CN1997093B - 计费系统的反算方法及计费系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计费系统的反算方法，用于获取用户余额对应的服务可用量，该方法包括步骤：为用户分配第一可用量，并计算出第一可用量对应的第一费用；当确定用户余额小于第一费用时，通过查找修正表或比例映射的方式，对所述第一可用量进行修正；利用修正后的可用量作为反算函数的初值，通过逐步逼近的方式，求解用户余额对应的可用量。本发明对反算初值进行修正，可实现快速反算；而且通过一个迭代经验库对迭代结果进行分析，能够迅速获得迭代变换的尺度变换因子，进一步保证了反算的效率。本发明还公开了一种计费系统，能够快速反算余额对应的服务可用量。

Description

计费系统的反算方法及计费系统

技术领域

本发明涉及电信计费技术领域，尤其涉及计费系统中一种利用余额反算服务可用量的反算方法以及一种计费系统。

背景技术

在电信领域预付费系统中，用户需要预先购买一定额度的服务或预存一定的金额消费。预付费系统的工作流程包括以下步骤：

1、用户购买运营商的预付费产品；

2、用户预存一定的金额(充值)；

3、用户请求运营商提供购买的服务；

4、运营商计费系统根据用户帐号的可用余额，反算服务的可用量，对余额进行预扣，并将结果提供给通话控制系统；

5、如果服务不可用，终止用户消费；如果服务可用，用户进行消费，同时通话控制系统根据可用量信息监测用户消费行为，发现用户服务消费完成后，终止该用户消费，以防止形成欠费；

6、用户消费完毕后，交换机向计费系统上报用户的消费情况，计费系统正算用户实际费用，并对余额进行扣减。

其中，步骤4中的反算服务可用量的操作是整个预付费系统的一个重要先决条件。目前计费系统中的反算方法包括两类：直接法和间接法。

1)直接法

运营商资费政策可描述为一个价格函数，如果能计算出反函数，就可以通过余额信息直接计算其使用量。但由于运营商提供灵活、多变的资费政策以及各种优惠政策，造成计费过程(正算)本身就比较复杂，不可能对每个价格函数都求解出其反函数；而要为各种复杂的价格函数找到一个统一的反函数，也是相当困难的。因此，直接法已经不能胜任当今越来越复杂的计费系统。

2)间接法

间接法反算的思想在于通过试算来搜索价格函数，避免了直接求解反函数。间接法也称为探针法、探针反算法等。为了提高效率，通常通过折半的方式加快搜索进度，即二分法。二分法示意图如图1所示。现假定价格函数P＝P(t)、用户余额为P₀，利用二分法反算步骤概述如下：

①设置一个较大的初值t₂(如一个时间片的最大值)，计算出一个较大的价格P₂；

②设置一个较小的初值t₁(如0或1)，计算出一个较小的价格P₁；

③取t₃＝(t₁+t₂)/2，计算出价格P₃；

④如果P₃＞P₀，取t₂＝t₃，循环至步骤③；

⑤如果P₃＜P₀，取t₁＝t₃，循环至步骤③；

⑥如果P₃＝P₀，则t₃为所求的反算值，结束。

上述方法的初值(t₁、t₂)通常采用固定值，缺乏修正性，往往由于初值选取不合适而影响反算效率，占用计费系统大量的资源；虽然价格函数多样，但仍可将其描述为一系列的折线，二分法是一种固定的搜索算法，它没有充分利用这些折线的线性特征，缺乏灵活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种计费系统的反算方法，可快速利用余额反算服务可用量。

本发明还提供一种计费系统，能够实现快速反算。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种计费系统的反算方法，用于获取用户余额对应的服务可用量，该方法包括步骤：为用户分配第一可用量，并计算出第一可用量对应的第一费用；当确定用户余额小于第一费用时，通过查找修正表或比例映射的方式，对所述第一可用量进行修正；利用修正后的可用量作为反算函数的初值，通过采用迭代法或弦截法的逐步逼近的方式，求解用户余额对应的可用量；

其中，所述通过查找修正表对所述第一可用量进行修正具体为：

为计费系统的每项价格函数设置修正表，所述修正表由余额与可用量对应关系组成；查找所述修正表，获得余额对应的第二可用量；利用第二可用量更新所述第一可用量。

所述通过比例映射的方式对所述第一可用量进行修正具体为：计算所述余额与第一费用的比值，利用所述比值与第一可用量的乘积替换所述第一可用量。

所述方法还包括，在逐步逼近求解可用量的过程中，利用当前计算的费用与可用量对应关系，动态更新所述修正表。

当采用弦截法的逐步逼近方式时，所述反算函数为弦截法函数。

当采用迭代法的逐步逼近方式时，所述反算函数为迭代函数；所述方法还包括，为计费系统的每项价格函数设置尺度变换因子经验表，所述经验表由尺度变换因子经验值与迭代次数对应关系组成；查找所述经验表，获取尺度变换因子经验值，作为所述迭代函数的尺度变换因子。

所述方法还包括，在求解出可用量后，利用本次迭代次数与尺度变换因子对应关系，动态更新所述尺度变换因子经验表。

一种计费系统，包括协议适配单元、计费控制单元、余额账本以及正算单元和反算单元，所述协议适配单元负责计费系统与外部网元进行通信，获取用户请求话单并提交给计费控制单元，该计费系统还包括修正器；所述计费控制单元，负责为用户分配第一可用量，通过所述正算单元获得第一可用量对应的第一费用；在确定余额账本中记录的余额小于第一费用之后，调用所述修正器获得修正值；所述修正器，提供修正第一可用量的修正值；所述反算单元，利用所述计费控制单元调用修正器得到的修正后的可用量作为反算函数的初值，通过采用迭代法或弦截法的逐步逼近的方式，求解用户余额对应的可用量；

其中，所述修正器包括修正表或比例映射子单元；其中，

所述修正表与价格函数对应，由余额与可用量对应关系组成；所述计费控制单元控制查找所述修正表，获得余额对应的第二可用量，并利用第二可用量更新所述第一可用量；

所述比例映射子单元从所述计费控制单元获取余额及第一可用量，计算出余额与第一费用的比值，利用所述比值与第一可用量的乘积作为修正值，提供给所述计费控制单元用于对反算单元进行修正。

所述系统还包括修正表更新单元，用于从反算单元实时获取费用与可用量对应关系，对所述修正表中的记录进行动态更新。

所述系统还包括迭代经验库，所述迭代经验库包含与每项价格函数对应的尺度变换因子经验表，所述经验表由尺度变换因子经验值与迭代次数对应关系组成，用于对所述迭代法中尺度变换因子进行修正。

所述系统还包括经验表更新单元，用于从反算单元实时获取尺度变换因子与迭代次数对应关系，对所述经验表中的记录进行动态更新。

可见，本发明对反算初值进行修正，可实现快速反算，在资费政策简单的情况下，甚至可以利用修正值直接获得余额的可用量；而且，本发明利用迭代法或弦截法进行计费反算求解，由于它们充分考虑了价格函数的折线特性，能够获得比二分法更快的收敛速度。

优选地，通过一个迭代经验库对迭代结果进行分析，能够迅速获得迭代变换的尺度变换因子，进一步保证了反算的效率。

附图说明

图1为现有技术二分法反算示意图；

图2为本发明实施例一反算示意图；

图3为本发明实施例一流程图；

图4为本发明实施例三反算示意图；

图5为本发明计费系统结构示意图；

图6为本发明计费系统工作示意图。

具体实施方式

本发明核心思想在于，参考历史反算结果或利用比例映射的方式，对反算函数的初值进行修正；采用快速收敛的迭代法以及采用迭代经验库的方式、或采用弦截法，实施快速的反算过程。

下面介绍实施例一：

计费系统中历史反算结果对于之后反算具有指导作用，本实施例正是从这一点出发，利用历史反算结果，对反算过程中的设置的初值进行修正。

在计费系统中保存历史反算结果，具体是，为每个价格函数建立一个初值修正表，该表记录由一系列<余额，可用量>组成，并且，该表可依据余额进行排序，可实现快速查找的功能。如表1所示，为某价格函数的修正表示例：

表1

余额(元)	可用量(s)
		7	1200
5	700
		3	400
...	...

各种价格函数的修正表组合在一起构成计费系统的修正器，在具体使用时，每个表与价格函数标识相对应，可通过价格函数标识来查找到价格函数对应的修正表。修正表可在价格函数发布前，通过试验获得，并在计费过程中不断更新。

本实施例的反算函数基于快速收敛的迭代法。首先对迭代原理进行介绍：

现假设价格函数为：

f＝f(t)

反算的过程也就是相当于求解以下方程：

f(t)＝P₀

$\&DoubleRightArrow;f\left(t\right)-P_0=0$

....................................公式(1)

公式(1)是迭代求解的迭代函数，为一非零函数，以下简称变换函数。那么求解公式(1)的过程也就是相当于求解以下方程组(1)：

.................................方程组(1)

参见图2，为迭代法求解示意图。这里采用Aitken迭代法进行求解。通过初值t₁计算出校验值，通过校验值计算出再校验值改进的过程，就是利用点和点连线与T＝t的交点M去逼近真实解N的过程。

下面详细介绍实施例一的步骤，参见图3，包括：

步骤301：为价格函数构建由<余额，可用量>组成的修正表；

步骤302：用户发出服务请求；；

步骤303：获取用户余额P₀并查找服务对应的价格函数f(t)；

步骤304：计费系统为用户分配第一可用量t_C个服务，正算t_C所对应的第一费用f_C；

步骤305：判断P₀＜f_C是否成立，若是，执行步骤306，否则执行步骤310；

步骤306：开始反算，并将t_C作为反算初值；

步骤307：查找步骤301中与该价格函数对应的修正表，对初值t_C进行修正；

具体过程是，查找P₀对应的第二可用量t_p0，将该使用量作为迭代初值t₁：

t₁＝t_P0

如果没有找到P₀对应的使用量，则作比例修正：

t₁＝t_C×P₀/f_C

或者，也可以在不查找修正表的情况下直接利用比例修正初值。

当用户申请两项服务时，假设用户余额为P₀元，其中为一项分配t_C个服务，需要费用f_C；另一项分配t_D个服务，需要费用f_D，则对此用户的初值进行如下的比例修正：

t₁＝(t_D-t_C)×P₀/(f_D-f_C)+t_C

若用户申请N项服务，修正方法与上述申请2项服务的情况类似，在此不再赘述。

步骤308：迭代求解；

具体过程为：

(1)构造迭代函数

对价格函数作尺度变换：

-[f(t)-P₀]/λ＝0

构造用于反算的迭代函数：

T(t)＝t-[f(t)-P₀]/λ  ....................................公式(2)

其中，

称为尺度变换因子。此实施例中预先设置尺度变换因子。

(2)开始迭代

①把初值t₁带入公式(2)，计算校验值

并将<初值t₁，初值费用f₁>纳入修正表；

②检查初值t₁是否为解，若是，跳至步骤309；

③把校验值代入公式(2)，计算出再校验值并将<校验值

校验值费用>纳入修正表；

④检查校验值是否为解，若是，跳至步骤309；

⑤根据初值t₁、校验值和再校验值计算改进值t₂：

$t_2=\stackrel{\&OverBar;}{T}-\frac{{(\stackrel{\&OverBar;}{T}-\tilde{T})}^2}{(\stackrel{\&OverBar;}{T}-2\tilde{T}+t_1)}$ ....................................公式(3)

如果公式(3)中分母出现0值时，表明价格函数有一段水平线，例如：5分钟至10分钟之内计费均为10元。此时，取校验值

和再校验值

够用的较大值作为改进值；如果校验值

和再校验值都不够用，则取较小的值作为改进值。

⑥将改进值t₂作为新的初值，循环至①，继续迭代。

步骤309：反算结束；

步骤310：后续计费处理。

通过对反算初值进行修正，可实现快速反算，在资费政策简单的情况下，甚至可以利用修正值直接获得余额的可用量。而且，利用尺度变换构造的迭代函数|T′(t)|≤1，较好地避免了迭代法的发散性；由于迭代函数充分考虑了价格函数的折线特性，能够获得比二分法更快的收敛速度。

下面介绍实施例二：

在实施例一的基础上，实施例二通过构建历史迭代经验表，对尺度变换因子λ进行修正。

为每个价格函数建立一个尺度变换因子经验表，该经验表由<尺度变换因子经验值、平均迭代次数、总迭代次数、最大迭代次数>组成；选取平均迭代次数记录中的尺度变换因子，作为尺度变换因子经验值。如表2所示，是某价格函数(例如，“市话”对应的价格函数)的尺度变换因子经验表：

表2

尺度变换因子经验值	平均迭代次数	总迭代次数	最大迭代次数
				20	3	300000	6
10	4	400000	6
				15	5	500000	6

各种价格函数对应的尺度变换因子经验表构成迭代经验库，在迭代经验库里，价格函数与其尺度变换因子经验表通过标识对应；尺度变换因子经验表可以在价格函数发布之前通过试验获得，并在计费过程中不断更新。

那么在构建价格函数的尺度变换因子经验表之后，就可以通过选择表中的迭代因子经验值作为迭代函数中的迭代因子λ，具体是在实施例一步骤308(1)中，通过查找尺度变换因子经验表获取尺度变换因子。这样，充分利用历史迭代经验对反算过程中的变换因子进行修正，能够确保快速寻找到合适的值，使反算过程更加迅速。

下面介绍实施例三：

与实施例一、实施例二都利用迭代法对反算求解不同，本实施例反算函数基于弦截法求解使用量；也使用修正表对反算初值进行修正。

弦截法：

T(t)＝f(t)-P₀  ...........................公式(4)

$t_{k+2}=t_{k+1}-\mathrm{\&lambda;T}\left(t_{k+1}\right)\frac{t_{k+1}-t_k}{T\left(t_{k+1}\right)-T\left(t_k\right)}$ ...........................公式(5)

弦截法几何意义示意图如图4所示，做过两点(t₀，f(t₀))和(t₁，f(t₁))的一条直线，该直线与t轴交点t₂，再做过(t₁，f(t₁))和(t₂，f(t₂))的一条直线，该直线与t轴交点t₃，依此类推，逐步逼近真实解G点。

反算流程与实施例一类似，除了采用下列步骤401-409替代步骤308：

步骤401：令t₀＝0，T₀＝-P₀，λ＝1；

步骤402：计算初值t₁对应的费用f₁，以及利用公式(4)计算T₁；并将<t₁，f₁>纳入修正表；

步骤403：检查初值是否为解，如果为解则跳出到步骤309，否则执行步骤404；；

步骤404：令k＝0

步骤405：根据公式(5)计算t_k+2

步骤406：计算费用f_k+2并根据公式(4)T_k+2；并将<t_k+2，f_k+2>纳入修正表；

步骤407：检查f_k+2是否为解，如果为解则跳出到步骤309；否则执行步骤408；

步骤408：令k＝k+1

步骤409：循环到步骤405。

其中，初值t₁也是经过修正表或比例修正得到的。

本发明还公开了一种计费系统，能够根据余额快速反算使用量。参见图5所示，除了包含一般计费系统的协议适配单元501、计费控制单元502、余额账本503、正算单元504和反算单元505外，还包括修正器506；而且计费控制单元和反算单元具体功能也随之变化。

参见图6，为计费系统工作时与外部网元信息传递示意图：计费系统接收外部网元发送的信用控制请求(Credit Control Request，CCR)，或者用于表明用户请求运营商提供某种服务的其他请求，计费系统执行利用用户余额反算使用量的过程，并将结果通过信用控制应答(Credit Control Answer，CCA)反馈给外部网元。

计费系统中的协议适配单元501负责计费系统与外部网元进行通信，主要是获取用户请求话单并提交给计费控制单元。以语音业务为例，外部网元(例如SCP)发送CCR给计费系统，通过协议适配单元501转化为系统识别的请求话单，供计费控制单元502识别和控制。

计费控制单元502是计费系统的核心组成，在接收到协议适配单元501传送的请求话单后，负责为用户分配第一可用量，通过正算单元504获得第一可用量对应的第一费用；在确定余额账本503中记录小于第一费用后，调用修正器506获得修正值，并将修正值提供给反算单元505。

反算单元505，利用计费控制单元502调用修正器506得到的修正后的可用量作为反算函数的初值，通过逐步逼近的方式，求解用户余额对应的可用量。

修正器506，提供修正第一可用量的修正值。

进一步，修正器506包括多个修正表，每个修正表与计费系统中的每个价格函数相对应，由余额与可用量对应关系组成，参见表1；计费控制单元502控制查找修正表，获得余额对应的第二可用量；并利用第二可用量更新第一可用量。

进一步，修正器506还包括比例映射子单元，它负责从计费控制单元502获取余额及第一使用量；计算出余额与第一费用比值，利用比值与第一使用量的乘积作为修正值，提供给计费控制单元502用于对反算单元505进行修正。

优选地，计费系统还包括修正表更新单元507，用于从反算单元505实时获取费用与可用量对应关系，对修正表中的记录进行动态更新。

进一步，反算单元505包括弦截计算子单元，用于采用弦截法对余额对应可用量进行反算；具体反算过程如前实施例三所述，在此不再赘述。

反算单元505包括迭代计算子单元，用于采用迭代法对余额对应可用量进行反算；具体反算过程如前实施例一所述，在此不再赘述。

优选地，计费系统还包括迭代经验库508，它包含与每项价格函数对应的尺度变换因子经验表，经验表由尺度变换因子经验值与迭代次数对应关系组成，参见表2，用于对迭代法中尺度变换因子进行修正。

优选地，计费系统还包括经验表更新单元509，用于从反算单元505实时获取尺度变换因子与迭代次数对应关系，对经验表中的记录进行动态更新。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种计费系统的反算方法，用于获取用户余额对应的服务可用量，其特征在于包括：

为用户分配第一可用量，并计算出第一可用量对应的第一费用；

当确定用户余额小于第一费用时，通过查找修正表或比例映射的方式，对所述第一可用量进行修正；

利用修正后的可用量作为反算函数的初值，通过采用迭代法或弦截法的逐步逼近的方式，求解用户余额对应的可用量；

其中，所述通过查找修正表对所述第一可用量进行修正具体为：

为计费系统的每项价格函数设置修正表，所述修正表由余额与可用量对应关系组成；查找所述修正表，获得余额对应的第二可用量；利用第二可用量更新所述第一可用量；

所述通过比例映射的方式对所述第一可用量进行修正具体为：

计算所述余额与第一费用的比值，利用所述比值与第一可用量的乘积替换所述第一可用量。

2.根据权利要求1所述的计费系统的反算方法，其特征在于，所述方法还包括，

在逐步逼近求解可用量的过程中，利用当前计算的费用与可用量对应关系，动态更新所述修正表。

3.根据权利要求1所述的计费系统的反算方法，其特征在于，当采用弦截法的逐步逼近方式时，所述反算函数为弦截法函数。

4.根据权利要求1所述的计费系统的反算方法，其特征在于，当采用迭代法的逐步逼近方式时，所述反算函数为迭代函数。

5.根据权利要求4所述的计费系统的反算方法，其特征在于，所述方法还包括，

为计费系统的每项价格函数设置尺度变换因子经验表，所述经验表由尺度变换因子经验值与迭代次数对应关系组成；

查找所述经验表，获取尺度变换因子经验值，作为所述迭代函数的尺度变换因子。

6.根据权利要求5所述的计费系统的反算方法，其特征在于，所述方法还包括，

在求解出可用量后，利用本次迭代次数与尺度变换因子对应关系，动态更新所述尺度变换因子经验表。

7.一种计费系统，包括协议适配单元、计费控制单元、余额账本以及正算单元和反算单元，所述协议适配单元负责计费系统与外部网元进行通信，获取用户请求话单并提交给计费控制单元，其特征在于，计费系统还包括修正器；

所述计费控制单元，负责为用户分配第一可用量，通过所述正算单元获得第一可用量对应的第一费用；在确定余额账本中记录的用户余额小于第一费用之后，调用所述修正器获得修正值；

所述修正器，提供修正第一可用量的修正值；

所述反算单元，利用所述计费控制单元调用修正器得到的修正后的可用量作为反算函数的初值，通过采用迭代法或弦截法的逐步逼近的方式，求解用户余额对应的可用量；

其中，所述修正器包括修正表或比例映射子单元；其中，

所述修正表与价格函数对应，由余额与可用量对应关系组成；所述计费控制单元控制查找所述修正表，获得余额对应的第二可用量，并利用第二可用量更新所述第一可用量；

所述比例映射子单元从所述计费控制单元获取余额及第一可用量，计算出余额与第一费用的比值，利用所述比值与第一可周量的乘积作为修正值，提供给所述计费控制单元用于对反算单元进行修正。

8.根据权利要求7所述的计费系统，其特征在于，所述系统还包括修正表更新单元，用于从反算单元实时获取费用与可用量对应关系，对所述修正表中的记录进行动态更新。

9.根据权利要求8所述的计费系统，其特征在于，

所述系统还包括迭代经验库，所述迭代经验库包含与每项价格函数对应的尺度变换因子经验表，所述经验表由尺度变换因子经验值与迭代次数对应关系组成，用于对所述迭代法中尺度变换因子进行修正。

10.根据权利要求9所述的计费系统，其特征在于，所述系统还包括经验表更新单元，

用于从反算单元实时获取尺度变换因子与迭代次数对应关系，对所述经验表中的记录进行动态更新。

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