《武汉工程大学学报》 2018年01期
103-108
出版日期：2018-02-25
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
基于不同定价标准的云计算服务定价机制的研究
近年来，国内外学者对云计算服务定价机制做出相关研究并取得以下重要成果。Shin-yi Wu等［4］论述了消费者和供应商的最优问题，并将二部制定价、纯使用量定价及固定费用定价这三种定价机制进行对比分析，认为当总的边际成本和监测成本低于阈值时，固定费用定价是首选定价方式；边际成本和监督成本为零时，二部制定价和固定费用定价能够取得相同的利润水平，并影响基于使用的定价，同时还提出当客户具有最大消费水平异质性的特征时，二部制定价是三种定价方式中最为盈利的。陈立勇等［5］通过分析固定定价机制和动态定价机制的优缺点提出了云环境下的动态分段定价策略。此外，窦一凡等［6］通过构建数学模型的方式对比了版权定价和按使用量定价两种模式的最优定价策略下的软件市场份额并分析了产品质量的影响。他们认为按照使用量定价的主要优势在于，无论是单独采用按照使用量定价模式还是在已有版本的基础上增加新版本，按照使用量定价总是可以在一定条件下覆盖到全部的消费群体。肖鹏等［7］提出一种基于混合博弈策略的云资源定价及交易模型，一定程度上弥补了现有定价机制在效率和公平性方面的不足。李玥等［8］基于Repast Simphony建立了多主体仿真模型，比较分析了3种不同定价机制下的基础设施及服务（infraslructuce as a service，IaaS）云服务提供商的收益。他们认为随着服务时长和顾客数量的增加，动态定价机制更能为IaaS云服务提供商带来更多收益。吴良刚等［9］从供应商和消费者的角度对比分析了两种常见的云计算定价机制：按使用量定价（pay-per-use）和认购定价（subscription）。指出一般情况下，认购定价机制要优于按使用量定价。基于现有文献的研究，发现虽然对于按使用量定价已有众多学者展开研究论述，但是针对云计算服务平台实际运营中存在的供应商以使用量Q（pay as you use）及单位时间连接速度B（bandwidth）为定价标准的情况却很少有学者提及，因此本文针对实际应用中存在的云计算服务运营商定价标准选择问题，在考虑到消费者偏好异质性的情况下，分别对比分析了以使用量Q、连接速度B及综合考虑Q、B为定价标准的三种定价方案，并展开研究。1 云计算服务定价方式选择合适的定价机制是云服务供应商的重要决策，因为它直接影响供应商自身收益及顾客的使用模式。本文主要对以Q、B及综合考虑Q、B为定价标准的情况下的三种定价方式进行研究。1.1 以Q为定价标准由于按使用量付费较为简便且便于理解，目前，大多数云计算服务供应商都采取按使用量付费为主要的定价方式。“云计算”模式采纳的是“软件即服务”（SaaS）理念，即消费者可以像使用水和电那样根据服务的使用量来缴纳费用。例如，Salesforce提供的客户关系管理系统（customer relationship management，CRM）［10］，客户企业不再需要建立自己的数据中心来管理客户数据，而是由Salesforce提供网络服务，企业用户在登录企业网站并操作CRM系统时，整个过程实际是在Salesforce的平台上完成的，而客户企业只需根据自身用户的使用量缴纳费用即可。由于实际云计算环境中，存在许多短期的使用用户，如仅使用1 h或24 h，则此时为了覆盖尽可能多的用户群体，云供应商选择以使用量为计价标准。1.2 以B为定价标准单位时间连接速度即网络带宽是指在单位时间（一般指的是1 s）内能传输的数据量，网络带宽作为衡量网络特征的一个重要指标，日益受到人们的普遍关注，同样也对供应商为云服务定价产生了重要影响。为争取偏好不同连接速度的客户，云供应商采取以连接速度为标准的定价方案，如阿里云对其ECS支持以不同网络带宽收费，如在青岛地区，带宽为1 Mbps时，收费为20.7元/月，带宽为3 Mbps时，收费为63.9元/月，带宽等于5 Mbps时，收费达到112.5元/月。1.3 考虑Q和B的定价标准基于消费者偏好异质性［11］，即消费者或是偏好Q、或是偏好B，亦或倾向于以Q+B为定价标准，第三种情况下，供应商必须针对该类消费者给出特殊的定价方案，如以Q+B为定价标准制定定价方案。Q+B为定价标准即制定云计算服务定价方案时同时考虑使用量Q及单位时间连接速度B两因素，可以理解为，以一定的连接速度B在网页上下载或上传某文件所收取的费用，此时该文件大小即为用户的使用量。例如，带宽为10 Mbps，使用量为20 Mbps时，收费2.5元；带宽为20 Mbps，使用量为40 Mbps时，收费6.5元。2 模 型2.1 假 设假设1：云服务供应商及消费者均为风险中性者［12］，即对于三种定价标准而言，风险程度并不会影响定价标准的选择。假设2：消费者关于数据服务使用量和连接速度的边际支付意愿是异质的，即不同的消费者对数据服务使用量及连接速度的偏好不同。假设3：消费者效用函数为[U(B,Q,λ)=][λνQ-12θQ2+λB-12ηB2-P(λ)]，消费者效用关于Q、B为凹函数。假设4：[λ]表示消费者的偏好类型，具体表现为某种定价标准下消费者所购买云服务占其购买云服务总支出的百分比，因此为了简化分析，假定[λ~U[0,1]]，此时供应商利润函数为：[λ1U(λ)- U(λ) λ(1-λ)dλ]。2.2 消费者效用函数的基准模型 消费者类型[λ]为[U(B,Q,λ)=λνQ-12θQ2+λB-12ηB2-P(λ) ]if[θλνQ且ηλB] （1）当[θλν0],[ 2ψ(λ) λ2=24λ-2(4+2η-θν22)=0]，可以得到[λ*=8+4η-θν224] 。与命题一相同，当[θλν∏Q>∏Q,B]。此时，B为定价标准对于供应商而言更为盈利，因此此时供应商更倾向以B为定价单位；[η>3θν2+1]时，按定价标准不同所确定的供应商利润排序为：[∏Q>∏B>∏Q,B]，即该情况下供应商若以Q为定价标准将获得最大利润。证明将以Q为定价标准计算出的最佳使用量[Q*=θν(2λ-1)]代入式（7）中的被积函数并简化，可以得到被积函数为：[12θν2(2λ-1)2+32ηλ2-ηλ] （22）将式（16）中的被积函数与式（22）相减，即：[4λ3-(4+72η-32θν2)λ2+(1+3η+2θν2)λ-η2-θ2ν2] （23）可以看出式（23）为关于[λ]的三次多项式，且随[λ]递增，由假设中知[λ~U[0,1]]，则当[λ=1]时，式（23）为[3θν2-η+1]，当且仅当[3θν2-η+1][>0]时，即[η<3θν2+1]时，以B为定价单位与以Q为定价单位的期望利润之差大于零，由命题3有[∏Q,B<∏Q]，结合[∏B<∏Q]有：[∏B<∏Q<∏Q,B]，当[3θν2-η+1<0]时，即[η>3θν2+1]时，以Q为定价单位的期望利润大于以B定价，此时将式（16）与式（21）中被积函数相减并简化得到：[4λ3-4λ2+72ηλ2-θν2λ2+λ+3ηλ-η2+θλν2] （24）与式（23）类似，式（24）也是关于[λ]的多项式，当[λ=1]时，式（24）为[1+6η]，该式始终大于0，因此，以B为定价标准所确定的最大利润此时大于定价标准同时考虑Q、B的情况，即[η>3θν2+1]时，有[∏Q>∏B>∏Q,B]。推论二：当[η∈(3θν2+1-τ,3θν2+1+τ)]，[τ>0]时，可以通过合作协调，成本分摊等机制实现以B与Q为定价单位时的效果相同。证明 在推论二中，[η<3θν2+1]时，[∏B>∏Q>∏Q,B]，为弥补定价标准分别为Q及综合考虑Q、B时利润较低的效果，可以建立一个整体性的合作协调机制，优化IT部门的组织结构，以进一步提高定价标准综合考虑Q、B或定价标准仅为Q时的低效率，以使Q+B为定价标准或Q为定价标准时所获得的期望利润等于以B为定价标准时的期望利润。3 数值算例为了更为直观的分析定价标准不同对最佳定价方案的影响，以下对各参数进行赋值，[ν=2,θ=η=1]，此时基准模型变为：[U(B,Q)=2λQ-12Q2+λB-12B2-P(λ)] （25）此时，对三种定价方案中消费者效用及供应商利润进行比较和分析，以进一步说明定价标准的选择对定价方案所产生的重要影响。如图1所示，尽管定价标准不同，但消费者效用均为递增趋势。这表明，不论采用何种定价标准，消费者效用总是随着使用量或连接速度的增加而递增，即定价标准的选择并不会对消费者效用产生重要影响。同时也表明定价标准的选择可以部分抵消消费者偏好异质性的负面影响，此处的负面影响指消费者偏好的定价标准与供应商所选择的定价标准不一致时，会减少一部分消费者效用。因此，不论消费者偏好何种定价标准，其效用总是增加的，这就使得定价方案保留了更多消费者剩余，这对于消费者而言是颇有好处的。最后，对不同定价标准确定的最优定价方案中的供应商利润进行分析如图2所示，观察和分析图2，可以看出供应商利润关于横轴向下凹，B及Q为定价标准时，供应商利润近似相交于最大值点，进一步观察，可以发现当利润呈上升趋势时，以B为定价标准确定的供应商利润总是最大；而利润下降阶段，定价标准同时考虑Q、B时的供应商利润总是最小的。这两个特征突出表明了不同的定价标准对供应商利润具有重要影响，即当消费者偏好类型为0.575时，三种定价标准中以B为定价标准所确定的供应商利润最大；当消费者偏好类型大于0.575时，供应商利润总是呈降低趋势。因此，提出根据消费者偏好存在差异的实际情况，供应商应首先考虑采用B为定价标准以获得最大利润。4 结 语结合云计算服务市场在实际定价过程中所存在的供应商定价标准不科学的实际情况，通过构建消费者效用函数模型分析了定价标准的选择对最优定价方案的影响，并分别从供应商角度及消费者角度进行了研究分析，认为选择单位时间连接速度B为定价标准可以使供应商利润进一步增大。此外，所利用的模型还可以扩展到以下方面：首先，可以假定消费者能够准确预测服务使用量来研究此时定价机制的决策问题。其次，可以考虑评估消费者对于不同定价指标的心理反应，对消费者行为经济学进行研究论证。/q或ηλ