[논문 리뷰] Competition and Cooperation Analysis for Data Sponsored Market: A Network Effects Model

Zehui Xiong, Shaohan Feng외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 03.

Digital Platforms and Economics참고 문헌 11인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 네트워크 효과와 혼잡도를 고려한 두 단계의 스택엘베르크 게임을 통해 데이터 후원형 모바일 시장에서 네트워크 서비스 제공자, 콘텐츠 제공자, 모바일 사용자 간의 상호작용을 모델링한다. 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자 간의 경쟁적 및 협력적 전략을 분석하여, 네트워크 효과를 활용해 데이터 수요와 수익성을 증대시킴으로써 사용자, 콘텐츠 제공자, 서비스 제공자 모두의 보상을 극대화하는 협력 전략이 가장 우수한 결과를 낳음을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 데이터 후원형 시장에서 네트워크 서비스 제공자, 콘텐츠 제공자, 모바일 사용자 간의 전략적 상호작용을 모델링하는 것.
• 네트워크 효과가 후원 데이터 계획에서 사용자 데이터 수요와 제공자 수익성에 미치는 영향을 분석하는 것.
• 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자 간의 경쟁적 전략과 협력 전략을 비교하는 것.
• 혼잡도와 네트워크 구조가 시장 결과에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자 간의 협력이 모든 이해관계자에게 더 나은 결과를 가져오는지 확인하는 것.

제안 방법

• 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자를 리더로, 모바일 사용자를 팔로워로 하는 두 단계의 스택엘베르크 게임을 수립한다.
• 개별 수요, 네트워크 효과(사회적 관계망을 통해), 혼잡도를 포함한 선형-이차 함수를 사용해 사용자 유틸리티를 모델링한다.
• 후행 기대를 활용해 하위게임 완전均衡 전략을 도출하기 위해 역행 귀납법을 적용한다.
• 사용자 간 상호 영향을 나타내는 가중치가 부여된 인접행렬 $ g_{ij} $ 를 통해 네트워크 효과를 통합한다.
• 경쟁적 및 협력적 시나리오를 분석하며, 후자는 공동 수익을 최적화한다.
• 네트워크 크기, 네트워크 효과의 강도, 혼잡도가 시장 결과에 미치는 영향을 평가하기 위해 광범위한 시뮬레이션을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 네트워크 효과는 데이터 후원형 시장에서 모바일 사용자의 데이터 수요에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자가 각각 독립적으로 행동할 경우와 협력할 경우의 균형 결과는 어떻게 다른가?
• RQ3 네트워크 혼잡도는 최적의 가격 책정 및 후원 전략에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 모바일 사용자 수가 증가할 경우 시스템의 총 보상에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자 간의 협력이 세 엔티티 모두에게 더 나은 결과를 가져오는가?

주요 결과

• 서비스 제공자와 콘텐츠 제공자 간의 협력은 경쟁 대비 더 높은 총 데이터 수요, 더 높은 콘텐츠 제공자 수익, 더 높은 서비스 제공자 수익을 초래한다.
• 모바일 사용자 수가 증가함에 따라 총 데이터 수요, 콘텐츠 제공자 수익, 서비스 제공자 수익 모두 증가하지만, 혼잡도로 인해 감소하는 마진 수익률을 보인다.
• 강한 네트워크 효과는 데이터 수요와 제공자 수익을 크게 증가시키며, 콘텐츠 제공자가 후원 비용을 낮추더라도 사용자 참여도를 유지할 수 있도록 한다.
• 사용자 수와 네트워크 효과의 강도가 증가할수록 최적의 가격이 상승한다. 이는 사용자 상호의 의존도가 증가함에 따라 제공자가 더 많은 잉여를 착취할 수 있기 때문이다.
• 혼잡도는 데이터 수요에 부정적인 영향을 미치며, 특히 경쟁 전략 하에서는 콘텐츠 제공자 수익과 서비스 제공자 수익을 감소시킨다.
• 모든 평가 지표에서 협력 사례는 경쟁 사례를 항상 능가하며, 공동 최적화가 삼중 승리 결과를 낳음을 확인한다.