信息基础设施建设共建共享博弈分析.pdf
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1、云南财经大学学报 年第 期(总第 期)管理论坛收稿日期:作者简介:李绍荣(),男(彝族),云南元阳人,北京大学经济学院教授,博士,研究方向为微观经济理论、公共财政、博弈论;杨凯迪(),女,贵州贵阳人,北京大学经济学院博士研究生,研究方向为博弈论与数字经济。信息基础设施建设共建共享博弈分析李绍荣,杨凯迪(北京大学 经济学院,北京 )摘要:中国正处于工业经济时代向信息数字经济时代转型的攻坚期,如何更加高效、集约地完成信息基础设施建设和运营,是选择独立建设还是选择共建共享是电信运营商及政府必须面对的现实问题。从模型构建及求解、理论分析、数值模拟等方面,对信息基础设施建设模式进行博弈分析,并以中国移动
2、、中国联通、中国电信三家相互博弈的运营商为例进行分析,探索共建共享模式。研究表明:通过对不同建设成本差异化分类,建立一般均衡模型和静态博弈模型,实现信息基础建设模式的转变,从而在理论上拓展了建设模式的研究。由于共建共享模式能够达到最低的市场价格,并可满足更多的通信服务需求,为此,政府在信息基础设施建设经营模式的宏观调控上,倾向于采用共建共享模式;通过调控成本分摊比例,各运营商自发加入共建共享,共建共享建设方案由最初的政策推动成功地转变为市场导向推动。研究结果为政府部门和电信运营商推动信息基础设施建设共建共享,避免重复建设并提高资源配置效率提供理论依据和支撑;同时,对新时期信息基础设施高效、集约
3、发展,并赋能社会经济发展具有重要的实践意义。关键词:信息基础设施;共建共享;新型基础设施;建设模式中图分类号:文献标志码:文章编号:()一、引言改革开放四十多年来,中国信息基础设施实现了历史性的跨越发展。截至 年 月,中国建成开通 基站 万个,占全球 以上(中国信息通信研究院,),在全球 专利申请中,中国专利占全球比重为 ,位居全球第一。但是 基站频率高、基站密、耗电高,相比 基站设备单价更高,站址更密集、选址难度更大,网络建设投入成本是 的 倍(孙松林,;李进良,),预计 的建设成本将更高,新一轮信息基础设施建设也给运营商投资支出及运营成本带来巨大压力(吕继兵、金永生,)。因此,如何能够有效
4、降低成本部署基站,持续推进网络建设成为信息基础设施建设亟待解决的难题。信息基础设施建设运营研究早期主要从基础设施建设模式展开(沈坤荣等,;李光武等,),采用 ()模式和 ()模式,它是指政府?营利性企业和非营利性企业基于某个项目而形成的相互合作关系的形式(,;李秀辉、张世英,)。这两种建设模式能够解决基础设施建设成本高和融资难的问题(,;,),但是存在投资机制与收入模式不匹配等问题(,;孙学工等,;袁永博等,)。随后,信息基础设施的共建共享研究逐步兴起。信息基础设施共建共享是指两家或多家通信企业通过共同投资建设或签署使用协议,共用某些信息基础设施的行为(曾庆珠,)。()研究了共享网络垄断定价的
5、一般理论,提供了市场力量的一般衡量标准,有助于预测共享共建价格变化的影响。()通过分析双边市场定价模型揭示了网络中立性监管是必要的。苑春荟等()和唐要家等()运用完全信息静态博弈模型对运营商共享移动通信基础设施的收益进行了分析,提出了要实现移动通信基础设施全面共享,需要进一步引入相应的激励机制。胡庆平、袁野()运用合作博弈论对信息基础设施共建成本进行了分析,针对电信运营商共建共享中出现的风险分摊问题,提出了以风险因子为修正算法的 值成本分摊策略。信息基础设施建设新模式探索的重点在于打破传统要素配置瓶颈、重塑要素配置格局,推动通信基础资源共建共享,以发挥促进经济发展的重要作用(,;白俊红等,)。
6、毛其淋、王凯旋()探索了新型基础设施建设的发展路径和模式对于促进资源集成共享的影响。尽管信息基础设施的共建共享研究已经取得了一些成果,但电信运营商是选择独立建设还是选择与其他运营商共建共享并按比例分担成本,如何更加高效、集约地完成信息基础设施建设仍然需要构建理论模型进行深入分析。为此,本文以中国移动、中国联通、中国电信三家运营商在信息基础设施经营建设方式及成本分摊策略的博弈分析为例,基于信息基础设施建设中的基站成本、传输网和核心网成本不同的可共享性展开理论模型构建与求解研究。首先,对运营商全部独立建设、部分共建共享和全部共建共享三种经营建设模式,建立古诺模型并分析一般均衡;其次,分别从政府决策
7、的宏观视角及运营商决策的微观视角对选择哪种经营建设模式进行阐述分析,以期为信息基础设施投资的有效配置和资源的有效利用提供理论依据;最后,将三家运营商模型拓展为更一般的多家不完全竞争运营商模型,并分析其一般均衡,增加理论分析普适性。本文从电信运营商和政府宏观调控视角,对信息基础设施建设经营模式选择进行博弈分析,并给出成本分摊策略建议,具有政策指导意义。二、模型构建及求解中国信息通信行业的实际情况是已形成中国移动、中国联通、中国电信构成的运营商寡头格局(,),且各运营商之间市场地位对等,在分析不同建设经营模式下运营商利润最大化问题时采用寡头分析中常用的古诺模型(叶泽等,;)。并据此提出如下假设:假
8、设 :市场中存在三家相互博弈的运营商为消费者提供信息通信网络服务,博弈各方的决策无时序性。假设 :博弈参与主体间不存在信息不对称,博弈方理性,所建立的博弈模型属于完全信息博弈。假设 :消费者对于不同运营商的信息通信网络服务需求是相互独立的,即 之间相互独立。信息基础设施构成由无线接入网、传输网和核心网三部分组成(胡定、刘健,),基站及传输网建设是信息基础设施建设的基础,运营商之间存在高度资源互补,这两部分可以共建共享;而核心网涉及到用户数据信息,业务平台须保持相对独立性,只能由运营商独立建设,不能共享(刘光海等,)。由此,对信息基础设施经营建设成本做出如下假设:假设 :通信网络基础设施经营建设
9、成本包括两部分:()基站及传输网的建设维护成本,该部分成本可共建共享;()核心网建设维护成本,该部分成本不可共建共享。现实中,各家运营商在单位建设数量下的基站及传输网建设维护成本相近,可将其设定为,同样地,各家运营商在单位建设数量下的核心网建设维护成本也相近,可将其设定为。令 为单位消费者通信服务需求下的基站及传输网建设数量,为单位消费者通信服务需求下的核心网建设数量,为消费者对于运营商 的通信服务需求量,则运营商 在独立建设经营模式下的基站及传输网建设维护成本为 ,核心网建设维护成本为 (,)。此外,考虑到共建共享模式下对等接入的通信网络双方的流量交换基本平衡,且规模相似,简便考虑,可假定运
10、营商之间共建共享核算方式采取 互免结算模式(,)。据此提出如下假设:云南财经大学学报(年第 期)假设 :运营商之间共建共享核算方式采取 互免结算模式,即对等接入所发生的成本由各方自己支付,收入亦由各方自己保留。运营商的博弈包含三方面内容:()在给定建设模式下,各运营商选择产出即通信服务供给量以实现自身在该建设模式下的最大利润;()各运营商需要选择自身建设模式策略;()各运营商需要确定在部分共建共享和全部共建共享模式下的成本分摊比例。现实中,成本分摊比例通常由政府部门决策制定,因此理论模型假定各运营商成本分摊比例已确定。市场价格 为消费者对于运营商通信服务需求量的函数:()式()中,表示价格函数
11、截距项,表示价格函数的斜率,为运营商通信服务需求量。基于以上设定,市场中三家运营商实施信息基础设施建设时,存在三种建设经营模式(,):第一类建设模式为独立建设,即三家运营商分别独立建设信息基础设施,此时各运营商利润函数为:,(),(),()()运营商在满足信息网络最大承载量的前提下提供通信服务,由于同一市场下通信技术水平相似,且通信服务价格由市场供需决定,独立建设下供需均衡时各运营商的通信服务供给量及最大利润值为:,(),(),()(),()(,),()(,),()(,)()第二类建设模式为部分共建共享,即三家运营商中有两家运营商共建共享。此时两家运营商在区域范围内合作共建一张接入通信网络,另
12、外一家运营商仍然独立建设。部分共建共享模式包含三种情况:()运营商 与运营商 共建共享,运营商 独立建设;()运营商 与运营商 共建共享,运营商独立建设;()运营商 与运营商 共建共享,运营商 独立建设。先考虑运营商 与运营商 共建共享,运营商 独立建设的情况,由假设 可知,运营商 和运营商 可共建共享的部分为基站及传输网,并按比例进行成本分摊,核心网不可共建共享,仍需独立建设。令运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,则运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,此时各运营商利润函数为:,()(),()()(),()()进一步得到部分共建共享下供需均衡时各运营商的通信服务
13、供给量及最大利润值:李绍荣,杨凯迪:信息基础设施建设共建共享博弈分析,(),(),()(),(,),(,)(),()(,)()同理可得运营商 和运营商 共建共享而运营商 独立建设、运营商 和运营商 共建共享而运营商 独立建设情况下的均衡。记运营商 和运营商 共建共享而运营商 独立建设时,运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,各运营商的通信服务供给量为 ,、,、,最大利润水平为 ,、,、,;记运营商 和运营商 共建共享而运营商 独立建设时,运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为,运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊
14、比例为,各运营商的通信服务供给量为 ,、,、,最大利润水平为 ,、,、,。第三类建设模式为全部共建共享,即三家运营商一起开展通信网络共建共享,此时运营商共享频率资源。同样由假设 可知,此时各运营商可共建共享的部分为基站及传输网,核心网仍不可共建共享,需独立建设。令运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,则运营商 承担的基站及传输网共建共享成本分摊比例为 ,此时各运营商利润函数为:,()(),()(),()()()()得到全部共建共享下供需均衡时各运营商的通信服务供给量及最大利润值为:,(),(),()(),(,)(,),(,)(,
15、),(,)()(,)()汇总三家运营商在不同建设经营模式下的均衡结果,如表 所示。表 三家运营商不同建设经营模式下的均衡结果指标独立建设()部分共建共享()(运营商 与 共建、运营商 独立)全部共建共享()()(,)(,),(,)(,)()(,)(,)(),(,)(,)云南财经大学学报(年第 期)表 (续)指标独立建设()部分共建共享()(运营商 与 共建、运营商 独立)全部共建共享()()(,)()()(,)()(,)()()()()()()()()()三、理论分析(一)政府决策视角政府视角下,不同信息基础设施建设方式在市场均衡下所能提供的通信市场价格及通信服务总量将是其决策导向、政策制定的
16、重要考虑因素。在第一类独立建设模式下,由式()、式(),可得该模式下的市场价格及达到供需均衡时市场总通信服务需求量:()(),()()在第二类部分共建共享建设模式下,假设运营商 与运营商 共建共享,运营商 独立建设,由式()、式()可得该模式下的市场价格及达到供需均衡时市场总通信服务需求量:()(),()()第三类建设模式为全部共建共享,由式()、式()可得该模式下的市场价格及达到供需均衡时市场总通信服务需求量:()(),()()可见,信息基础设施在不同建设模式下,市场价格及均衡下能满足的总通信服务需求量不同。随着参与共建共享的运营商数量增加,市场价格 逐渐降低,而均衡下能满足的总通信服务需求
17、量 逐渐增加。即:()()据此,得出结论 :政府在信息基础设施建设经营模式的选择上,将倾向于采用运营商全部共建共享模式,以达到最低的市场价格,并可满足更多通信服务需求,从而最大化社会福利,完全共享的实现将能够促进信息网络资源的节约及有效利用。(二)运营商决策视角运营商在博弈过程中,需要选择自身建设经营模式。其可选策略集由以下三种策略构成,独立建李绍荣,杨凯迪:信息基础设施建设共建共享博弈分析设策略、部分共建共享策略、全部共建共享策略,分别记为、(王长军等,;,;,)。在市场中存在三家运营商,且每家运营商信息基础设施建设可选策略集有三种的情况下,共存在 种策略组合,具体情况如表 所示。表 三家运
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