1、面向流量控制的網絡計費模型研究                        摘  要  本文建立了一種基于流量控制的網絡計費模型，通過價格的差異來調節用戶網絡的使用行為，以緩解網絡應用高峰期的擁塞現象，提高網絡系統的可管理性。     關鍵詞  流量控制，網絡擁塞, 計費模型  

2、;   隨著網絡用戶的飛速增長，網絡的經濟分析及網絡擁塞成為網絡管理中的焦點問題。由于園區網與Internet的接入帶寬普遍不足，網絡擁塞現象將導致網絡傳輸服務質量的降低，而實現網絡流量的有效控制是解決這一矛盾的關鍵。網絡的計費價格是調整網絡用戶行為的杠桿，進而影響網絡的流量，本文針對網絡服務價格與流量控制的關系，給出一種價格-流量優化數學模型，通過調整價格策略，進行網絡連接服務質量的優化，實現基于流量控制的計費管理。1  計費管理研究現狀與存在的問題    互連網服務采用一種“盡力而為”的服務模式，在這類服務中，網絡盡力把帶寬公平性

3、地分配給全部用戶。依據這一服務模式，在網絡計費定價中，多采用平坦式計費價格，即假定用戶對網絡的需求是完全平等的，價格不隨用戶對網絡帶寬的占用情況而變化。相應的計費算法是簡單而固定的，計費管理系統主要以IP流量或連接時間的單位價格作為計費費率。    事實上，單純體現公平性并非是網絡服務的最好模式，對于廣大的網絡用戶而言，平坦式計費價格單一，顯然對于用戶的指導行為是鼓勵用戶使用網絡，但可能的結果是在網絡使用的高峰期容易導致網絡擁塞，使急需訪問Internet的用戶得不到足夠的帶寬資源保證，出現傳輸數據丟失現象，導致網絡服務不可用。2  面向流量控制的費率定

4、價策略    我們通過調查目前園區網絡用戶的上網規律，了解到用戶使用網絡的行為（上網時間、上網頻率等）是不均衡的，存在明顯的高峰和低谷時間段。顯然，通過調節用戶的上網行為以實現網絡的均衡使用，是實現流量控制以及保護整體用戶利益的有效措施。    價格杠桿是調節市場資源供需的重要手段，對于網絡資源的調節行為也可以借助價格杠桿完成。我們可以采用網絡服務計費定價策略，在高峰時間段提高計費價格，緩解用戶群對網絡使用的稠密性，在低谷時間段降低價格，吸引用戶群使用網絡，從而實現調節用戶上網行為在24小時內均衡分布的目的，保證流量的均衡控制以避免網

5、絡擁塞的產生。用戶均衡的使用網絡，總的網絡流量并不比原來有所降低，對用戶而言，可視上網行為的輕重緩急，選擇不同時段的不同價格使用網絡。3  均衡流量控制定價模型    （1）關于帶寬容量與最低服務質量的分析    避免網絡擁塞的目的是確保一定帶寬容量下的服務質量，我們選擇用戶端連接業務的最大延遲時間作為衡量服務質量的定量指標。為簡化問題的討論，我們假設用戶連接的業務單一。（目前，絕大部分網絡用戶連接業務為WWW服務）         設：

6、0;   網絡信道帶寬： B    連接業務最大延遲時間：T0 最小連接業務單元容量： U  （如Web頁面大小）用戶端連接業務最小傳輸速率： S線路可同時支持的用戶端最大業務連接數目： N0 顯然，    這里，N0  則是線路可同時支持的最大端用戶某種業務連接數目，也是一個平衡點，即我們希望在一天內每個時段上的保證最低業務服務質量前提下均衡的用戶連接數目。    （2）目標函數的確定    為了減少擁塞的現象，我們建立如下

7、目標函數     其中 ：       Pi：第 i個時間段內的價格  i=1,2,.n     n：時間段的數目，不同時段價格不同。    fi(Pi)：在第 i個時間段內計費價格為 p時用戶實際業務連接數目大于N0的概率。    ai：為第 i個時間段內擁塞發生的重視因子。    為了解決網絡應用高峰期擁塞，我們希望通過價格的差異性使用戶實際業務連接數目超過N0的

8、可能性最小，即使 F(p)最小。    （3）目標函數效用曲線    為了實現價格杠桿對于流量的有效控制，必須保證價格隨著用戶端業務連接數目遞增而遞增。根據對用戶的實際調查，在不同時段價格隨用戶端業務連接數目遞增的效用曲線如下（圖1）。圖1第 時段用戶端業務連接數與價格效用曲線    由圖形可以看出其擬合曲線有如下形式：                 &#

9、160;                物理意義：隨著計費價格的提高，用戶端的業務連接數呈下降趨勢。     當第 pi時段價格為Ni 用戶端的業務連接數的最大值 （Ni N0）。     我們通過調研的方式征求用戶的最高價pmax ，調查表如下：表1  最高價調研表    PRICE：最高限價臨界值 

10、60;  NUM： 在此價格下用戶上網的人數    由表1我們可以得到體現用戶在各時段承受力的最高限價均值     由（5）式和（6）式可得：      （4）條件約束    為了實現絕大多數時段內用戶實際業務同時連接數目在N0 以下，我們給出如下約束條件：     pm：經驗常數，表示在第i 個時間段計費價格為pi 時用戶實際業務同時連接數目在 N0 以上的概率。    對于以上條件的約束，我們可通過擬合曲線實現：    根據歷史數據統計可得到在不同時段用戶實際業務同時連接數目在 N0 以上的概率擬合曲線族。圖2 用戶端業務連接次數概率曲