Differentiated Traffic-based Interconnection Agreements for Next Generation Networks


Davoyan, Ruzana


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URL: http://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/2969
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-29693
Dokumenttyp: Dissertation
Erscheinungsjahr: 2010
Verlag: Universität Mannheim
Gutachter: Effelsberg, Wolfgang
Datum der mündl. Prüfung: 21 Juli 2010
Sprache der Veröffentlichung: Englisch
Einrichtung: Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Praktische Informatik IV (Effelsberg)
Fachgebiet: 004 Informatik
Normierte Schlagwörter (SWD): Netzzusammenschaltung , Netzwerkverwaltung , Regulierung
Freie Schlagwörter (Englisch): Interconnection agreements , intercarrier compensation , Internet economics , next generation networks
Abstract: The issue of inter-provider cost distribution in international interconnection has been a subject of intense debate in the past few years. For various reasons, developing countries have had to bear high costs for international Internet connectivity. The transition of communication networks to IP-based networks enhances the urgency to resolve the apparent lack of fairness in international interconnection. This is due to the development of cheap technologies for voice communications, which reduces the revenues of developing countries received from international telephone calls, and at the same time, places the burden of international Internet connectivity costs on developing countries. There exists a large body of literature toward achieving the equitable and sustainable expansion of infrastructures in developing countries. It is mainly focused on proposing interconnection pricing schemes. However, the existing approaches strike the balance between the two objectives of interconnection pricing, viz., competition development and profitability quite differently. Hence, no single solution has a clear advantage over the others. The alternative approach towards solving the interconnection cost-sharing problem involves compensating each provider for the costs that it incurs in carrying traffic generated by other providers. However, compensation between providers cannot be solely done based on the traffic flows, because it provides a poor basis for allocating any costs. In the Internet, it is not clear who originally initiated a transmission, and therefore, who should pay for the costs. The key contribution of this dissertation is to support the development and profitability of the communications market by reducing the existing imbalance in the interconnection cost allocation. A novel technique called Differentiated Traffic-based Interconnection Agreement (DTIA) was proposed. The key idea behind DTIA is that instead of performing intercarrier compensation based on traffic flows, compensation is performed based on the original initiator of a transmission. Determination of a transmission initiator in packet-switched networks is a complicated task that deals with technical issues and considerable costs. We have tackled this challenge by marking the information about the transmission initiator in the IP packet header, and have proposed a traffic differentiation mechanism that has low computational complexity. In DTIA, providers get compensated differently for traffic originally initiated by their own customers, as opposed to traffic initiated by customers of other networks. Such an approach stimulates the development of market by ensuring that each provider is compensated for utilization of its infrastructure. In order to evaluate the differentiated traffic-based approach, we formulated economic models and analyzed their behaviors from different perspectives. Compared to existing solutions, the DTIA model enhances the economic efficiency of the market by improving social welfare.
Übersetzter Titel: Interkonnektionsabkommen auf der Basis von Differentiated Traffic (Deutsch)
Übersetzung des Abstracts: In den letzten Jahren war die Kostenverteilung von Zwischenanbietern bei internationalen Internetverbindungen ein viel diskutiertes Thema. Aus verschiedenen Gründen mussten Entwicklungsländer hohe Kosten für internationale Internetverbindungen tragen. Der Übergang von Kommunikationsnetzwerken zu IP-basierten Netzwerken erhöht den Druck, den offensichtlichen Mangel an Gerechtigkeit bei internationalen Internetverbindungen zu beheben. Dies ist durch die Entwicklung von kostengünstigen Technologien für Sprachkommunikationen bedingt, welche die durch internationale Telefongespräche erzielbaren Einkünfte von Entwicklungsländern reduzieren und zugleich den Entwicklungsländern die Bürde der stark zunehmenden internationalen Internetverbindungskosten auferlegen. Es gibt viel Literatur darüber, wie ein gerechter und zukunftsfähiger Ausbau des Internets in Entwicklungsländern erreicht werden kann. Diese richten sich im Wesentlichen darauf, Schemata für Verbindungspreise vorzuschlagen. Nichtsdestoweniger ziehen die existierenden Ansätze ziemlich unterschiedliche Bilanz zwischen den beiden Zielen der Verbindungspreisermittlung, nämlich Wettbewerbsentwicklung und Rentabilität. Infolgedessen hat kein einzelnes Lösungskonzept einen klaren Vorteil gegenüber den anderen. Ein alternativer Ansatz, um das Problem der Verteilung der Verbindungskosten zu lösen, beinhaltet den Ausgleich der Kosten von jedem Anbieter, die er übernimmt, indem er Datenverkehr überträgt, welcher von anderen Anbietern generiert wurde. Dennoch kann der Abgleich zwischen Anbietern nicht nur auf Grund der IP-Verkehrsflüsse durchgeführt werden, da dies, wie wir zeigen werden, eine schlechte Grundlage für die Verteilung der Kosten bietet. Im Internet ist nämlich nicht klar, wer ursprünglich eine Übertragung initiiert hat und demzufolge, wer die Kosten bezahlen soll. Der wesentliche Beitrag dieser Dissertation ist es, die Entwicklung und Rentabilität des Kommunikationsmarktes zu fördern, indem das bestehende Ungleichgewicht in der Verteilung von Verbindungskosten auf die Service-Provider reduziert wird. Wir schlagen ein neues Verfahren namens Differentiated Traffic-based Interconnection Agreement (DTIA)'' vor. Der Grundidee von DTIA besteht darin, anstatt einen Ausgleich von Zwischenträgern basierend auf dem IP-Datenstrom durchzuführen, die Kompensation aufgrund des ursprünglichen Initiators einer Übertragung IP-vorzunehmen. Die Bestimmung des Initiators einer Übertragung in paketvermittelten Netzwerken ist eine komplizierte Aufgabe, bei der technische Aspekte und beträchtliche Kosten berücksichtigt werden müssen. In dieser Dissertation wurde diese Herausforderung gelöst, indem die Informationen über den Übertragungsinitiator im IP-Paketkopf markiert werden. Zusätzlich wurde ein Verfahren zur Differentiation von Datenströmen vorgeschlagen, das eine geringe rechnerische Komplexität hat. In DTIA werden Anbieter unterschiedlich für den Datenverkehr vergütet, abhängig davon, ob dieser ursprünglich von ihren eigenen Kunden oder von Kunden anderer Netzwerke initiiert wurde. Ein solcher Ansatz kurbelt die Marktentwicklung an, indem er sicherstellt, dass jeder Anbieter für die Nutzung seiner Infrastruktur vergütet wird. Um den auf differenziertem Datenverkehr basierenden Ansatz zu bewerten, haben wir analytische wirtschaftliche Modelle erstellt und ihre Verhaltensweisen analysiert. Wir zeigen mithilfe dieser Modelle, dass unser DTIA-Modell die wirtschaftliche Markteffizienz in Bezug auf die soziale Wohlfahrt im Vergleich mit existierenden Lösungen steigert. (Deutsch)
Zusätzliche Informationen:

Das Dokument wird vom Publikationsserver der Universitätsbibliothek Mannheim bereitgestellt.




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Davoyan, Ruzana (2010) Differentiated Traffic-based Interconnection Agreements for Next Generation Networks. [Dissertation]
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