[论文解读] 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 5

一句话总结

本文将数据赞助的移动市场建模为一个两阶段斯塔克尔伯格博弈，涉及网络服务提供商、内容提供商和移动用户，结合了网络效应和拥塞因素。研究分析了服务提供商与内容提供商之间的竞争与合作策略，表明通过利用网络效应提升数据需求和盈利能力，合作可使用户、内容提供商和服务提供商三方的收益最大化。

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.

研究动机与目标

• 对网络服务提供商、内容提供商和移动用户在数据赞助市场中的战略互动进行建模。
• 分析网络效应如何影响赞助数据方案中用户的数据需求和提供商的盈利能力。
• 比较服务提供商与内容提供商之间的竞争与合作策略。
• 评估拥塞和网络结构对市场结果的影响。
• 确定合作是否能为所有利益相关方带来更优结果。

提出的方法

• 将服务提供商与内容提供商作为领导者，移动用户作为跟随者，构建两阶段斯塔克尔伯格博弈模型。
• 通过结合个体需求、网络效应（通过社交图表示）和拥塞因素，使用线性-二次函数建模用户效用。
• 采用逆向归纳法，推导出定价与赞助的子博弈完美均衡策略。
• 通过加权邻接矩阵 $ g_{ij} $ 表示用户之间的社交影响力，将网络效应纳入模型。
• 分析竞争与合作两种情形，后者通过联合利润最大化进行优化。
• 通过大规模仿真评估网络规模、网络效应强度和拥塞对市场结果的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 网络效应如何影响数据赞助市场中移动用户的数据需求？
• RQ2 当服务提供商与内容提供商独立行动与合作行动时，其均衡结果有何不同？
• RQ3 网络拥塞如何影响最优定价与赞助策略？
• RQ4 增加移动用户数量对系统整体收益有何影响？
• RQ5 服务提供商与内容提供商之间的合作是否能为三方带来更优结果？

主要发现

• 服务提供商与内容提供商之间的合作相比竞争，能带来更高的总数据需求、更高的内容提供商利润以及更高的服务提供商收入。
• 随着移动用户数量的增加，总数据需求、内容提供商利润和服务提供商收入均上升，但由于拥塞的存在，其边际增长呈递减趋势。
• 更强的网络效应显著提升数据需求和提供商收益，使内容提供商能够在保持用户参与度的同时减少赞助投入。
• 随着用户数量和网络效应强度的增加，最优价格也随之上升，因为提供商能够从用户间更强的相互依赖中捕获更多剩余收益。
• 拥塞对数据需求产生负面影响，并降低内容提供商利润与服务提供商收入，尤其在竞争策略下更为显著。
• 在所有评估指标中，合作情形始终优于竞争情形，证实联合优化可实现三方共赢的最优结果。