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摘要：5G云網絡涉及多個實體和利益相關者，它們可能具有不同的目標，例如高數據速率，低延遲，效用最大化和收益/利潤最大化，這給5G云網絡的資源管理設計提出了許多挑戰。盡管傳統解決方案可能既無效又不可行，但最近開發并采用了經濟分析和定價模型作為實現目標的有用工具。本文討論了4種經濟分析和定價模型，分別為基于市場的定價，基于博弈論的定價，基于拍賣的定價，以及基于網絡效用最大化的定價。
關鍵詞：云網絡；定價；博弈論；拍賣
0引言
經濟分析和定價模型已被用于解決云網絡中的許多問題。根據價格如何設置，將云網絡中常用于資源分配的經濟分析和定價模型分為4類，即基于市場的定價，基于博弈論的定價，基于拍賣的定價，以及基于網絡效用最大化（NUM）的定價[1]。
1基于市場的定價
對于云網絡中應用的經濟分析和定價模型，首先討論一個簡單的定價方法，基于成本的定價；然后描述更復雜的定價方法，包括差別定價和盈利最大化定價[2]。
1.1基于成本的定價
基于成本的定價是一種常見的定價方案，它基于計算服務的總成本，加上成本的百分比作為期望的盈利，來確定服務的價格。使用基于成本的定價的目的，是確保價格使服務供應商盈利豐厚，或者至少價格涵蓋服務供應商的總成本。總成本通常由固定成本和可變成本組成。在云網絡中，云供應商使用基于成本的定價來評估地理上不同的數據中心網絡的服務成本。當云中的軟件定義網絡(SDN)和網絡功能虛擬化（NFV）啟用時，它也被用來分析節約成本。
1.2差別定價
基于成本的定價忽略了云用戶或租戶的要求和偏好。為了使供應商的盈利最大化，可使用差別定價（也稱為價格歧視）?？紤]由云供應商及其云資源組成的云資源市場，即計算資源和網絡帶寬。使用差別定價，云供應商可根據它們的需求和支付意愿向不同的云用戶收取不同的價格。通過為一種類型的用戶設置較高的價格，使用差別定價實際上將用戶盈余轉移給供應商。在這里，用戶盈余是用戶愿意支付的總金額與它們實際支付的總金額之間的差額。因此，雖然這種定價保證了供應商的高收益，但是使一種類型的用戶支付比另一種類型的用戶更高的價格可能是不公平的。
1.3基于盈利最大化的定價
盈利最大化是確定產出者的最高盈利的產出量和相應價格的過程。根據盈利最大化可找出最優數量和價格。假設云供應商需要確定由Q表示的云資源（即計算和網絡帶寬）單元的數量，以及它們的云用戶的相應價格?？偝杀究赡苌婕肮潭ǔ杀竞涂勺兂杀?。收益是云供應商向其用戶出售資源單元所獲得的金額。確定云資源單位的最優數量，使得差別最大化。最優數量可根據需求曲線找出最優價格。然而，在實際市場中，確定需求曲線并不容易。用戶需求可是隨機的，或假定遵循一些分布，例如高斯，并且盈利最大化在確定數量時不考慮市場競爭。
2基于博弈論的定價
博弈論和拍賣是多方參與者的研究決策制定問題，其中參與者的選擇，即玩家，潛在地影響了其它參與者的興趣。在云網絡環境中，參與者可是云供應商，服務供應商，云租戶和用戶。博弈論方法和拍賣機制，已被廣泛應用于確定云網絡中的資源價格[3]。首先，一些重要的術語定義如下。玩家：玩家是在博弈里作出決定的參與者?；貓螅夯貓螅葱в没蚶麧?，反映玩家期望的結果。方案：玩家的方案是一組行動/指令，玩家可照此實現期望的結果。
2.1非協作博弈
在非協作博弈中，每個玩家只最大化自己的收益，不關心其它玩家的回報和網絡的社會福利。在這場博弈中，玩家是自私的，它們不構建聯盟或彼此間達成協議。非協作博弈論已被廣泛應用于云網絡中的資源分配。例如，它已被用于模擬同行中的帶寬共享云輔助P2P流媒體系統或經紀人在微云系統。它已被采納來最大化云供應商的利潤。
2.2Stackelberg博弈
上面討論的非協作博弈假設玩家同時宣布它們的定價方案，玩家們在同一時間知道彼此的戰略。然而，這并不會在真實的市場中存在。因此可使用順序博弈，玩家可在一定的預定義的次序后，公布它們的方案，這就是Stackelberg博弈。在Stackelberg博弈中，玩家在觀察其它玩家的方案后決定自己的戰略選擇。事實證明即使玩家必須首先選擇它們的方案，它們的收益不低于在納什均衡中的其它玩家，即由于先發優勢。在云網絡中，Stackelberg博弈已經被應用于將云供應商的帶寬分配給虛擬網絡，和減少用戶接入云服務器。Stackelberg博弈也被應用于云計算。例如，當它被用來最大限度地提高服務器客戶端效用的同時，最大化云供應商的收益，或為終端用戶保證QoS的同時，最大限度地提高云供應商的收益。
2.3討價還價博弈
在討價還價博弈或納什討價還價博弈，兩名或兩名以上玩家必須達成協議，關于如何分配貨幣金額?？紤]一個云供應商之間的帶寬分配，云網絡帶寬，即賣方；云租戶，即買方。一個成功的討價還價達成，是僅當帶寬分配在雙方都能接受的價格情況下。在云網絡中，討價還價博弈已被應用在一些其它場景，如分配用戶的請求到數據中心并在服務供應商中共享云資源。在云計算中，討價還價博弈已被用于在云資源經紀人和網格服務供應商中的價格談判。
3基于拍賣的定價
拍賣是經濟機制，其目標是通過稱為招標的過程，分配商品和建立相應的價格[4]。拍賣中使用了一些常用術語如下：競拍者：競拍者是想要購買資源的買方。在云網絡中，競拍者可是終端用戶或云租戶。賣方：賣方（例如云供應商）提供其資源和銷售服務。拍賣經理：拍賣經理擔任中間商引導拍賣，確定并宣布贏家。在很多情況下，拍賣經理本身就是賣方。價格：拍賣中的價格可能是競拍價或出價。競拍價是競拍者愿意為所拍賣資源支付的價格，出價是賣方愿意支付的資源價格。
3.1傳統拍賣
傳統拍賣被稱為公開喊價拍賣。在公開喊價拍賣中，買方的競拍在拍賣期間相互披露。傳統拍賣有兩種類型：英國拍賣：英國拍賣是一個提價拍賣，這意味著買入提交的競拍價格，單調增加。具體而言，買方提交它們對資源的競拍價，按順序或同時給拍賣經理。沒有新的更高價格提交時，拍賣將終止。買方最高價贏得資源并支付價格。荷蘭拍賣：與英國拍賣相反，荷蘭拍賣是一種降價競拍拍賣，其中拍賣經理或賣方最初對資源設定了高的出價，然后降低價格，直到一個買方接受價格。獲勝的買方支付最終費用價格和接收資源。這個簡單的分配使荷蘭拍賣花費的時間少于英國拍賣。
3.2密封拍賣
Vickrey和Vickrey-Clarke-Groves（VCG）拍賣是密封拍賣，買方同時向拍賣經理密封提交競拍。與公開喊價拍賣不同的是，在密封競拍拍賣中，買方不知道彼此的競拍方案，在拍賣期間不能改變自己的出價。
3.3正向、反向和雙重拍賣
考慮賣方和買方的雙方，可將拍賣分類為如下：正向和反向拍賣：在正向拍賣中，有很多潛在的買方和一個賣方。相反在儲備拍賣中，有一個買方和很多潛在的賣方。雙重拍賣：在雙重拍賣中，買方和賣方同時提交它們的出價，并分別詢問拍賣經理。雙重拍賣的基本概念是通過從買方中競拍，匹配賣方的出價，分配商品給買方，并相應地從買方到賣方付款。
3.4組合拍賣
在組合拍賣中，買方的每次競拍都表示一個組合或離散商品的打包，而不是單個商品。給定一組競拍，拍賣經理找到一個商品的最優分配給買方，即贏家。組合拍賣與標準拍賣相比有更多的優勢，例如密封拍賣。這些優點包括小的總體信息需求，經濟效率，效用最大化和賣方收益最大化。然而，組合拍賣中的一個巨大挑戰是贏家確定問題。
4基于NUM的定價
考慮到網絡的容量限制，NUM是最大化網絡中用戶的總體效用的基本問題[5]。原始的NUM問題是僅考慮用戶的效用功能。在云網絡的情況下，當用戶利用來自云供應商的資源時，它們會對云供應商產生總成本。因此，改進的NUM問題應考慮到總成本?？紤]云資源預留場景，其中N個云租戶，例如視頻內容供應商，預留從一個云供應商傳送它們的視頻到終端用戶的網絡帶寬。云供應商的目標是最大化社會福利實踐中只有在云租戶的效用函數是凹的時，上述最優解是可行的。但是，在延遲敏感的服務中，例如視頻和語音服務等，效用函數以非彈性流動形式隨著不同類型的服務而變化。因此，資源分配可能是一個非凸優化問題。
5結論
本文討論了4種經濟分析和定價模型的基本原理。除了上述定價模型外，匹配理論和合同理論已用于5G資源管理。通常，匹配理論根據用戶的偏好將用戶分配給供應商的目標，而合同理論則根據用戶和供應商之間的信息不對稱，來構造資源價格捆綁。
作者:董春利 王莉 單位:南京交通職業技術學院電子信息工程學院