差异化定价在互联网服务和资源配置管理中的应用

发布时间：2020-08-06 17:43

【摘要】：互联网和信息技术的飞速发展使我们进入了“信息经济”时代。互联网的用户的规模不断增大,互联网服务对于网络带宽与传输速度的需求不断增加。此外,互联网应用以及用户的多样性也在不断提升。在这样的时代背景下,互联网服务提供商同时面临着合理分配网络带宽资源,调节负载均衡,以及提高自身利润等问题与挑战。从更广义的视角来看,许多大型系统也具有网络特性,例如在线电子市场、数据中心、智能电网,等等,这些大型系统同样面对着负载均衡、利润优化、资源配置效率优化、资源需求与供给匹配等重大挑战。鉴于这些大型系统的规模,传统基于协议与规则的手段实现复杂度高,同时在环境的变化面前缺乏灵活性。因此,市场机制逐渐成为大型系统管理与优化的重要范式。市场机制通过价格手段对大型系统中用户的行为进行调控,从而实现均衡负载,提高资源配置效率等目标。与传统的方法相比,基于市场的机制实现成本低,能灵活适应变化,同时将用户的利益与全局系统优化的目标在一定程度上统一起来。在基于市场机制的大型系统管理方法中,差异化定价是非常重要的价格手段,它通过充分发掘用户特征的差异性,针对不同的用户目标群体设置服务或资源的价格,从而更有效地实现负载均衡、利润优化、资源高效配置等全局目标。本文研究差异化定价在互联网服务和资源配置管理中的应用,具体包含两个方面:互联网服务中通过差异化定价最大化服务提供商的利润;以及具有网络特性的市场中对可分资源(如计算资源、电力资源等)的高效配置与管理。本文对互联网服务定价的研究工作是首个对网络的负载特性进行建模,并以解析的方式给出最优服务差异化定价策略的研究工作。本文第二章对互联网服务中网络负载特性进行建模,并运用微观经济学中的对偶变换建立了求解模型的最优控制框架,从而对服务提供商的最优定价策略进行求解与分析。通过分析最优策略的结构,本文指出当服务提供商的带宽资源以及市场中用户的特性发生变化时,服务提供商应怎样相应地调整定价策略。此外,本文给出了服务差异化定价能显著提升利润的条件,并研究服务差异化定价对社会福利的影响。本文的研究可以帮助服务提供商设计有效的定价策略以提高利润,并指导监管部门制定政策以保护社会福利。本文关于可分资源配置管理的研究工作提出了能统一地处理资源分配与供给的逐次拍卖机制。具体地,本文第三章研究由市场中间平台,一组需求资源的用户主体,以及一组供给资源的用户主体所构成的可分资源市场。我们向需求函数/供给函数拍卖机制中引入了可变参数的差异化定价方案,并设计了高效的市场运作机制与算法,从而有效地在用户主体具有隐藏信息和自私行为的情况下使市场达到社会福利最大化的纳什均衡状态。此外,本文第四章研究了可以调节预算分配的资源供给机制,这一机制按用户竞价等比例分配预算,在与需求侧市场机制相结合的情况下可以实现市场中间平台的预算均衡,同时也适用于用户对收入有约束条件的情形。我们相信,本文中的理论模型和研究方法不仅可以运用于论文中具体的研究场景,对其余具有网络特性的大型系统中如何运用价格手段进行负载均衡、利润优化、资源高效配置也有一定的借鉴意义。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.09
【图文】：

分配机制,计算资源,机制设计,机制

反馈可以由算法来实时计算而得到。逡逑我们下面介绍机制设计和经济学建模的一些基本知识。特别地，我们以如逡逑图１．２？所示的云计算资源分配机制为例介绍机制设计的各要素。与实际中云服务逡逑商部署的资源分配机制相比，图１．２中的机制缺少用户预算、计算资源生命周期、逡逑计费模式等要素，但这一简化的机制有助于读者快速理解机制设计的要点。逡逑￥图１．２由［８］中的图１稍作修改得到。逡逑５逡逑

组织结构图,组织结构

敛性质的分布式竞价算法来帮助用户主体达到纳什均衡。逡逑１＿８本文组织结构逡逑如图１．３所示，本文组织结构如下。第一章中我们介绍了相应的背景知识。在逡逑第二章中，我们研究互联网服务提供商在带宽资源有限的前提下，应如何实行服逡逑务差异化定价从而最大化利润。在第三章中，我们提出了可分资源市场中的双边逡逑拍卖机制，通过差异化定价实现资源的高效分配和供给。在第四章中，我们提出逡逑了能实现预算平衡的资源供给机制。为方便读者的阅读，我们在撰写各章时加入逡逑了足够的背景知识铺垫以保证内容的完备性，读者可以将每一章作为独立的工逡逑作来阅读。在第五章中，我们对本文的研宄成果进行总结，并讨论了本文的不足逡逑之处以及未来的工作方向。逡逑１１逡逑

上限,带宽,均匀分布,服务提供商

数５１？的影响。在本小节中，若无特殊说明，我们在作图时均假设用户估值为逡逑队１］区间上的均匀分布；／丨０，１］，以排除用户群体带来的影响。逡逑首先，我们研宄前一个问题。图２．１描绘了不同带宽上限下，最优服务逡逑差异化定价策略（左图）和相应的用户选择（右图）。图中每一条曲线对应于一逡逑个Ｃｍ值，而＇表示该带宽上限下面，服务提供商的最大利润。左图中，最优逡逑策略下全体拥塞集合即为曲线的定义域，即横轴ｇ的范围，而曲线本身绘制的逡逑是相应的定价映射。右图中，我们只画出了使用网络服务的用户，即本例中的逡逑０邋ｅ丨０．５，１］这部分用户。我们观察到，当服务提供商的带宽上限Ｃｍ增大时，丨）逡逑服务提供商的定价曲线和用户选择曲线均整体向下移动；２）只有估值大于０．５逡逑的用户选择网络服务；３）当网络带宽充裕时，估值最高的小部分用户均选择拥逡逑塞为０的服务类，出现聚集现象；４）服务提供商的最大利润上升。第二项观察逡逑３１逡逑

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