[論文レビュー] Competition and Cooperation Analysis for Data Sponsored Market: A Network Effects Model

Zehui Xiong, Shaohan Feng+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2017

Digital Platforms and Economics参考文献 11被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、ネットワーク効果と混雑を組み込んだ、ネットワークサービスプロバイダー、コンテンツプロバイダー、モバイルユーザーを含むデータ補助型モバイル市場を、二段階のスタックルベルクゲームとしてモデル化する。サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーの間で、競争的および協力的戦略を分析し、ネットワーク効果を活用することでデータ需要と収益性を高めることで、ユーザー、コンテンツプロバイダー、サービスプロバイダーの三者全員の報酬を最大化する協力が最適であることを示している。

ABSTRACT

The data sponsored scheme allows the content provider to cover parts of the cellular data costs for mobile users. Thus the content service becomes appealing to more users and potentially generates more profit gain to the content provider. In this paper, we consider a sponsored data market with a monopoly network service provider, a single content provider, and multiple users. In particular, we model the interactions of three entities as a two-stage Stackelberg game, where the service provider and content provider act as the leaders determining the pricing and sponsoring strategies, respectively, in the first stage, and the users act as the followers deciding on their data demand in the second stage. We investigate the mutual interaction of the service provider and content provider in two cases: (i) competitive case, where the content provider and service provider optimize their strategies separately and competitively, each aiming at maximizing the profit and revenue, respectively; and (ii) cooperative case, where the two providers jointly optimize their strategies, with the purpose of maximizing their aggregate profits. We analyze the sub-game perfect equilibrium in both cases. Via extensive simulations, we demonstrate that the network effects significantly improve the payoff of three entities in this market, i.e., utilities of users, the profit of content provider and the revenue of service provider. In addition, it is revealed that the cooperation between the two providers is the best choice for all three entities.

研究の動機と目的

• データ補助型市場におけるネットワークサービスプロバイダー、コンテンツプロバイダー、モバイルユーザーの戦略的相互作用をモデル化すること。
• ネットワーク効果が、補助データスキームにおけるユーザーのデータ需要とプロバイダーの収益性に与える影響を分析すること。
• サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーの間の競争的戦略と協力的戦略を比較すること。
• 混雑とネットワーク構造が市場の結果に与える影響を評価すること。
• サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーの協力が、すべてのステークホルダーにとって優れた結果をもたらすかどうかを特定すること。

提案手法

• サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーをリーダーとし、モバイルユーザーをフォロワーとする二段階のスタックルベルグゲームを定式化する。
• ユーザーの効用を、個々の需要、社会的グラフによるネットワーク効果、および混雑を組み込んだ線形-2次関数でモデル化する。
• 後退帰納法を用いて、価格設定と補助の部分ゲーム完全均衡戦略を導出する。
• ユーザー間の社会的影響を表す重み付き隣接行列 $ g_{ij} $ を用いてネットワーク効果を組み込む。
• 協力的および非協力的状況を分析し、後者は共同利益の最適化を目的とする。
• 広範なシミュレーションを実施し、ネットワークサイズ、ネットワーク効果の強さ、混雑の影響が市場結果に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ネットワーク効果は、データ補助型市場におけるモバイルユーザーのデータ需要にどのように影響するか？
• RQ2 サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーが独立して行動する場合と協力する場合の均衡結果は何か？
• RQ3 ネットワークの混雑は、最適な価格設定および補助戦略にどのように影響するか？
• RQ4 モバイルユーザー数の増加が、システム全体の集計報酬に与える影響は何か？
• RQ5 サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーの協力は、三者全員にとってより良い結果をもたらすか？

主な発見

• サービスプロバイダーとコンテンツプロバイダーの協力は、競争に比べて、合計データ需要の増加、コンテンツプロバイダーの利益増加、およびサービスプロバイダーの収益増加をもたらす。
• モバイルユーザー数が増加するにつれて、合計データ需要、コンテンツプロバイダーの利益、サービスプロバイダーの収益はすべて上昇するが、混雑の影響により、その増加率は次第に低下する。
• 強いネットワーク効果は、データ需要とプロバイダーの報酬を顕著に増加させ、コンテンツプロバイダーがユーザーの関与を維持しつつ補助を減少させることを可能にする。
• ユーザー数とネットワーク効果の強さが増すと、ユーザー間の依存度が高まるため、報酬をより多く獲得できるようになり、最適価格も上昇する。
• 混雑はデータ需要に悪影響を与え、コンテンツプロバイダーの利益とサービスプロバイダーの収益を低下させるが、特に競争的戦略下で顕著である。
• 評価されたすべての指標において、協力的ケースは非協力的ケースを常に上回り、共同最適化が三者全員に利益をもたらす「トリプルウィン」結果をもたらすことを確認した。