Published January 1, 2016 | Version v1
Publication Open

Stochastic Capacity Acquisition and Allocation Model for Bandwidth Brokers under Fuzzy Volume Based Pricing Scheme

Creators

  • 1. Qatar University
  • 2. Sabancı Üniversitesi
  • 3. Oklahoma State University
  • 4. Istanbul Technical University

Description

In this paper, bandwidth acquisition and allocation problem of a telecommunications Bandwidth Broker (BB) is analyzed under uncertain end-user capacity requests and pay-per-byte (volume) based pricing policy.Furthermore, related objective function coefficients such as revenue and costs are modeled as fuzzy numbers in order to cope with vague market conditions.By integrating fuzzy mathematical programming and two-stage stochastic programming techniques, deterministic equivalent of single objective profit maximization problem of BB is obtained solved to optimality.In addition, infrastructure related performance measures such as delay and jitter amounts in the network are modelled via stochastic parameters that obey some known probability distributions.Two performance statistics namely fuzzy Expected Value of Perfect Information (EVPI) and fuzzy Value of Stochastic Solution (VSS) are defined to demonstrate the efficiency of proposed methodology compared to deterministic approach.In addition, several secondary performance measures such as expected capacity utilization, expected demand fulfilment ratio and capacity loss are calculated under different problem settings.In conclusion, numerical experiments showed that fuzzy stochastic method provides more profit depending upon problem size in compression with deterministic strategy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الورقة، يتم تحليل مشكلة الحصول على النطاق الترددي وتخصيصه لوسيط عرض النطاق الترددي للاتصالات السلكية واللاسلكية في إطار طلبات سعة المستخدم النهائي غير المؤكدة وسياسة التسعير القائمة على الدفع لكل بايت (الحجم). وعلاوة على ذلك، يتم نمذجة معاملات الوظيفة الموضوعية ذات الصلة مثل الإيرادات والتكاليف كأرقام غامضة من أجل التعامل مع ظروف السوق الغامضة. من خلال دمج البرمجة الرياضية الغامضة وتقنيات البرمجة العشوائية على مرحلتين، يتم الحصول على مكافئ حتمي لمشكلة تعظيم الربح الموضوعي الواحد من BB إلى الأمثل. بالإضافة إلى ذلك، يتم نمذجة مقاييس الأداء المتعلقة بالبنية التحتية مثل كميات التأخير والتوتر في الشبكة من خلال معايير عشوائية تتبع بعض توزيعات الاحتمالات المعروفة. يتم تحديد إحصائيتين للأداء وهما القيمة المتوقعة الغامضة للمعلومات المثالية (EVPI) والقيمة الغامضة للحل العشوائي (VSS) لإثبات كفاءة المنهجية المقترحة مقارنة بالنهج الحتمي. بالإضافة إلى ذلك، يتم حساب العديد من مقاييس الأداء الثانوية مثل استخدام السعة المتوقعة ونسبة تلبية الطلب المتوقعة وفقدان السعة في ظل إعدادات مشكلة مختلفة. في الختام، أظهرت التجارب العددية أن الطريقة العشوائية الغامضة توفر المزيد من الأرباح اعتمادًا على حجم المشكلة في الضغط مع الاستراتيجية الحتمية.

Translated Description (French)

Dans cet article, le problème d'acquisition et d'allocation de bande passante d'un courtier en bande passante (BB) de télécommunications est analysé dans le cadre de demandes de capacité d'utilisateur final incertaines et d'une politique de tarification basée sur le paiement par octet (volume). En outre, les coefficients de fonction objective connexes tels que les revenus et les coûts sont modélisés sous forme de nombres flous afin de faire face à des conditions de marché vagues. En intégrant une programmation mathématique floue et des techniques de programmation stochastique en deux étapes, l'équivalent déterministe du problème de maximisation du profit à objectif unique de BB est résolu à l'optimalité. En outre, les mesures de performance liées à l'infrastructure telles que les quantités de délai et de gigue dans le réseau sont modélisées via des paramètres stochastiques qui obéissent à certaines distributions de probabilité connues. Deux statistiques de performance, à savoir la valeur attendue floue de l'information parfaite (EVPI) et la valeur floue de la solution stochastique (VSS), sont définies pour démontrer l'efficacité de la méthodologie proposée par rapport à l'approche déterministe. En outre, plusieurs mesures de performance secondaires telles que l'utilisation de la capacité attendue, le rapport d'exécution de la demande attendue et la perte de capacité sont calculées dans différents paramètres de problème. En conclusion, des expériences numériques ont montré que la méthode stochastique floue fournit plus de profit en fonction de la taille du problème dans la compression avec une stratégie déterministe.

Translated Description (Spanish)

En este documento, el problema de adquisición y asignación de ancho de banda de un corredor de ancho de banda de telecomunicaciones (BB) se analiza bajo solicitudes de capacidad de usuario final inciertas y una política de precios basada en el pago por byte (volumen). Además, los coeficientes de función objetivo relacionados, como los ingresos y los costos, se modelan como números difusos para hacer frente a condiciones de mercado vagas. Al integrar la programación matemática difusa y las técnicas de programación estocástica de dos etapas, se obtiene un equivalente determinista del problema de maximización de beneficios objetivo único de BB resuelto hasta la optimalidad. Además, las medidas de rendimiento relacionadas con la infraestructura, como las cantidades de retardo y fluctuación en la red, se modelan a través de parámetros estocásticos que obedecen a algunas distribuciones de probabilidad conocidas. Dos estadísticas de rendimiento, a saber, el valor esperado difuso de la información perfecta (EVPI) y el valor difuso de la solución estocástica (VSS), se definen para demostrar la eficiencia de la metodología propuesta en comparación con el enfoque determinista. Además, varias medidas de rendimiento secundarias, como la utilización de la capacidad esperada, la relación de cumplimiento de la demanda esperada y la pérdida de capacidad, se calculan bajo diferentes configuraciones de problemas. En conclusión, los experimentos numéricos mostraron que el método estocástico difuso proporciona más ganancias dependiendo del tamaño del problema en compresión con la estrategia determinista.

Files

25868690.pdf.pdf

Files (2.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a158cbf833503a10d9f8fb01c75523da
2.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نموذج اكتساب السعة العشوائية وتخصيصها لوسطاء النطاق الترددي في إطار نظام التسعير الضبابي القائم على الحجم
Translated title (French)
Modèle d'acquisition et d'allocation de capacité stochastique pour les courtiers en bande passante dans le cadre d'un système de tarification basé sur le volume flou
Translated title (Spanish)
Modelo estocástico de adquisición y asignación de capacidad para corredores de ancho de banda bajo un esquema de precios basado en volumen difuso

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2285974673
DOI
10.1080/18756891.2016.1149998

Is supplement to
https://openalex.org/W4251345889 (Other)
https://openalex.org/W2148705057 (Other)
https://openalex.org/W1990230466 (Other)
https://openalex.org/W2122266837 (Other)
https://openalex.org/W2903957039 (Other)
https://openalex.org/W2057490875 (Other)
https://openalex.org/W4233765508 (Other)
https://openalex.org/W2107680962 (Other)
https://openalex.org/W2141211540 (Other)
https://openalex.org/W2205120236 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Turkey

References

  • https://openalex.org/W805517140
  • https://openalex.org/W1618574803
  • https://openalex.org/W1973526073
  • https://openalex.org/W1983784642
  • https://openalex.org/W1986396558
  • https://openalex.org/W1988971698
  • https://openalex.org/W1990365716
  • https://openalex.org/W1994241323
  • https://openalex.org/W1994580593
  • https://openalex.org/W1996527852
  • https://openalex.org/W1996685943
  • https://openalex.org/W2000781198
  • https://openalex.org/W2002038659
  • https://openalex.org/W2009212990
  • https://openalex.org/W2013205047
  • https://openalex.org/W2015609561
  • https://openalex.org/W2016371562
  • https://openalex.org/W2016788176
  • https://openalex.org/W2020446800
  • https://openalex.org/W2030260705
  • https://openalex.org/W2031144991
  • https://openalex.org/W2034011892
  • https://openalex.org/W2042160169
  • https://openalex.org/W2044593743
  • https://openalex.org/W2045538242
  • https://openalex.org/W2049257171
  • https://openalex.org/W2054064750
  • https://openalex.org/W2059746193
  • https://openalex.org/W2064467249
  • https://openalex.org/W2065064486
  • https://openalex.org/W2070469157
  • https://openalex.org/W2074487494
  • https://openalex.org/W2074856671
  • https://openalex.org/W2076581282
  • https://openalex.org/W2078955696
  • https://openalex.org/W2105320331
  • https://openalex.org/W2120398332
  • https://openalex.org/W2143533269
  • https://openalex.org/W2151403212
  • https://openalex.org/W2155676322
  • https://openalex.org/W2162704612
  • https://openalex.org/W2473526392
  • https://openalex.org/W2499915979
  • https://openalex.org/W4229542929