干网i s p s 提供，但从技术上来说，任何“多连接 ( m u l t i h o m e d ) 的i s p s 都 可以提供转接业务。 ( 4 ) 其他结算模式 为了避免结算的繁锁，一些骨干运营商简单地根据小的i s p s 与自己建立的互联点数量 来结算互联费。即网络服务提供商根据与他互联的网络之间建立互联点的多少来收取互联 费，互联点越多，收费越多。 从上文介绍的计费结算模式中，可以看到存在着各种计费与结算因素：数据包数量、 流量、时长、q o s 、业务内容区分、拥塞控制、网络带宽、政策因素、网元因素以及结构 因素等等。值得一提的是，作为下一代网络的核心网络使用的i p v 6 协议，已经考虑了这些 因素所涉及的内容，使得流量、q o s 等多策略的计费与结算方案成为可能。但是这其中到 底哪些因素在下一代网络中最为关键，又对其怎样表达与应用，仍然需要深入研究，这也 正是本文研究的重点。 1 4 研究路径及方法 本文研究主要通过分析下一代网络的技术与业务特点，结合各种资费模式与模型，寻 找出适用于下一代网络计费与结算的关键因素。并依据技术、政策建议及网络结构的变化， 分析各关键因素在下一代网络资费模型中的应用与发展，寻找适合下一代网络的计费与结 算模式、模型，为下一代网络的发展提供可供参考的建议。 本文的研究主要围绕下一代网络资费这一主线，以资费中关键因素为研究分析对象， 首先主要通过分析i t u t 相关标准，阐述下一代网络对计费与结算提出的政策与技术要求， 并围绕现有的通信网络计费结算模型，结合下一代网络的特征，总结得出适用于计费与结 算的关键因素，并依据用户观点、运营商观点与社会福利观点针对这些关键因素在计费过 程中的具体应用，分析它们在计费与结算中起到的作用。挑选关键因素设计计费方案、模 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文 ! 第l 章绪论 型及网络部署元件，运用博弈模型证明了该计费方案的优越性：研究计费因素带来的计费 参数及表达方式变化；并通过建立数学模型等方法，对计费模型的社会福利性进行验证， 对比相关计费模型，以使得计费结算的模型能够更加适合网络发展的需要。下图为文章的 研究路径图： 图卜3 文章研究路径图 1 5 文章结构及可能创新之处 1 本论文共分为五个部分 第一部分绪论简要描述问题的研究背景，综述需要下一代网络的原因、下一代网络的 概念特点，以及资费模型与模式。并介绍了研究的路径及方法，文章的结构及可能创新之 处。 第二部分较为详细的介绍了下一代网络概念及特点，指出了新的技术与业务对计费与 结算产生的影响，并给出了国际标准组织i t u t 对资费模型和框架体系、元件体系结构的 建议。 第三部分在前面的基础上，提出下一代网络资费因素的概念，介绍了资费因素的种类。 并从中进行比较分析，得出下一代网络资费中的几个关键资费因素，分别为时长、q o s 、 流量、内容与q o e 。 第四部分针对第三章分析得出的关键资费因素，从政策方面的用户观点、运营商观点 与社会福利观点，结合资费模型进行进步研究。用户观点：指出终端用户计费表达式，就 新兴的q o e 因素，设计出其与q o s 因素相结合的计费模型及方案，进行网络元件的设计 1 0 南京邮电大学硕士研究生学位论文第1 章绪论 与部署，并通过博弈模型与仿真证明了该方案的优越性；运营商观点：找出与计费因素相 对应的计费参数的变化，给出表达方式，并分析新的产业链给结算带去的挑战；社会福利 观点：分析了用户计费表达式的社会福利性，并比较了宽带网络中典型资费模型的社会福 利性，给出证明。 第五部分主要着眼于下一代网络的网间结算。指出了现有网间结算模式的特点与不 足，依据下一代网络资费因素给出了网间结算的表达式。最后描述了i t u t 提出的两种网 间结算结构并进行了经济性比较。 第六部分是总结部分。总结本文的主要工作和贡献，并提出论文中可进一步改进的地 方，为今后进一步的理论和实践研究做出展望。 2 文章要解决的问题 本文主要研究影响下一代网络资费模式中的关键因素，通过这些因素的分析比较寻找 适合下一代网络资费发展的计费结算方式，主要涉及和解决以下几个具体的问题： 问题一：分析下一代网络的基本概念及各组织对下一代网络体系结构的框架建议，找 出下一代网络关键的