摘要：融合了蜂窝网、WLAN和MANET特点的混合网络日益受到关注，对关键技术的研究更是其发展的重要基础，而涉及到的计费策略更是研究的热点。运营商一直最关心计费问题，希望达到利益的最大化和最高的使用效率；而对于用户来说，最重要的是价格的可接受程度与所提供的服务质量(QoS)之间是否成正比。基于蜂窝网的计费策略、蜂窝网与WLAN的融合计费策略，提出了一种融合MANET的多跳蜂窝网的计费策略，它利用虚拟货币的概念和节点激励机制，同时考虑到安全因素，结合了密钥技术和数字签名技术。
关键词：混合网络；蜂窝网；无线局域网；移动自组织网络；计费
Abstract: Hybrid networks that integrate the characteristics of cellular network, Wireless Local Area Network (WLAN) and Mobile Ad hoc Network (MANET) have received increasing attention, and the research on its key techniques, especially the charging schemes involved, is the crucial foundation for the development of hybrid networks. From the operators’ point of view, charging the proper prices for the future services in mobile networks will play a key role in achieving the maximum revenue and utilization rate. While the most important issue to users is whether the acceptance of the pricing is directly related to the Quality of Service (QoS) offered to them. Based on the charging schemes of cellular networks and the integrating networks between WLAN and cellular networks, a new accounting scheme, which incorporates MANET characteristics in the cellular system, has been proposed. This scheme adopts the concepts of virtual monetary and node cooperation mechanism. In addition, the scheme also utilizes cryptographic key and digital signature to solve the security problem.
Key words: hybrid network; cellular network; WLAN; MANET; charging
蜂窝网、无线局域网(WLAN)和移动自组织网络(MANET)的相互融合是未来通信系统的重要组成形式之一[1-2]。许多研究者已经分别设计了蜂窝网、WLAN和MANET的无线平台，但是不同技术、不同容量和不同功能的融合是个相当复杂的任务，未来混合网络的计费策略的选择和计费标准的设定更是关键问题。网络运营商需要解决两个主要问题：利益最大化和服务质量(QoS)保证，因此网络计费策略在网络融合的实现过程中，是必须要重点考虑的问题。
移动通信的计费策略的选择及计费标准的设定随着通信技术的进步在不断地改进。2G时代的计费策略只是单一地基于通话时间，因为当时语音呼叫是主要通信手段；然而，随着非语音业务大量出现，原有的计费策略就不再适用了。改进的计费策略已经开始被研究，但是在几种异构网络融合尤其是MANET与蜂窝网融合的情况下，还没有具体的计费系统的实现。
MANET和蜂窝网的融合网络具有多跳的特点，其网络用户利用单一终端既可以动态地组成一定范围内的局域子网享受周边的服务资源，又可以通过多跳转发接入基站获得广域网的服务。然而，混合网络的特点同时也加大了设计计费模型的难度。例如节点的移动性会造成通信链路的重新配置，使统计计费信息变得困难；为激励中间节点进行数据存储和转发而引入的补偿机制也需要被考虑进计费策略中。
下文分别详细描述了蜂窝网、WLAN与蜂窝网的融合网络及MANET与蜂窝网的融合网络中的计费策略的演进，提出了基于多跳蜂窝网的计费策略。
1 蜂窝网系统中的计费策略及计费模型
在通信网络的研究中提出了多种不同的计费策略，包括固定价格的策略、基于使用的策略(根据用户的连接时间或流量计费)和基于服务质量的策略(给用户的服务不同，费用也不同)。
1.1 基于服务等级的计费策略
随着用户对服务的要求越来越复杂，对网络中不同的服务分级显得尤为重要。可以按照时段来定价,同时对服务质量进行分类，根据每个服务的带宽需要和它们对时延的敏感性来区分它们的优先级次序。以图1为例，定义了3个不同的服务级别，每个服务等级都设置了峰值时间和非峰值时间，这种计费策略有利于用户选择适合自己的服务和时段。
如果用Xijk表示在k时属于用户i的第j 级服务的流量，θk为时段系数(这里就两个时段系数)，那么第i个用户的费用就等于每个服务所有流量的单位价格的总和，即pricei =∑θkXi 1kP1+∑θkXi 2kP2+∑θkXi 3kP3，这里P1，P2，P3分别表示3个服务等级的分类价格。
1.2 其他计费策略
在有线网络中大量使用的固定价格的策略并不适用于带宽资源有限的无线环境。被大多数无线网络采用的基于时间或流量的策略使用户能在需要的时候才使用网络资源，但是由于没有提供区分服务的功能，用户不会在网络严重拥塞的情况下放弃连接。随着无线用户快速增加，无线应用不断多样化，这些策略的不足就显现无疑。
还有一种基于拥塞的策略可以使价格随着网络拥塞状态的变化而动态调整。但其最大的不足在于大量的计算和信号处理，尤其是在无线网络环境下。
另一些计费策略考虑了网络资源使用与不同应用之间的影响，如有效带宽策略[3]考虑了WCDMA网络的传输层和物理层来决定费用。然而这些策略相对复杂，而且不易改变。
为通信网络设计计费策略并不是技术或是经济问题，因为策略的有效性需要考虑用户、网络服务运营商和社会各方面的情况，表1给出了对计费策略性能的评估结果[4]。
如表1所示，基于时间和基于流量的策略容易实现，但是在经济效益上低，也不提供区分用户或区分应用的功能。而有效带宽策略可以区分不同应用的QoS需求，但是实现复杂，同时也不支持区分用户的功能。因此，一个好的计费策略需要综合考虑多个方面的问题使各方面达到最优。
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