Tjenestedifferensiering i Internett; Prising, Samtrafikk (TIPS) Prosjektleder: Tidsramme: 1999 Samarbeidspartnere: Ragnar Andreassen (ragnar.andreassen@telenor.com Prosjektnr: BB21 Prosjektbeskrivelse: Problemstillinger Et viktig element i utbredelsen av IP-basert internett er den grunnleggende best-effort filosofien som ligger i nettkonseptet. Denne har gjort det mulig å utvikle en forretningsmodell basert på flat taksering av endebrukere samt proporsjonal deling av tilgjengelige nettressurser. Det siste er ikke en eksplisitt forutsetning i konseptet, men har sin årsak i stor homogenitet i utbredelse og implementasjon av transportprotokoller (TCP). En del trender setter denne modellen under press: Homogeniteten i transportprotokoll vil svekkes som følge av nye anvendelser av nettet. Kapasiteten i nettet vil dermed implisitt bli mer urettferdig fordelt. Ved siden av dette vil det være et ønske om å kunne tilby eksplisitt urettferdig fordeling for enten å tilfredsstille krav til overføring fra spesielle applikasjoner eller for generelt å kunne prioritere kunder som er villige til å betale mer. For internett vil det være et stort skritt å imøtekomme denne utviklingen. Teknisk sett vil det innebære utvikling av systemer for tjenestedifferensiering og taksering. Ved siden av dette må nye forretningsmodeller utvikles basert på bruksbasert prising av differensierte tjenester isteden for dagens enkle forretningsmodell basert på aksess til nettet. Mye arbeid har vært utført for å spesifisere tjenester i internett utover dagens best-effort tjeneste, og det finnes nå flere slike definert. Store utfordringer gjenstår imidlertid når det gjelder å sette disse tjenestene inn i en kontekst med bruksbasert taksering og prisdifferensiering. Modeller for hvordan differensiert tilgang til nettressurser kan ivaretas på tvers av nettgrenser må også utvikles. Prosjektet tar sikte på å adressere noen aspekter ved taksering og tjenestedifferensiering i Internett. Arbeidet vil gå i to hovedspor, der det ene sporet spesifikt omhandler samtrafikkproblemstillinger mens det andre sporet tar for seg fundamentale problemstillinger som er relevante enten tjenester tilbys på tvers av nettgrenser eller innen ett nett. Innen hvert spor vil vi studere utvalgte emner, der vurderingene i valg av emner er basert både på hva vi antar er sentralt og hva vi mener vi kan bidra med. Det er viktig å forfølge begge sporene som skissert over. Samtrafikk er utvilsomt en av de største utfordringene mot et globalt tjenestedifferensiert internett. På den annen side skal tjenester på tvers av operatørgrenser være kompatible, ikke bare rent protokollmessig, men også ved at det på tvers av domener eksisterer en allmen forståelse for hvordan tjenester skal avregnes og prises. Følgende figur gir en oversikt over emner som vil behandles i prosjektet: Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side1 av 1
Samtrafikk Generelt Strategisk bruk av pris og kvalitet innen samtrafikk Samtrafikk-avtaler: incentiver og tjenestekvalitet Takseringsmodeller og brukerstrategier Strategisk bruk av pris og kvalitet innen samtrafikk Gitt at teknologien for å reservere kapasitet, tilby ulike kvalitetsklasser, prioritere mellom ulike trafikktyper osv eksisterer, hvilke problemer står man da overfor i implementeringsfasen av slike systemer i et Internett hvor kontrollen eller eiendomsretten er fordelt på flere uavhengige aktører? For det første vil koordineringsproblemene være svært store. Skal det være mulig å kreve kvalitetsgarantier i andres nett, må det gis en kompensasjon for dette. For det andre, og kanskje aller viktigst, vil det ikke nødvendigvis være i alle aktørenes interesse at grenseflatene mellom ulike aktører skal være usynlige. Dette også i en situasjon hvor det teknologisk er mulig å gjøre grenseflatene usynlige og i situasjoner hvor koordineringsproblemene er overkommelige. Bakgrunnen er at det i mange situasjoner er de samme aktørene som må koordinere og samarbeide om å få til et grenseløst nett (komplementære aktiviteter) som konkurrerer om de samme kundene både når det gjelder tilknytning til nettet og formidling av tjenester over nettet. Aktørene kan i en slik situasjon ønske å differensiere seg fra konkurrentene ved å tilby eksklusive tilbud til sine egne kunder. Dette kan de gjøre ved å synliggjøre grensen mellom seg selv og andre deler av nettet enten gjennom at kvaliteten er forskjellig mellom interntrafikk og trafikk mot eksterne nett eller at man setter ulike priser slik at det koster mer å kommunisere med brukere tilknyttet andre nett enn hvis man kommuniserer med brukere innen samme nett. Tilsvarende vil det være for tilgang til informasjon, for eksempel web-servere, som er lokalisert i andre nett. Kvalitet trenger ikke i denne sammenheng å ta en ren fysisk karakter. Ofte vil det være kvalitetsdimensjoner av mer virtuell karakter. Netscape står for eksempel overfor et klassisk samtrafikk (interconnect) problem. Netscapes nettleser må fungere sammen med Microsofts operativsystem. Tilsvarende problemstruktur har vært behandlet innen tradisjonell telefoni, luftfart, dataindustrien, jernbanedrift osv. Innen Internett kan vi i dag observere at aktørene benytter kvalitet i ulike dimensjoner for å synliggjøre grenseflatene mot konkurrentene ved at man tilbyr ulike tilbud til egne og eksterne brukere. Bakgrunnen til at man benytter kvalitet og ikke pris som variabel innen Internett kan i dag forstås med at pris i liten grad er implementert som en variabel. Innen telekommunikasjon derimot, hvor kvaliteten i de tilsvarende dimensjonene i stor grad er regulert eller standardisert i bransjen, ser vi at pris benyttes ved at det for eksempel innen mobiltelefoni koster mindre å ringe innen samme nettverk uansett størrelse enn mot nett som Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side2 av 1
eies eller kontrolleres av konkurrenter. For Telenor vil det være avgjørende å kartlegge ulike effekter rundt dette. Det er strategisk avgjørende om man går i retning av at det åpne Internett kan utvikles og bevares også med de økte krav om kvalitet som nye brukere og tjenester stiller. Særlig vil det være viktig å se på hvilke kommersielle hensyn som kan trekke i retning av en utvikling mot at de teknologiske mekanismene som skal legge til rette for nye tjenester og nye brukere vil bli tilbudt i eksklusive nett. Med eksklusive nett menes en mer intranettlignende struktur hvor eksterne aktører i stor grad vil bli nektet tilgang. Fra et regulatorisk eller samfunnsøkonomisk perspektiv gir dette også mange interessante spørsmål. Utfra bedriftsøkonomisk eller rent kommersielt synspunkt vil en mer eksklusiv struktur gjennom diskriminering på pris og/eller kvalitet (dvs at det er synlige grenser mellom ulike nett) begrense inntektslekasjon og man unngår gratispassasjerproblemer. Dermed sikres privatøkonomisk gevinst som er nødvendig for å gi incitament til utbygging, utvikling og innovasjon av nye tjenester og ny teknologi. På den annen side vil en slik utvikling kunne redusere den totale trafikken og dermed verdien totalt av nettverkene. Fra et samfunnsøkonomisk og regulatorisk synspunkt er det langt fra entydig at man vil foretrekke den åpne og grenseløse strukturen fremfor en mer lukket og eksklusiv struktur hvor brukerne får føle at deres kommunikasjon krysser grensene mellom uavhengige aktører (enten på pris eller kvalitet). Samtrafikk-avtaler: incentiver og tjenestekvalitet Det stadige økende antallet aktører som har tilknytning til telekommunikasjon innebærer muligheter for flere samtrafikktilfeller, både angitt som antall aktører en forholder seg til og som typer av grensesnitt mellom aktørene. Samtidig vil regulatoriske forhold ofte påkreve at dominerende aktør(er) for tradisjonelle tjenester tilbyr samtrafikk til nye/mindre aktører innen et marked. I flere tilfeller kan slike samtrafikktilfeller betraktes som en kombinasjon av samarbeid og konkurranse mellom de impliserte partene. Spesielt medfører dette at de aktuelle grensesnittene bør beskrives med hensyn til trafikkmønstre og tjenestekvalitet som skal følges. Slike beskrivelser vil dermed ivareta en viss ryddighet for de impliserte partene. Samtidig bør det også være tilknyttet reaksjonsmønstre, som impliserer at passende insentiver gjør at partene oppfører seg som ønsket (og rasjonelt/predikterbart). De ulike partene vil kunne tilby tjenester på ulike funksjonelle nivåer, eks. SDH, IP, taskeringsfunksjoner, etc. I tillegg vil kvalitetsdifferensiering av tjenester innebære at dekkende mekansimer må tas i bruk. I multiaktør-omgivelser vil de forskjellige aktørene ha ulike kommersielle interesser, for eksempel der ønsker om samarbeid og konkurranse finnes mellom to parter. Dette medfører at samarbeid, her kalt samtrafikk, bør styres. Et rammeverk for slik styring er å etablere avtaler mellom partene. Ved å starte ut med en generell struktur på slike avtaler, vil aktuelle eksempler vise innhold for ulike grensesnitt. Følgende elementer av samtrafikkavtaler vil vurderes : Trafikkmønstre: Trafikkstrømmer som finnes på grensesnittet må karakteriseres ved passende sett med parametre (eks. middelrate og maksimalrate). Tjenestekvalitets-parametre/-grenseverdier: Relevante parameter som angir Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side3 av 1
tjenestekvalitet bør identifiseres og tilhørende grenseverdier angis. Grenseverdiene vil bl. a. avhenge av kravene som trafikkstrømmene har. Prosedyrer for måling og etterbehandling: Impliserte parter må enes om hvordan målinger av trafikk og tjenestekvalitetsparametre skal utføres og hvilke kriterier som kan initiere reaksjoner. Verktøy og metoder for måling av aktuell trafikk og tjenestekvalitetsparametre ved samtrafikkavtaler i Internett må identifiseres. En arkitektur må velges som de mest egnete verktøyene og metodene kan innpasses i, og denne arkitekturen må gi et skalerbart og kostnadseffektivt opplegg for målingene. Reaksjonsmønstre: På bakgrunn av tilstanden observert for grensesnittet, vil mulige reaksjoner kunne utføres. Kjennskap til aktuelle reaksjoner vil innebære at passende insentiver gis til de berørte partene. Ut fra grensesnitt mellom to Internett/IP-operatører vil elementer angitt over bli beskrevet. Spesiell vekt legges på trafikk-karakterisering, tjenestekvalitetsmetrikker og incentiver (taksering og laststyring). Takseringsmodeller og brukerstrategier En spesiell avart av ytelsesaspekter i nett er studiet av takseringsmodeller, dvs studier av hvilke elementer av overføringstjenester som skal danne grunnlag for taksering, og hvordan de ulike elementene kan veies opp mot hverandre. Denne problemstillingen var grunnleggende i forskningsprosjektet CA$hMAN som FoU har deltatt i. Teknologi-fokus i dette prosjektet var ATM, men det ble utviklet konsepter som er mer generelle. En fornuftig videreføring av ekspertise og innsikt opparbeidet i CA$hMAN er derfor å anvende denne videre på problemstillinger knyttet til taksering og tjenestedifferensiering i internett. Fra CA$hMAN vet vi at det går et ganske markert skille mellom takseringen av garanterte tjenester og elastiske tjenester. I det første tilfellet lover tjenestetilbyderen på forhånd en gitt kvalitet på tjenesten, og må sette av kapasitet i nettet deretter. I det siste tilfellet kan kunder tilpasse seg kapasiteten i nettet, men kan ønske å være mer eller mindre aggressive for å få tilgang til eksisterende kapasitet når det er konkurranse om denne. På samme måte som i ATM er det for internett definert tjenester som faller i den ene eller andre kategorien. Det virker derfor sannsynlig at mye av det teoretiske arbeidet som er gjort på takseringsmodeller kan anvendes i en internett kontekst. Spesifikke problemstillinger er: Ressurskrav for garanterte internett-tjenester Hvilke rimelige modeller for ressursbehov for garanterte tjenester kan anvendes, og hvilke takseringsalgoritmer kan man se for seg som rimelig avspeiler benyttet kapasitet. Arbeidet vil ta utgangspunkt i teorien om effektive båndbredder. Mekanismer for taksering av elastiske internett-tjenester. Tidlige arbeider på dette området var sentrert rundt implementeringen av smart markets som fordelingsprinsipp for kapasitet. Senere forskning er tildels gått i retning av prinsipper som er enklere å implementere. Sentral problemstilling er hvordan kapasiteten praktisk kan fordeles etter individuelle brukeres betalingsvilje. Aktiviteten på dette området vil være mer i form av overvåking enn originale bidrag. Vurdering av forskjellige måter å taksere Internett tjenester på i en eller flere arkitekturer for differensiert tjenestekvalitet som er foreslått av IETF. Arbeidet vil skje i et samspill mellom denne aktiviteten og en aktivitet som er planlagt innen emnet Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side4 av 1
tjenestedifferensiering og skalering i Prosjekt I (under I-Basis) hvor det vil bli utarbeidet en objektiv beskrivelse av de aktuelle arkitekturene. Ett moment som vil bli vurdert er kompleksiteten i implementasjon av ulike takseringsalgoritmer. Når kunder takseres etter bruk og har reelle valgmuligheter mellom tjenester, er det ikke en triviell problemstilling for disse hvordan tjenestetilbudet skal benyttes for å få best mulig netto-nytte av bruken. Vi har studert brukerstrategier for dynamisk reforhandling av garanterte tjenester, og kommet fram til strategier som gir gode uttellinger for kunder. Viktige spørsmål står fortsatt ubesvart når det gjelder ønskeligheten fra en operatørs synspunkt i å tillatte eller oppmuntre implementeringen av slike strategier. Dersom mulig innenfor prosjektrammen kunne det også være ønskelig å studere brukerstrategier i en videre sammenheng, f. eks. ved å vurdere bruk av garanterte tjenester opp mot bruk av elastiske tjenester. Målsettinger Målsetningene i prosjektet går langs to hovedakser. Som et forskningsprosjekt er det en målsetning å produsere og publisere forskningsresultater. Dette er en forutsetning for å være en del av "det gode selskap" nasjonalt og internasjonalt. På bakgrunn av prosjektets omfang bør derfor minst et par papers publiseres eller vurderes for publikasjon i internasjonale fora i løpet av prosjektperioden. Ved siden av dette er det et generelt mål å komme i inngrep med relevante miljø i konsern og forretningsenheter i Telenor. For de enkelte emner som studeres i prosjektet gjelder følgende faglige målsetninger: Strategisk bruk av pris og kvalitet innen samtrafikk Utvikling av modell som fokuserer på aktørenes motivasjon til å benytte pris/kvalitet innen samtrafikk som en strategisk variabel. I denne sammenheng ønsker vi også å legge vekt på å utarbeide et underlagscase slik at modellen gjenspeiler et konsistent bilde med hensyn på teknologiske løsninger som er aktuelle. Samtrafikk-avtaler; incentiver og tjenestekvalitet Beskrivelse av aktuelle prosedyrer for måling av kvalitetsparametre med en vurdering av disse, en beskrivelse av aktuelle reaksjoner utført på basis av disse målingene (hvordan avregning kan skje mellom operatørene) og en vurdering av aktuelle arkitekturer, metoder og verktøy for utføring av målingene. For samtrafikkavtaler vil elementene beskrevet tidligere nærmere detaljeres og eksemplifiseres for Internett. Dette resulterer i retningslinjer for etablering av slike avtaler mellom operatører/tilbydere. Takseringsmodeller og brukerstrategier En vurdering av aktuelle måter å utføre taksering/prising på i arkitekturer for differensiert tjenestekvalitet foreslått av IETF. Fokus vil være på skalerbarhet samt hvor enkelt det vil være å realisere det i praksis. Vurdering av anvendeligheten av eksisterende teori for effektiv båndbredde for internettbaserte tjenester, eventuelt tilpasning av denne til analyser av internett-taksering. Analyser av ytelsesaspekter ved reforhandlede garanterte tjenester. Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side5 av 1
Metoder Metodisk innfallsvinkel vil generelt i prosjektet bestå av litteraturstudier, analyser og eventuelt simuleringer. Vi planlegger ikke i utgangspunktet å benytte prototyping, eksperimentering og pilotering selv, slike virkemidler kan bli aktuelle i en videreføring i forhold til dette forslaget. Mer spesifikt vil arbeidet innen strategisk bruk av pris og kvalitet innen samtrafikk gå inn på konkrete studier der vi utvikler teknologisk konsistente casebeskrivelser som er utgangspunktet for næringsøkonomiske analyser. Spillteoretiske modeller er det sentrale verktøyet for mer stringente analyser. Vi vil imidlertid legge betydelig vekt på utarbeidelsene av de casene som legges til grunn. Arbeidet innen takseringsmodeller og brukerstrategier vil generelt ta utgangspunkt i analyse av trafikk-ytelse i nett. Aktuelle metoder er teori om effektive båndbredder og optimeringsmodeller f.eks. basert på dynamisk programmering. Det kan også være aktuelt å sette opp simuleringsmodeller. Forøvrig vil en del arbeid bære preg av å være breddevurderinger, der systematiske sammenstillinger vil bli gitt uten at det gås i dybden på enkeltområder. Leveranser Prosjektet vil i løpet av sin levetid arrangere to åpne seminarer der utvalgte emner belyses. Omtrentlige tidspunkt for disse vil være mai/juni og oktober/november. I tillegg vil det produseres tre F-rapporter: Strategisk bruk av pris og kvalitet innen samtrafikk Samtrafikk-avtaler; Incentiver, tjenestekvalitet og avregning Taksering og brukerstrategier i Internett Organisering Prosjektet vil organiseres som et tverrfaglig samarbeidsprosjekt mellom deltakere fra Strategisk Rådgiving, Strategisk Nettutvikling, Prosjekt I og Bredbåndsteknologi. De sentrale aktivitetene som har ledet opp til prosjektforslaget er: Eurescom-prosjekt: P806-GI ( A common framework for QoS/network performance in a multi-provider environment ) FP-prosjekt: Prising av Internett-tjenester, SR9200 ACTS-prosject: CA$hMAN (Charging and accounting schemes in multiservice ATM networks) Deltakere fra de forskjellige miljøer vil ha tildels forskjellig metodegrunnlag, og det vil derfor være naturlig at den spissede forskning foregår i nærmest kontakt med de likesinnede i prosjektet. Det vil allikevel tilstrebes at et felles miljø kan ivaretas slik at synergipotensialet kan hentes ut. Et godt utgangspunkt for dette er en uformell kollokvieserie innen problemområdet som allerede har pågått et snaut år med deltakere fra de impliserte miljøene. I tillegg til at prosjektet i seg selv er tverrfaglig sammensatt vil det søkes etablert samarbeid med eksterne aktører: Fra økonomisk side vil vi fortsette og forsterke samarbeidet mot SNF ved NHH, hvor Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side6 av 1
prising av nettbaserte tjenester er et av to satsningsområder inne teleøkonomiprogrammet som Telenor finansierer. Vi vil også delta direkte inn ved prosjekter ved SNF direkte knyttet til våre prosjekter (finansiert over teleøkonomiprogrammet og ikke FP) Det søkes samarbeid i forbindelse med realisering av avtale mellom NTNU og Telenor. I hovedsak relateres dette til virksomheter tilknyttet testnett mellom NTNU og Telenor (Tyholt). Mulige problemstilling det er aktuelt å samarbeide om er karakterisering av trafikkstrømmer for IP-baserte applikasjoner og beskriving av parameter for tjenestekvalitet av multimedia-applikasjoner. Dette kan involvere også veiledning/oppfølging av studenter (prosjekt-/hovedoppgave) i tillegg til fellesstudier med NTNU-personell. Etablering av testnett er for tiden (nov.-98) ikke planlagt i detalj. Det er derfor ikke beskrevet aktiviteter i dette prosjektforslaget som dekker en slik virksomhet. Søkeord: Internett, Tjenestedifferensiering, Prising, Taksering, Samtrafikk Versjonsnr.: 1.0 Versjonsdato: 02.09.98 Side7 av 1