面向流量控制的網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)模型研究

1、面向流量控制的網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)模型研究                        摘  要  本文建立了一種基于流量控制的網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)模型，通過(guò)價(jià)格的差異來(lái)調(diào)節(jié)用戶網(wǎng)絡(luò)的使用行為，以緩解網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用高峰期的擁塞現(xiàn)象，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可管理性。     關(guān)鍵詞  流量控制，網(wǎng)絡(luò)擁塞, 計(jì)費(fèi)模型  

2、;   隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的飛速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)分析及網(wǎng)絡(luò)擁塞成為網(wǎng)絡(luò)管理中的焦點(diǎn)問(wèn)題。由于園區(qū)網(wǎng)與Internet的接入帶寬普遍不足，網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)質(zhì)量的降低，而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的有效控制是解決這一矛盾的關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)價(jià)格是調(diào)整網(wǎng)絡(luò)用戶行為的杠桿，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的流量，本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)價(jià)格與流量控制的關(guān)系，給出一種價(jià)格-流量?jī)?yōu)化數(shù)學(xué)模型，通過(guò)調(diào)整價(jià)格策略，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)基于流量控制的計(jì)費(fèi)管理。1  計(jì)費(fèi)管理研究現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題    互連網(wǎng)服務(wù)采用一種“盡力而為”的服務(wù)模式，在這類(lèi)服務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)盡力把帶寬公平性

3、地分配給全部用戶。依據(jù)這一服務(wù)模式，在網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)定價(jià)中，多采用平坦式計(jì)費(fèi)價(jià)格，即假定用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求是完全平等的，價(jià)格不隨用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用情況而變化。相應(yīng)的計(jì)費(fèi)算法是簡(jiǎn)單而固定的，計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)主要以IP流量或連接時(shí)間的單位價(jià)格作為計(jì)費(fèi)費(fèi)率。    事實(shí)上，單純體現(xiàn)公平性并非是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的最好模式，對(duì)于廣大的網(wǎng)絡(luò)用戶而言，平坦式計(jì)費(fèi)價(jià)格單一，顯然對(duì)于用戶的指導(dǎo)行為是鼓勵(lì)用戶使用網(wǎng)絡(luò)，但可能的結(jié)果是在網(wǎng)絡(luò)使用的高峰期容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，使急需訪問(wèn)Internet的用戶得不到足夠的帶寬資源保證，出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不可用。2  面向流量控制的費(fèi)率定

4、價(jià)策略    我們通過(guò)調(diào)查目前園區(qū)網(wǎng)絡(luò)用戶的上網(wǎng)規(guī)律，了解到用戶使用網(wǎng)絡(luò)的行為（上網(wǎng)時(shí)間、上網(wǎng)頻率等）是不均衡的，存在明顯的高峰和低谷時(shí)間段。顯然，通過(guò)調(diào)節(jié)用戶的上網(wǎng)行為以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的均衡使用，是實(shí)現(xiàn)流量控制以及保護(hù)整體用戶利益的有效措施。    價(jià)格杠桿是調(diào)節(jié)市場(chǎng)資源供需的重要手段，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)節(jié)行為也可以借助價(jià)格杠桿完成。我們可以采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)計(jì)費(fèi)定價(jià)策略，在高峰時(shí)間段提高計(jì)費(fèi)價(jià)格，緩解用戶群對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用的稠密性，在低谷時(shí)間段降低價(jià)格，吸引用戶群使用網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)用戶上網(wǎng)行為在24小時(shí)內(nèi)均衡分布的目的，保證流量的均衡控制以避免網(wǎng)

5、絡(luò)擁塞的產(chǎn)生。用戶均衡的使用網(wǎng)絡(luò)，總的網(wǎng)絡(luò)流量并不比原來(lái)有所降低，對(duì)用戶而言，可視上網(wǎng)行為的輕重緩急，選擇不同時(shí)段的不同價(jià)格使用網(wǎng)絡(luò)。3  均衡流量控制定價(jià)模型    （1）關(guān)于帶寬容量與最低服務(wù)質(zhì)量的分析    避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的目的是確保一定帶寬容量下的服務(wù)質(zhì)量，我們選擇用戶端連接業(yè)務(wù)的最大延遲時(shí)間作為衡量服務(wù)質(zhì)量的定量指標(biāo)。為簡(jiǎn)化問(wèn)題的討論，我們假設(shè)用戶連接的業(yè)務(wù)單一。（目前，絕大部分網(wǎng)絡(luò)用戶連接業(yè)務(wù)為WWW服務(wù)）         設(shè)：

6、0;   網(wǎng)絡(luò)信道帶寬： B    連接業(yè)務(wù)最大延遲時(shí)間：T0 最小連接業(yè)務(wù)單元容量： U  （如Web頁(yè)面大?。┯脩舳诉B接業(yè)務(wù)最小傳輸速率： S線路可同時(shí)支持的用戶端最大業(yè)務(wù)連接數(shù)目： N0 顯然，    這里，N0  則是線路可同時(shí)支持的最大端用戶某種業(yè)務(wù)連接數(shù)目，也是一個(gè)平衡點(diǎn)，即我們希望在一天內(nèi)每個(gè)時(shí)段上的保證最低業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量前提下均衡的用戶連接數(shù)目。    （2）目標(biāo)函數(shù)的確定    為了減少擁塞的現(xiàn)象，我們建立如下

7、目標(biāo)函數(shù)     其中 ：       Pi：第 i個(gè)時(shí)間段內(nèi)的價(jià)格  i=1,2,.n     n：時(shí)間段的數(shù)目，不同時(shí)段價(jià)格不同。    fi(Pi)：在第 i個(gè)時(shí)間段內(nèi)計(jì)費(fèi)價(jià)格為 p時(shí)用戶實(shí)際業(yè)務(wù)連接數(shù)目大于N0的概率。    ai：為第 i個(gè)時(shí)間段內(nèi)擁塞發(fā)生的重視因子。    為了解決網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用高峰期擁塞，我們希望通過(guò)價(jià)格的差異性使用戶實(shí)際業(yè)務(wù)連接數(shù)目超過(guò)N0的

8、可能性最小，即使 F(p)最小。    （3）目標(biāo)函數(shù)效用曲線    為了實(shí)現(xiàn)價(jià)格杠桿對(duì)于流量的有效控制，必須保證價(jià)格隨著用戶端業(yè)務(wù)連接數(shù)目遞增而遞增。根據(jù)對(duì)用戶的實(shí)際調(diào)查，在不同時(shí)段價(jià)格隨用戶端業(yè)務(wù)連接數(shù)目遞增的效用曲線如下（圖1）。圖1第 時(shí)段用戶端業(yè)務(wù)連接數(shù)與價(jià)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(jì)費(fèi)價(jià)格的提高，用戶端的業(yè)務(wù)連接數(shù)呈下降趨勢(shì)。     當(dāng)?shù)?pi時(shí)段價(jià)格為Ni 用戶端的業(yè)務(wù)連接數(shù)的最大值 （Ni N0）。     我們通過(guò)調(diào)研的方式征求用戶的最高價(jià)pmax ，調(diào)查表如下：表1  最高價(jià)調(diào)研表    PRICE：最高限價(jià)臨界值 

10、60;  NUM： 在此價(jià)格下用戶上網(wǎng)的人數(shù)    由表1我們可以得到體現(xiàn)用戶在各時(shí)段承受力的最高限價(jià)均值     由（5）式和（6）式可得：      （4）條件約束    為了實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)時(shí)段內(nèi)用戶實(shí)際業(yè)務(wù)同時(shí)連接數(shù)目在N0 以下，我們給出如下約束條件：     pm：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，表示在第i 個(gè)時(shí)間段計(jì)費(fèi)價(jià)格為pi 時(shí)用戶實(shí)際業(yè)務(wù)同時(shí)連接數(shù)目在 N0 以上的概率。    對(duì)于以上條件的約束，我們可通過(guò)擬合曲線實(shí)現(xiàn)：    根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可得到在不同時(shí)段用戶實(shí)際業(yè)務(wù)同時(shí)連接數(shù)目在 N0 以上的概率擬合曲線族。圖2 用戶端業(yè)務(wù)連接次數(shù)概率曲