专利名称：基于服务等级协议的互联网业务的服务质量计费方法
技术领域：
本发明涉及一种对互联网业务的服务质量QoS进行计费的方法，确切地说，涉及一种基于服务等级协议(SLA)的互联网业务的服务质量计费方法，也就是运营商在制定费率时先对服务质量采用分级收费方式(即不同级别的服务质量按照不同的资费计费)，并对不同的业务应用类型分别制定相应的费率，再借鉴电话网中的闲忙时段差异费率的概念，用差异化费率在大时间尺度上反映网络资源在不同时间有不同的拥塞费率，然后依据运营商与用户签订的业务等级协议SLA，在接纳控制时对预留资源的费用计算采用等效带宽和边缘计费的方式，进而采用基于使用量(Usage-based)的计费方式，将预留资源和实际消耗资源的两部分费用实现区分统计和计算，从而实现对具有不同服务质量属性的业务进行差异性计费。属于互联网业务的服务质量保证和计费的技术领域。
背景技术：
随着网络技术的飞速发展和网络业务的不断丰富，互联网已经成为一种能够承载多种业务、服务于多类用户群体的公共信息传输平台。目前出现的一些多媒体业务的应用和服务，例如IP语音(VoIP)、视频点播(VoD)、视频会议和IP电视(IPTV)等实时业务应用，对网络的时延、抖动以及丢包率等性能指标都有不同的需求，不同的业务应用对互联网提出了不同的服务质量QoS(Quality of Service)需求。为此互联网工程任务组(IETF)提出了集成服务(Interserv)和区分服务(DiffServ)的体系结构，实现了为多种业务应用提供相应QoS保证的网络运行的技术平台，差异性服务的提供需要更强的业务部署和资源管理功能的支持，运营商为了保证网络的正常运营，计费方式的改变和完善也就成为了必然。
由于传统互联网只能提供尽力而为的服务，所以目前互联网用户的使用费用往往被简化为单一价格，也就是所谓扁平计费(flat-rate)方式(例如包月或按上网时长计费)。这种情况下，用户不必为使用过程中产生的实际流量交付费用，因此，这种方式间接地刺激了流量的增加，进而导致了网络服务质量的下降。
随着差异性服务需求的出现和发展，用户的费用将可能被细分为以下类别1、网络接入费用该费用现在已经普遍收取，当用户需要连接上网时，要向网络运营商缴纳网络连接费用，用于支付网络建设的固定成本。
2、使用费用该费用根据用户业务占用资源的情况而酌情收取，即用户要为其发送到网上的数据包付费，该费用主要用于支付网络运营的可变成本。
3、服务质量QoS费用用户要求所订购的业务获得设定的QoS保证，运营商为了提供QoS服务必须进行额外投资，运营成本将随之增加，因此用户在享受有服务质量保证的业务时，需要为该QoS服务付费。
4、拥塞费用网络发生拥塞时对用户的额外收费，这种额外收取的费用将用于弥补网络扩容的成本。该费用主要鼓励用户在非高峰期使用网络，如果用户坚持在网络拥塞的时候发送流量，则需要支付用于网络扩容投资的额外费用。
有关研究的统计结果表明，一些用户愿意在交纳接入费用的基础上再支付基于使用量的费用(Usage-based)来购买更高的带宽，以获得较高的服务质量。这种现象使得网络运营商NP必须更加有效地运营和管理网络，以便根据用户占用的资源进行计费。因此，设计和提供一种能够反映资源使用情况、支持不同QoS级别不同业务的计费方案对互联网的运营具有相当重要的意义。
目前，针对差异性服务需求的不断涌现，除了已有扁平计费方案外，研究人员还提出了多种可能的计费方案，比如巴黎地铁式计费、优先级计费、等效带宽计费、边缘计费、智能市场机制和响应式计费等等。
下面就目前已有的一些互联网业务应用的计费方案做一简单介绍扁平计费方式又叫扁平计费，是互联网中使用最广泛的传统计费方式，按照时间单位(如月、小时、分钟)向用户收取费用，用户不必为使用过程中在网络中产生的实际流量交付费用。其最大优点是简单，因此该计费方式获得了广泛应用。然而，扁平计费方式没有考虑到用户对于网络资源的实际使用情况，也不能支持对QoS计费；而且，由于不考虑实际使用量，扁平计费方式间接刺激了用户流量的增加，容易造成网络拥塞。显然，该计费方式不能适应网络提供QoS服务的发展趋势。
巴黎地铁式计费(Paris-Metro Pricing)简称为PMP计费，PMP计费模型是将网络划分为若干个逻辑子网，每个子网仍然提供尽力而为的服务，但以不同的价格进行区分。在高定价的子网中，网络利用率较低，用户能够获得质量较高的服务。PMP计费模型的优势和不足之处均与扁平计费基本相同简单方便、与现有的IP网络技术相适应。在PMP计费模型中，运营商只要记录用户对逻辑子网的选择，毋需关心用户在网络上的实际使用资源情况。与扁平计费方式相比较，它支持用户根据自身的需求和财务状况选择逻辑子网，虽然每个逻辑子网依然采用扁平计费方式，但用户有了选择服务的权利，因此具有较好的用户可接受性。而且，虽然PMP仍然提供传统的尽力而为服务，但价格的不同造成各个逻辑网络的流量差异，使得不同逻辑网络间的资源空闲状况也不一样。因此，PMP提供了一种间接的流量管理功能。但该方案不能支持基于单一用户业务的QoS计费。
优先级计费(Priority Pricing)用于支持优先级排队的互联网，采用IP包头的服务类型字段ToS(Type of Service)或IPv6的相关域表示优先级，再根据优先级进行数据报的转发、延时转发或者丢弃。签订合约时，用户必须根据流量的重要性选择不同的优先级别和相应的资费，以便能够提高自身的经济效率。
现有的路由器都已经支持流量的优先级排队机制，只需要修改配置即可支持优先级计费。优先级计费需要测量和记录用户发生的实际流量和流量的优先级别。该计费方案提供了基于类的QoS保证，在网络拥塞时高优先级的流量会被优先处理。但是在网络拥塞的时候，严格执行优先级排队可能会造成低优先级业务被饿死的不公平现象。另外，该方案虽然能够支持QoS计费，但计费方式对网络设备的要求较高，如果要在全网范围内统一实现，具有相当的难度。
等效带宽计费该计费方式的主要思想是把在客户和业务提供商的服务等级协议SLA中声明业务流特性的责任交给用户，要求用户用一组简单数字(如令牌桶参数)尽量准确描述业务流的特征，然后根据这些参数估算等效带宽的近似值，以此作为资源预留和计费的依据。这种计费方式需要利用各种不同公式推导计算用户流量的预期负载，并引导用户声明用于接纳控制CAC中业务流的近似值(平均速率和峰值速率)。基于等效带宽的接纳控制方式可以保证每个用户的QoS，同时统计复用效果可以获得更高的带宽利用率。该方案的测量要求相对简单，只需要记录用户发生流量的时间和总流量，再结合等效带宽计算资费。它要求用户尽量熟悉本身业务的流量特征，并根据业务提供商提供的经验数据来估算某连接的等效带宽，估算越准确越有利于保证用户业务的QoS性能。但是，该要求的实现难度很大。
边缘计费方式(Edge Pricing)该计费方式是在网络的边缘根据网络预期的拥塞成本和路由距离进行计费，因此不需在核心网中建设计费系统，实现起来比较简单。从本质上说，边缘计费只规定计费的位置，并没有规定如何计费。这种计费模型非常灵活，既可以对流量发送者计费，也可以对流量接收者计费，可以很好地支持多播计费和接收方付费方式。边缘计费需要记录用户使用网络资源的实际情况，但是，这些记录和测量只需要在边缘网络进行。
边缘计费与现有的DiffServ技术相适应，DiffServ对于网络边缘和网络核心的概念有利于实现该计费方式。在基于DiffServ的IP网络里，只有在网络边缘才能够区分清楚某个用户的业务类型和具体参数，通过边缘节点可以将用户的业务与计费联系在一起。这种计费模型也适应于ATM和RSVP的网络，ATM的接纳控制机制可以实现边缘计费；在IntServ/RSVP网络中，边缘计费方式可以结合流量管理来实现。很明显，该方案必须结合其它计费方案才能实现。
智能市场计费方式该计费方式的主要思想是在网络拥塞时通过拍卖竞价机制决定分组的处理。用户在使用网络之前必须声明愿意为每个分组支付的最高费用，即投标价格(bid)。网络运营商根据当前网络的拥塞状况计算出接纳该数据包需要收取的接纳费用的阈值，该阈值反映了当前网络传输该数据分组的成本；只有投标价格大于或等于该阈值的分组才会被传送，而被传送的每个分组都会根据该阈值(而不是投标值bid)进行计费。这样就能够保证用户在网络上传输分组的价格总是等于或低于用户愿意支付的价格。这种计费方法通过拍卖竞价机制，使得用户在发送流量之前，必须先考虑到网络的运行状况和其它用户发送流量的意愿。
与优先级计费一样，该方法提供了相对的优先级服务，用户流量的优先级主要决定于用户的竞价。不同于前述的几个计费方案，智能市场计费方式需要对现有的IP网技术进行很大的改造。拍卖竞价机制需要重新在网络边缘进行复杂的配置，需要设计新的通信协议，修改网络设备，在客户端要支持向网络动态出价的机制，这些都将会大大加重网络运营的成本。智能市场计费虽然能够很好地控制网络拥塞的问题，但要求用户必须具有动态出价的能力，并根据网络状况不断进行调整，这种频繁的反馈机制使得它的用户可接受性很差。
响应式计费(Responsive Pricing)该计费方式与智能市场计费相类似，主要根据网络的运营状况动态调整价格来影响用户行为，从而缓解网络拥塞或者提高网络利用率。服务价格是根据网络拥塞的程度进行动态地增加或减少，并使用网络上专用的反馈信号来传递网络的状态信息。它是一种动态的实时计费方法，服务价格会不断变化。
这种计费模型要求用户能够对网络价格的变化做出反应，当网络接近拥塞而价格升高的时候，用户会减少其业务量；当网络利用率不足，价格下降的时候，又会吸引更多的用户使用网络。通过这种方式不仅增加了网络的使用效率，也提高了用户的经济效率。但是，网络运营商需要保持非常详细的计费记录，从而产生了大量的网络开销。目前的互联网技术本身并不支持该计费方式，需要额外的机制，实现起来很复杂，用户可接受性差，还可能导致网络的不稳定。
在响应式计费模型中，价格成为了流量控制的工具。这种拥塞计费技术适用于尽力而为服务的网络，并且能够提供更好的网络服务。这种计费方案说明了除了通过网络解决方案(例如路由技术和网络流量工程)来避免拥塞外，资费的不同也能够成为控制网络拥塞的工具。
期望容量计费(Expected Capacity Pricing)该计费方式聚焦于用户期望值，用户在使用网络之前，要向网络提供商表明自己对于网络容量的期望值。该期望容量明确签注于用户和网络提供商签订的合同上，用户费用则按照期望容量来计算。这种网络容量的期望值可以用很多方式来表达，例如需要的最小带宽、定量数据的最长传送时间等，用于表述在网络发生拥塞时，用户仍然希望获得的最低网络容量。这种计费方案必须通过接纳控制(CAC)机制来管制业务流量，从而为用户提供它们所期望的网络容量。期望容量计费适用于RSVP及ATM网络，也支持拥塞控制和流量管理，通过不同的优先级和不同的费用来鼓励用户选择合适的服务等级。
这种计费方式最大的好处是简单明了，只需根据合同上签订的预期容量进行收费，而不是用户在使用网络过程中实际获得的容量，因此它省去了许多记录和测量容量的开销。它与边缘计费概念相结合，能够得出比较完善的计费策略。虽然省去了不少测量的开销，但为了保证用户获得的容量不小于合同上的期望容量，需要在网络上建立监测机制；如果允许用户的容量超过期望容量的话，还要对超出的容量进行测量并计费。目前的互联网技术本身并不支持该机制，需要额外的机制，实现复杂，用户可接受性差，还可能导致网络的不稳定。
上述多种互联网的计费方案，有的虽然实施简单，但无法满足差异性服务的计费需求，有的虽然能够在理论上满足差异性服务的计费要求，但对现有网络的技术升级要求较高，近期内很难想象能够在互联网上大规模实施。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于服务等级协议的互联网业务的服务质量计费方法，本发明是针对目前出现的差异化业务服务的需求，在充分考虑现有网络可实施的技术基础的前提下，并广泛借鉴现有的多种互联网计费方案和研究成果，再进行综合优化而提出的一种基于服务等级协议(SLA)的互联网业务服务质量计费的实现方法。与现有各种互联网计费方案相比较，该方法在现有的网络技术基础上，利用网络中已经部署的相关的一些先进和成熟技术，通过与业务用户签订的服务等级协议和依据该和约对用户业务应用的相关数据进行分类计量和计费，从而很好地满足差异性服务的计费要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于服务等级协议SLA的互联网业务的服务质量QoS计费方法，其特征在于运营商根据运营需求将其提供的网络传输服务划分为具有不同QoS属性的若干等级，即网络服务等级NSC(Network Service Class)，同时分别对业务应用的种类和使用时间进行分类，其中业务应用种类的划分依据是用户的各种业务形式，业务应用的使用时间则划分为忙闲不同时段，并为不同的网络服务等级、不同的业务应用类型和不同的使用时段制定不同的资费标准；在业务运营时，运营商依据其与用户签订的业务等级协议SLA(Service Level Agreement)相关参数、网络服务等级NSC属性和业务应用时段的相应计费标准，在用户业务的接纳控制和应用时，采用等效带宽和边缘计费相结合以及基于使用量的计费方式，分别统计和计算用户业务的预留资源和实际消耗资源的资费，从而实现对具有不同QoS属性的业务进行差异性计费。
所述采用基于使用量的计费方式中的使用量参数是易于测量的业务应用的时长D、流量V和类型属性ST，其中基于时长的计费方式用于计算预留资源的费用，基于流量的计费方式用于计算实际消耗资源的费用，业务类型属性ST用于确定不同业务应用类型的费率因子。
所述方法包括下述步骤(1)运营商依据网络技术状况将其向用户提供的网络传输服务根据服务质量QoS属性分成多个不同等级的网络服务等级NSC，并依据各种NSC使用网络资源的情况、业务应用的类型属性和其它商业营销策略，制定相应的不同资费标准和具有差异性的服务等级协议SLA，供用户选择；(2)申请注册业务时，用户依据其业务应用需求，选择运营商所提供的某个网络服务等级NSC和业务应用类型，并与运营商签订相应的服务等级协议SLA，通过该SLA双方约定该业务应用所需的服务等级规范SLS(Service LevelSpecification)，SLS中包括但不限于流标识信息、拓扑范围、流规定参数和传送时间的信息，用作运营商为该业务或每个NSC提供服务的性能参数、阈值和计费的依据。
(3)运营商根据用户业务应用的实际使用状况及其对该用户业务应用的监测数据，再依据SLA相关参数和NSC、业务应用类型的计费标准，提出基于SLA的支持网络预留资源和实际消耗资源相结合的计费模型，对用户业务应用的使用量进行计费。
所述服务等级协议SLA是用户与运营商签订的有关运营商如何向用户提供服务的协议，由服务等级协议SLA的技术部分-SLS和商业法律部分两部分组成；在区分服务DiffServ网络中，SLS至少包括流信息、流的拓扑范围、流规定参数、调度时间、需要监测的性能参数及该参数的阈值，以便使用这些参数来描述运营商提供的网络服务质量，并作为业务应用差异化计费的依据。
所述步骤(3)中基于SLA的支持网络预留资源和实际消耗资源相结合的计费模型的计费公式为用户业务应用的总费用Bill＝WRRC×RRC+WCRC×CRC；式中，预留资源费用RRC(Reserved Resource Charge)为依据SLA所预留资源的费用，消耗资源费用CRC(Consumed Resource Charge)为用户实际消耗资源的费用，WRRC和WCRC分别为RRC和CRC的权重，其数值大小取决于运营商的市场需求分析、竞争水平和营销策略，取值范围为
。
在分别计算用户预留资源费用RRC和实际消耗资源费用CRC的两个计算公式中，需要考虑和计算的与业务应用服务质量相关的费率因子f(X)有六个，该f(X)表示一种通用概念的函数关系，即f(X)是变量X的函数优先级费率因子f(P)，f(P)为不同NSCi的优先级P的函数，P为网络服务等级的优先级数值；时段费率因子f(T)，T是业务应用的时段取值，业务应用时段的闲时和忙时分别表示为TOffPeak和TPeak，则忙时费率因子为f(TPeak)，闲时费率因子为f(TOffPeak)，通常f(TOffPeak)＜f(TPeak)；距离费率因子f(NDS)，f(NDS)是距离变量NDS的函数，NDS为用户业务应用所跨的DS域的个数，单域的用户业务应用NDS为1；
带宽因子f(B)，f(B)是根据不同网络服务等级的SLS流规定参数的等效带宽变量B进行计算的函数，B为峰值速率PIR值BPIR、或承诺速率CIR值BCIR，取值决定于NSC的服务类别；业务类型费率因子f(ST)，f(ST)为不同的业务应用类型ST的函数，不同的业务应用类型具有不同的资费标准；服务质量满意度因子f(QoS)，f(QoS)是分钟数量级的最小计费时段的QoS满意度系数，用于在小时间时段内，对未达到SLA规定的最低QoS性能要求的业务流量进行打折计费如果在最小计费时段内监测所得的至少包括时延、抖动、丢包率的各项性能数值都符合所签订的NSC最低性能标准时，该系数取值为1；如果其中任何一个性能指标不符合NSC最低性能标准时，f(QoS)系数的取值为最小计费时段内符合最低性能标准的流量占符合规定总流量in-profile的百分比，取值小于1。
所述预留资源费用RRC是根据协议SLA中基于时长的相关参数计算得到的，即在签订SLA后就能够计算出整个预留时间内的总费用；该计算公式为RRCNSCi＝p1×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(B)×D；式中，自然数i为网络业务等级NSC的等级序数，p1是运营商设定的单位带宽单位时间的费率基数，D是根据SLA中声明的SLS调度时间计算出来的资源预留时长，包括忙时时长和闲时时长。
所述用户实际消耗资源的费用CRC的计算是根据SLA协议中基于流量的相关参数和依赖于SLS监测获得的实际性能数据-SLS监测的最小采样间隔的整数倍用作最小计费间隔CRCMin，CRC费用为整个预留时间内所有CRCMin费用的算术累加和，其计算公式为CRCNSCi＝∑CRCMin.NSCi，其中CRCMin.NSCi＝p2×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(QoS)×V；式中，自然数i为网络业务类NSC的类别等级序数，p2是运营商设定的单位流量的费率基数，根据用户的业务流是否符合SLA的流规定profile，对监测得到的流量V区分为符合规定部分in-profile-VInprofile和超出规定部分out-profile-VOutprofile，并分别计算其资费。
所述计算用户实际消耗资源的费用CRC公式中，监测得到的流量V中符合SLA规定部分VInprofile是按照SLA流规定的时延、丢包率、时延抖动的性能参数区分为符合最低性能标准和不符合最低性能标准的两部分流量分别进行计算；对超出SLA规定部分流量VOutprofile则采用一个设定的简单费率p3作为惩罚性费率，直接对监测到的流量进行计算，不再区分闲忙时段；此时的计算公式为CRCMin.NSCi＝p2×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(QoS)×VInprofile.NSCi+p3×VOutprofile.NSCi。
本发明相对与现有互联网使用的传统计费方法具有以下特点本发明实现了一种可针对具体业务进行差异化计费的方法，该方法既可满足不断涌现的差异化业务应用的运营需求，具有很好的灵活性和扩展性，也可使运营商更好地根据用户占用的资源进行计费，更有效地管理、运营和维护其网络。
具体而言从网络管理者角度来看借鉴边缘计费、等效带宽计费、优先级计费的思想，本发明特别适用于基于区分服务等技术的网络体系结构；通过合理的价格分级，能够保持网络利用率处于较高水平，业务性能参数的监测开销小。
从网络客户角度看可选择性好，可供用户按需选择不同QoS级别的服务，并为之缴纳相应的不同费用。公平性强，从预留资源和实际消耗资源两个度量尺度上反映用户使用资源的代价，从网络中获得较多资源、较好QoS性能的用户就要支付相应的较多费用；而且，计费公式和SLA具有对应性，f(P)、f(T)、f(NDS)、f(B)、f(ST)各个计费函数中的自变量优先级P、闲忙时段T、距离变量NDS、带宽变量B、业务类型ST等参数都可以在签订SLA时就加以确定，容易理解和协商。服务价格具有稳定性，由于采用了闲忙时段的概念，在每种时段内服务价格是稳定的，不会经常改变，用户可以方便地预计费用的上限。
总之，本发明的计费方法能够比较客观地反映网络资源的使用情况，支持不同QoS级别的多种业务应用，对IP网络的实际运营和管理具有重要意义和很好的应用前景。
图1是本发明基于服务等级协议SLA的互联网业务的服务质量QoS计费方法的总体流程图。
图2是本发明方法中资源管理和全局SLS域间分解的应用实例的示意图。
图3(A)、(B)分别是表1中网络服务等级NSC1采用基于峰值信息速率PIR预留带宽进行计费和网络服务等级NSC2、NSC3以实际消耗带宽、即采用基于平均信息速率或承诺信息速率CIR进行计费的实施例的示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明是一种基于服务等级协议SLA的互联网业务服务质量计费方法，具体内容是运营商根据运营需求将其提供的网络传输服务划分为具有不同QoS属性的若干等级，即网络服务等级NSC，同时分别对业务应用的种类和使用时间进行分类，其中业务应用种类的分类依据是用户的各种业务形式，业务应用的使用时间划分为忙闲不同时段，并为不同的网络服务等级、不同的业务应用类型和不同的使用时段制定不同的资费标准；在业务运营时，运营商依据其与用户签订的业务等级协议SLA相关参数、网络服务等级NSC属性、业务应用类型和业务应用时段的相应计费标准，在用户业务的接纳控制和应用时，采用等效带宽和边缘计费相结合以及基于使用量的计费方式，分别统计和计算用户业务的预留资源和实际消耗资源的资费，从而实现对具有不同QoS属性的业务进行差异性计费。
下面参见图1，具体介绍本发明方法的各个操作步骤(1)运营商依据网络技术状况将其向用户提供的网络应用的传输服务根据服务质量QoS属性分成多个不同等级的网络服务等级NSC，并依据各种NSC使用网络资源的情况、业务应用的类型属性和其它商业营销策略，制定相应的不同资费标准和具有差异性的服务等级协议SLA，供用户选择。
通常，运营商除了提供传统的尽力而为服务以外，还可提供若干等级有QoS保证的NSC，不同等级的NSC可以具有不同业务应用的属性特点。下面的表1就是一种有QoS保证的网络服务等级NSC分类的示例，该示例依据不同业务应用的技术需求差异确定了不同的NSC等级，运营商可以基于这些NSC和其商业营销策略制定相应的SLA。当然，运营商也完全可以依据自己的市场营销策略及其网络技术条件确定自己能够向用户提供的各种网络服务等级NSC和相应的服务等级协议SLA。
所谓服务等级协议SLA是用户与运营商签订的关于运营商如何向用户提供服务的协议，由技术部分和商业法律部分组成，其中技术部分被称为服务等级规范SLS。在DiffServ网络中，SLS主要包括流信息、流的拓扑范围、流的一致性检查和处理(也称流规定参数)、调度时间、需要监测的性能参数及这些参数的阈值。这些参数用于描述运营商提供的网络服务质量，也是业务应用差异化计费的重要依据。
(2)在申请注册业务时，用户依据其业务应用需求，选择运营商所提供的某类网络服务NSC和业务应用类型，并与运营商签订相应的服务等级协议SLA，通过该SLA双方约定该业务应用所需的服务等级规范SLS，SLS中包括但不限于流标识信息、拓扑范围、流规定参数和传送时间的信息，用作运营商为该业务或每个NSC提供服务的性能参数、阈值和计费的依据。
(3)运营商根据用户业务应用的实际使用状况及其对该用户业务应用的监测数据，再依据SLA相关参数和NSC计费标准、业务应用类型，提出基于SLA的支持网络预留资源和实际消耗资源相结合的计费模型，对用户业务应用的使用量进行计费。
从计费的角度出发，运营商和用户看待网络资源的资费出发点是不同的。对于网络管理者，运营商认为业务应用部署后的预留资源就视同为实际消耗资源，其希望根据SLA中约定的预留资源来保证用户业务的QoS，所以要求按照预留资源进行计费。而用户则认为在业务运行过程中，其业务流占用的资源才是实际消耗资源，因此用户更倾向于根据资源的实际消耗量进行计费。由此可见，计费方法与如何为用户业务应用预留和分配网络资源有着紧密的联系。
参见图2，本发明采用类似带宽管理器的资源管理方式。资源管理实体负责资源规划、接纳控制和域间分解、维护可用资源矩阵的功能。其中资源规划模块确定每个区分服务域DS中各个NSC对应的任何两个边缘路由器之间的可用带宽，并保存在可用资源矩阵中。当有用户业务应用的SLS请求时，域间分解模块负责对SLS按域进行分解(如图2所示一个跨域的全局SLS(从R11到R32)将被拆分为三个单域SLS)。然后，接纳控制模块开始接纳每个单域的SLS，如果每个单域SLS都被成功接纳，则跨域SLS接纳成功。同时，资源管理实体必须在可用资源矩阵中减去各域对应时间内预留给该SLS的带宽。
由此可见，一个SLS请求的成功接纳就意味着对应时间内的可用资源的减少，其他用户的SLS请求可能会因资源不足而被拒绝。所以运营商从资源管理的角度出发，用户就应该为其所预留的带宽资源付费。在运营商与用户签订SLA后，可以不必依赖网络测量，通过SLA参数就能够计算出预留资源费用RRC。这种实现简单、成本低廉的优点使得运营商倾向于在大时间尺度(例如小时到数天的数量级)上按照预留资源进行计费。
然而，对用户来说，要准确地预测各种业务流的速率并指定其令牌速率(峰值速率PIR或平均速率CIR)是相当困难的。但令牌速率在接纳控制过程和预留资源过程都相当于等效带宽，对费用的计算起着重要作用。单纯按照预留资源进行计费不能反映在小时间计量尺度上(数分钟的数量级)的资源实际使用情况，因此用户倾向于根据实际消费资源CRC来计费。
参见图3，下面以上述表格中的NSC示例为例进行说明。运营商对NSC1业务采用峰值速率PIR预留带宽资源，通过在入口路由器的流量管制，该流实际发送速率R不会超过PIR，导致预留带宽并没有完全被预订NSCl的用户业务应用所使用(如图3(A)所示)。在接纳控制中，虽然这些剩余的预留带宽名义上是被该用户业务应用所独占，但是在实际使用过程中，可以通过路由器中支持带宽共享的排队机制被其他数据流所使用。所以用户当然认为应该根据实际消耗的资源来计费(如图3(B)所示)，这样更能反映用户实际得到的利益和价值。
为了兼顾运营商和用户利益，并尽量考虑到各种可能的计费因素，本发明提出了一种基于SLA的支持网络预留资源和实际消耗资源相结合的计费模型。该模型的总计费公式为用户业务应用计费的总费用Bill＝WRRC×RRC+WCRC×CRC式中，RRC为依据SLA所预留资源的费用，CRC为用户实际消耗资源的费用，WRRC和WCRC分别为RRC和CRC的权重，其数值大小取决于市场需求、竞争水平和营销策略，取值范围为
。
该计算公式兼顾了网络管理者偏向于根据预留资源收费和网络资源使用者偏向根据实际消耗资源交费的两方面要求，并可以通过修改WRRC和WCRC的权重数值来调节RRC和CRC两部分的比重，具有很好的灵活性和可扩展性。
下面进一步描述RRC和CRC两部分费用的详细构成。
在实际应用中，影响费率的因素很多。例如1、用户服务的QoS级别用户服务的QoS级别越高，单位使用量的费率就应该越高，这里采用的是优先级计费策略。2、资源的预留时段和实际使用时段类似于电话网的闲忙时段概念，通过区分忙时时段和闲时时段的费率可以对网络流量进行时间上的分流调度。区分闲忙时段可以看成是一种对网络资源拥塞进行缓解的方法，也是在大时间尺度上反映网络资源拥塞的费用。3、距离基于边缘计费策略和运营商网络的域间分解功能，距离可采用某业务应用所跨越DS域的个数NDS来衡量。4、业务类型用户业务应用的不同类型的费率也各不相同，例如IP电话、视频电话、文件传送FTP、电子邮件E-mail等业务，运营商会根据其运营需求和经营策略制定各个具体业务相对应的费率。5、服务质量是否满意如果表示用户对业务应用满意度的函数f(QoS)没有达到SLA规定的最低QoS性能要求，那么该业务流量就要打折计费只有在监测时段内包括时延、抖动、丢包率的各项性能数值都符合所签订的NSC最低性能标准时，该服务质量满意度系数取值为1；如果其中任何一个性能指标不符合NSC最低性能标准时，服务质量满意度系数的取值为要小于1。
本发明的计费方法是基于使用量的计费方式，目前最普遍的使用量参数是业务应用的时长D、流量V和业务类型属性ST。这些使用量参数简单明了，易于测量和获取。基于时长D的计费方式通常用于计算预留资源的费用，基于流量V的计费方式则主要用于计算实际消耗资源的费用，业务类型属性ST用于确定不同业务应用类型的费率。
预留资源费用RRC是根据协议SLA中基于时长的相关参数计算得到的，因此，在签订SLA后，就能够根据SLA中的相关参数，计算出整个预留时间内的RRC总费用。该计算公式为RRCNSCi＝p1×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(B)×D；式中，自然数i为网络业务等级NSC的等级序数，p1是运营商设定的单位带宽单位时间的费率基数，f(P)是优先级费率因子，为不同NSCi的优先级P的函数；f(T)是闲忙时段分别取值的费率因子闲时费率因子f(TOffPeak)和忙时费率因子f(TPeak)，通常f(TOffPeak)＜f(TPeak)；f(NDS)是距离变量NDS的函数，NDS为用户业务应用所跨的DS域的个数，单域的用户业务应用NDS为1；f(ST)是业务应用类型ST的费率因子，f(B)是根据不同网络服务等级的SLS流规定参数的等效带宽变量B进行计算的函数，B为峰值速率PIR值BPIR、或承诺速率CIR值BCIR，取值决定于NSC的服务类别；D是根据SLA中声明的SLS调度时间计算出来的资源预留时长，包括忙时时长和闲时时长。
例如，依据上述表1，一个申请了峰值速率PIR值为BPIR、跨闲忙时段(闲时时长DOffPeak，忙时时长DPeak)、分解为3个单域SLS(即NDS＝3)的NSC1服务，在整个预留时间内所有的RRC费用可以表示为RRCNSC1＝p1×fNSC1(P)×fNSC1(TOffPeak)×fNSC1(NDS)×fNSCi(ST)×fNSC1(BPIR)×DOffPeak+p1×fNSC1(P)×fNSC1(TPeak)×fNSC1(NDS)×fNSCi(ST)×fNSC1(BPIR)×DPeak用户实际消耗资源的费用CRC除了依据SLA协议中基于流量的相关参数以外，还必须依赖于SLS监测获得的实际性能数据-SLS监测的最小采样间隔的整数倍用作最小计费间隔CRCMin，CRC费用为整个预留时间内所有CRCMin费用的算术累加和。其计算公式为CRCNSCCi＝∑CRCMin.NSCi，其中CRCMin.NSCi＝p2×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(QoS)×V；式中，自然数i为网络业务类NSC的类别等级序数，p2是运营商设定的单位流量的费率基数，f(P)、f(T)、f(NDS)和fNSCi(ST)四个函数的定义与RRC的计算公式完全相同。f(QoS)是分钟级的最小计费时段的QoS满意度系数，用于在小时间时段内，对未达到SLA规定的最低QoS性能要求的业务流量进行打折计费如果在最小计费时段内监测所得的包括时延、抖动、丢包率等各项性能数值都符合所签订的NSC最低性能标准时，该系数取值为1；但是如果其中任何一个性能指标不符合NSC最低性能标准时，f(QoS)系数的取值为最小计费时段内符合最低性能标准的流量占符合规定总流量(in-profile)的百分比，取值小于1。
根据用户的业务流是否符合协议SLA中签订的流规定profile，对监测得到的流量V还可以区分为符合流规定部分(in-profile)VInprofile和超出流规定部分(out-profile)VOutprofile分别进行计算。由于SLA明确规定了in-profile流的时延、丢包率、时延抖动等QoS性能保证，所以in-profile流量还可以分为符合最低性能标准和不符合最低性能标准两部分，在计费时比out-profile流量更精确。对于超出SLA流规定部分的流量可以采用简单的费率p3作为惩罚性费率，直接对监测到的流量进行计算，不再区分闲忙时段；其计算公式为CRCMin.NSCi＝p2×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(QoS)×VInprofile.NSCi+p3×VOutprofile.NSCi。
具体来说，以前面表1示例的NSC1、NSC2业务应用类别为例，其对应的最小计费间隔CRC可以分别表示为CRCMin.NSC1＝p2×fNSC1(P)×fNSC1(T)×fNSC1(NDS)×fNSCi(ST)×fNSC1(QoS)×VInprofile.NSC1，及CRCMin.NSC2＝p2×fNSC2(P)×fNSC2(T)×fNSC2(NDS)×fNSCi(ST)×和fNSC2(QoS)×VInprofile.NSC2+p3×VOutprofile.NSC2这是因为在NSC1中，用户业务流的所有流量V都是符合协议SLA中签订的流规定profile的，即其只需计算符合流规定部分的流量VInprofile.NSC1。而在NSC2中，用户业务流的流量V中除了符合协议SLA中签订的流规定profile的部分流量(VInprofile.NSC2)以外，还要采用简单费率p3作为惩罚性费率，直接对监测到的不符合流规定的部分流量(VOutprofile.NSC2)流量进行费用计算。
权利要求
1.一种基于服务等级协议SLA的互联网业务的服务质量QoS计费方法，其特征在于运营商根据运营需求将其提供的网络传输服务划分为具有不同QoS属性的若干等级，即网络服务等级NSC，同时分别对业务应用的种类和使用时间进行分类，其中业务应用种类的分类依据是用户的各种业务形式，业务应用的使用时间则划分为忙闲不同时段，并为不同的网络服务等级、不同的业务应用类型和不同的使用时段制定不同的资费标准；在业务运营时，运营商依据其与用户签订的业务等级协议SLA相关参数、网络服务等级NSC属性、业务应用类型和业务应用时段的相应计费标准，在用户业务的接纳控制和应用时，采用等效带宽和边缘计费相结合以及基于使用量的计费方式，分别统计和计算用户业务的预留资源和实际消耗资源的资费，从而实现对具有不同QoS属性的业务进行差异性计费。
2.根据权利要求1所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述采用基于使用量的计费方式中的使用量参数是易于测量的业务应用的时长D、流量V和类型属性ST，其中基于时长的计费方式用于计算预留资源的费用，基于流量的计费方式用于计算实际消耗资源的费用，业务类型属性ST用于确定不同业务应用类型的费率。
3.根据权利要求1所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述方法包括下述步骤(1)运营商依据网络技术状况将其向用户提供的网络应用的传输服务根据服务质量QoS属性分成多个不同等级的网络服务等级NSC，并依据各种NSC使用网络资源的情况、业务应用的类型属性和其它商业营销策略，制定相应的不同资费标准和具有差异性的服务等级协议SLA，供用户选择；(2)申请注册业务时，用户依据其业务应用需求，选择运营商所提供的某个网络服务等级NSC和业务应用类型，并与运营商签订相应的服务等级协议SLA，通过该SLA双方约定该业务应用所需的服务等级规范SLS，SLS中包括但不限于流标识信息、拓扑范围、流规定参数和传送时间的信息，用作运营商为该业务或每个NSC提供服务的性能参数、阈值和计费的依据；(3)运营商根据用户业务应用的实际使用状况及其对该用户业务应用的监测数据，再依据SLA相关参数和NSC、业务应用类型的计费标准，提出基于SLA的支持网络预留资源和实际消耗资源相结合的计费模型，对用户业务应用的使用量进行计费。
4.根据权利要求1或2所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述服务等级协议SLA是用户与运营商签订的有关运营商如何向用户提供服务的协议，由服务等级协议SLA的技术部分-SLS和商业法律部分两部分组成；在区分服务DiffServ网络中，SLS至少包括流信息、流的拓扑范围、流规定参数、调度时间、需要监测的性能参数及该参数的阈值，以便使用这些参数来描述运营商提供的网络服务质量，并作为业务应用差异化计费的依据。
5.根据权利要求2所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述步骤(3)中基于SLA的支持网络预留资源和实际消耗资源相结合的计费模型的计费公式为用户业务应用的总费用Bill＝WRRC×RRC+WCRC×CRC；式中，RRC为依据SLA所预留资源的费用，CRC为用户实际消耗资源的费用，WRRC和WCRC分别为RRC和CRC的权重，其数值大小取决于运营商的市场需求分析、竞争水平和营销策略，取值范围为
。
6.根据权利要求5所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于在分别计算用户预留资源费RRC和实际消耗资源费用CRC的计算公式中，需要考虑和计算的与业务应用服务质量相关的费率因子f(X)有六个，该f(X)表示一种通用概念的函数关系，即f(X)是变量X的函数；这些费率因子f(X)是优先级费率因子f(P)，f(P)为不同NSCi的优先级P的函数，P为网络服务等级的优先级数值；时段费率因子f(T)，T是业务应用的时段取值，业务应用时段的闲时和忙时分别表示为TOffPeak和TPeak，则忙时费率因子为f(TPeak)，闲时费率因子为f(TOffPeak)，通常f(TOffPeak)＜f(TPeak)；距离费率因子f(NDS)，f(NDS)是距离变量NDS的函数，NDS为用户业务应用所跨的DS域的个数，单域的用户业务应用NDS为1；带宽因子f(B)，f(B)是根据不同网络服务等级的SLS流规定参数的等效带宽变量B进行计算的函数，B为峰值速率PIR值BPIR、或承诺速率CIR值BCIR，取值决定于NSC的服务类别；业务类型费率因子f(ST)，f(ST)为不同的业务应用类型ST的函数，不同的业务应用类型具有不同的资费标准；服务质量满意度因子f(QoS)，f(QoS)是分钟数量级的最小计费时段的QoS满意度系数，用于在小时间时段内，对未达到SLA规定的最低QoS性能要求的业务流量进行打折计费如果在最小计费时段内监测所得的至少包括时延、抖动、丢包率的各项性能数值都符合所签订的NSC最低性能标准时，该系数取值为1；如果其中任何一个性能指标不符合NSC最低性能标准时，f(QoS)系数的取值为最小计费时段内符合最低性能标准的流量占符合规定总流量in-profile的百分比，取值小于1。
7.根据权利要求5或6所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述预留资源费用RRC是根据协议SLA中基于时长的相关参数计算得到的，即在签订SLA后就能够计算出整个预留时间内的总费用；该计算公式为RRCNSCi＝p1×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(B)×D；式中，自然数i为网络业务等级NSC的等级序数，p1是运营商设定的单位带宽单位时间的费率基数，D是根据SLA中声明的SLS调度时间计算出来的资源预留时长，包括忙时时长和闲时时长。
8.根据权利要求5或6所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述用户实际消耗资源的费用CRC的计算是根据SLA协议中基于流量的相关参数和依赖于SLS监测获得的实际性能数据-SLS监测的最小采样间隔的整数倍用作最小计费间隔CRCMin，CRC费用为整个预留时间内所有CRCMin费用的算术累加和，其计算公式为CRCNSCi＝∑CRCMin.NSCi，其中CRCMin.NSCi＝p2×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(QoS)×V；式中，自然数i为网络业务类NSC的类别等级序数，p2是运营商设定的单位流量的费率基数，根据用户的业务流是否符合SLA的流规定profile，对监测得到的流量V区分为符合规定部分in-profile-VInprofile和超出规定部分out-profile-VOutprofile，并分别计算其资费。
9.根据权利要求8所述的互联网业务的服务质量计费方法，其特征在于所述计算用户实际消耗资源的费用CRC公式中，监测得到的流量V中符合SLA规定部分VInprofile是按照SLA流规定的时延、丢包率、时延抖动的性能参数区分为符合最低性能标准和不符合最低性能标准的两部分流量分别进行计算；对超出SLA规定部分流量VOutprofile则采用一个设定的简单费率p3作为惩罚性费率，直接对监测到的流量进行计算，不再区分闲忙时段；此时的计算公式为CRCMin.NSCi＝p2×fNSCi(P)×fNSCi(T)×fNSCi(NDS)×fNSCi(ST)×fNSCi(QoS)×VInprofile.NSCi+p3×VOutprofile.NSCi。
全文摘要
一种基于服务等级协议的互联网业务的服务质量计费方法，是由运营商根据运营需求将网络传输服务划分为不同QoS属性的若干网络服务等级NSC，还分别对业务应用的种类和使用时间是否处于忙闲时段进行分类，并为不同的网络服务等级、业务类型和使用时段制定不同的资费标准；在业务运营时，运营商依据其与用户签订的SLA参数、NSC属性、业务类型和应用时段的计费标准，在用户业务的接纳控制和应用时，采用等效带宽和边缘计费相结合以及基于使用量的计费方式，分别计算用户业务的预留资源和实际消耗资源的资费，实现对不同QoS属性业务的差异性计费。该方法通过与用户签订的SLA和监测的业务应用的相关数据进行分类计量和计费，很好地满足差异性服务的计费要求。
文档编号H04L12/14GK1815965SQ20061005762
公开日2006年8月9日 申请日期2006年2月22日 优先权日2006年2月22日
发明者王文东, 阙喜戎, 吴英华, 龚向阳, 程时端, 金跃辉, 崔毅东, 焦利, 邹仕洪, 林宇, 冯玉民, 郑国勇 申请人:北京邮电大学