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End-to-end network quality
a utility-based approach
Patrick Zwickl
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Wirtschaftswissenschaften (Dissertationsgebiet: Wirtschaftsinformatik)
Betreuer*in
Peter Reichl
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.42838
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25380.72562.196753-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
In den glorreichen Tagen der Telekommunikation führte die Einführung von Flatrates zu einer Profitsteigerung durch eine erhöhte Netzauslastung, welche umfassende Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur ermöglichte. Doch der drastische Wandel der letzten Jahre ließ die Gewinnmargen substantiell schmelzen, was teilweise durch stagnierende Nutzerzahlen und starken Wettbewerb bedingt war. Da bei starkem Wettbewerb direkte Preiserhöhungen kaum ohne Marktanteilsverluste umsetzbar sind, limitierte die frühe Fixierung auf flache Preiskurven (ie, mittels Flatrates) auch den Veränderungsspielraum für Netzwerkbetreiber. Falls neue Nutzungsszenarien, wie Machine-to-Machine (M2M) oder Internet of Things (IoT), keinen Umschwung bringen, muss sich die Industrie grundlegend neu erfinden. Mit einem modernen, interdisziplinären Verständnis von Telekommunikation kann das Internet als Erfahrungsgut verstanden werden. Derartige Güter können im Gegensatz zu objektiv quantifizierbaren Produkten nur subjektiv und basierend auf eigenen Erfahrungen beurteilt werden, was auch die Vermarktung von Quality of Experience (QoE) erheblich erschwert. Sowohl eine geeignete Produktkommunikation und Vermarktung als auch empirisch-parametrisierte Technologien legen jedoch den Grundstein um Netzwerkqualität auf den gleichen Rang wie den Paketpreis zu heben und damit eine nachhaltigere Vermarktung von Internetdiensten zu erwirken. Während das Forschungsfeld um QoE in den letzten Jahren die Verknüpfung von netzwerktechnischen (Quality of Service (QoS)) und nutzergetriebenen (QoE) Aspekten angestrebt hatte, konnten keine hinreichenden Lösungen für die kommerzielle Etablierung von QoE-Produkten am Markt präsentiert werden. Als Reaktion auf die genannten Probleme verfolgt die vorliegende Dissertation einen nutzwertorientierten Lösungsansatz um Ende-zu-Ende-Netzwerkdienste mit Qualitätsgarantie zu kommerzialisieren, unter gleichwertiger Berücksichtigung nutzer-, sozial-, ökonomisch- und technisch-getriebener Gesichtspunkte. Sie erforscht insbesondere attraktive Marktsegmente für garantierte Netzwerkqualität, deren ökonomische Verwertbarkeit und Möglichkeiten für deren technische Realisierung. Während die verwendeten Garantien dabei Stabilität orthogonal zu anderen Qualitätsmerkmalen vermitteln, sorgt die Ende-zu-Ende-Eigenschaft für ein konsistentes Kundenerlebnis ungeachtet der gobalverteilten jedoch kooperierenden Netzwerkanbieter. Besondere Aufmerksamkeit wird auf die Parametrisierung und Konfiguration eines erfolgreichen Markteinstiegs gelegt. Durch einen gezielten Fokus auf Video on Demand (VoD) und andere medienintensive Dienste kann diese Arbeit einen repräsentativen Querschnitt durch die umfassende Materie zeigen. In einem Top-down-Ansatz wird ein Lösungskonzept über drei Ebenen von grundlegend ökonomischen über optimierungsorientierten bis zu feingranularen technologischen Aspekten konstruiert. Auf jeder Ebene werden Methodologien des jeweiligen Fachgebietes verwendet: Auf der obersten Ebene werden fundamentale Marktkonfigurationen als Value Network (VN) verglichen. Die mittlere Ebene fokussiert auf empirische Nutzerstudien zu QoE und Willingness-To-Pay (WTP), um ökonomische Optimierungsmodellen realistisch zu parametrisieren. Diese Modelle ermöglichen die Maximierung von Umsätzen, Profiten oder der sozialen Wohlfahrt. Dazu werden empirische Laborstudien sowie analytische und spieltheoretische Modelle verwendet. Auf der untersten Ebene wird eine Anbindung an technische Lösungen geschaffen, die sowohl ökonomisch als auch technisch eine effiziente Ende-zu-Ende-Verteilung von Ressourcen ermöglichen. Dabei werden unter anderem Techniken zum Aushandeln von Service Level Agreements (SLAs), zur Netzwerkpfadberechnungen, für Zugangskontrollen und des Netzwerkschedulings verwendet. In einem finalen Schritt werden Daten, die eine zentrale Rolle in dieser Dissertation einnehmen, in einer dezidierten Studie evaluiert. Die Resultate dieser Arbeit deuten darauf hin, dass Preisdiskriminierung dritten Grades ein substantielles Umsatzwachstum ermöglichen kann, sofern ein geeigneter Preis bei Markteintritt festgelegt wird. Durch den Umstieg auf nutzenorientierte Zugangskontrolle, Ressourcenzuteilung und Netzwerkpfadberechnung können Vorteile für Nutzer, Anbieter oder die soziale Wohlfahrt geschaffen werden. Darüber hinaus erscheinen Kompensationszahlungen (ie, „side payments“), die mit der Netzneutralität im Konflikt stehen, aus ökonomischer Sicht weitestgehend unattraktiv. Insbesondere auffällig ist auch die niedrige Marktmacht von Transitnetzwerkanbietern. Die Übertragung dieser Ergebnisse auf andere Bereiche der Telekommunikation erscheint realistisch, bedarf jedoch einer weiteren detaillierten Untersuchung. Die empirischen Daten sowie das VN-Toolset können auch für Anwendungsgebiete abseits von Kommunikationsnetzen angewandt werden.
Abstract
(Englisch)
In the prosperous days of both cellular and fixed line telecommunications, the introduction of flat rate pricing boosted profits due to the increased utilisation of available capacity. The growth of the customer base delivered the required revenue rise, which justified continuous infrastructure investments. Since then, the entire telecommunications industry has been undergoing a drastic change. Today, it faces an environment where profit margins are low, the customer basis stagnates and flat price curves narrow the scope for recovery strategies. The increase in bundle prices is difficult to communicate to consumers, especially when the level of competition remains high. Thus, especially if new usage paradigms like Machine-to-Machine (M2M) or Internet of Things (IoT) do not meet the high expectations of the industry, the entire industry needs to reinvent itself economically. When following a modern inter-disciplinary understanding of telecommunications, the Internet can be treated as a sort of experience good. Experience goods, contrary to objectively assessable goods, need to be perceived to be evaluated properly. Thus, the effective conveyance of Quality of Experience (QoE) products, as subjective representation of network quality, paves the way for the co-equal marketing of quality and price and associated business prospects. However, existing approaches for quality-oriented networks lack such clear communication strategies apart from empirically-backed marketisation frameworks and technologies. The vital QoE research field has started to map technical network aspects (ie, Quality of Service (QoS)) to a user perspective (ie, QoE), but it has failed to tackle a successful introduction and establishment of QoE as a product on the market. In response to these shortfalls, the present thesis presents a utility-centric solution for marketing end-to-end quality-assured network services that equally balances user, social, economic and technological viewpoints across various access & core networks. It will, therefore, clarify in what kind of quality-assured network services customers are interested, how much they are willing to pay and how this information can be utilised economically and technically. Thereby, quality guarantees provide certainty as an orthogonal quality aspect to network or service parameters. Special attention is devoted to understanding the proper parameterisation and configuration of successful market entrances of “premium” network service offers. By setting a focus on Video on Demand (VoD) and other media-rich services, a representative cross-section of the enormous problem space is addressed. This work traverses the problem field in a top-down manner from high-level economic over medium-level optimisation-oriented towards more fine-grained technological contribution layers. On each of these three contribution layers tailored methodologies are used: around known market fundamentals, a sustainable market configuration is required, which is addressed by studying various Value Network (VN) configurations on the upper layer. On the middle layer, empirical QoE and Willingness-To-Pay (WTP) studies are conducted in order to run empirically-backed analytical and game-theoretic optimisation models. Those models can maximise revenues, profits or social welfare aspects. On the lowest layer, a link to technological frameworks is created which accommodates the end-to-end perspective by studying the economically and technologically efficient assignment of network resources along the transmission path. For this purpose, Service Level Agreement (SLA) negotiations, path computation, access control and network scheduling techniques are used. In a final step, an evaluation of central input data is applied in order to reflect on the general applicability of results. The results of this thesis indicate that third-degree price discrimination can yield substantial revenue growth potential, especially when an appropriate price is immediately set at the market entrance. User, Network Service Provider (NSP) and/or social welfare gains can be generated when migrating to utility-aware access control, resource assignment and network path computation systems. Side payments, which break aspects of Net Neutrality (NN), largely appear economically unattractive and Transit NSP have to face their low market powers. A generalisation of results to other cases in telecommunications seems likely, but deserves further attention. The use of developed empirical or VN toolsets alike can be used outside the context of communications services.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Telecommunications Network Quality Quality of Experience Willingness-to-Pay Market Optimization Net Neutrality
Schlagwörter
(Deutsch)
Telekommunikation Netzwerkqualität Quality of Experience Willingness-to-Pay Markt Optimierung Netzneutralität
Autor*innen
Patrick Zwickl
Haupttitel (Englisch)
End-to-end network quality
Hauptuntertitel (Englisch)
a utility-based approach
Paralleltitel (Deutsch)
End-zu-Ende Netzwerkqualität: Ein Ansatz basierend auf den wirtschaftlichen Nutzen
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
xx, 298 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Burkhard Stiller ,
Heikki Hämmäinen
Klassifikation
54 Informatik > 54.99 Informatik: Sonstiges
AC Nummer
AC13266999
Utheses ID
37921
Studienkennzahl
UA | 796 | 305 | 175 |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1