网络中容量共享的市场设计

《ACM Transactions on Economics and Computation》：Market Design for Capacity Sharing in Networks

市场均衡与联盟形成在异质偏好网络中的协同优化研究，提出基于组合拍卖和网络流的新方法，在特定拓扑和偏好条件下确保均衡存在且可高效计算，与VCG机制等价并扩展至多周期和复杂网络场景。

　　

摘要

我们研究了一种市场机制，该机制通过设定边缘价格来激励策略性主体高效地共享有限的网络容量。在这个市场中，主体组成联盟，每个联盟共享选定路线的一个单位容量，并支付费用以覆盖边缘价格。我们的研究重点在于市场均衡的存在性和计算方法，其中面临的挑战在于具有不同偏好的策略性主体之间的联盟形成与路线选择之间的相互依赖性，这种依赖性在网络容量受限的情况下导致了网络流的形成。为了解决联盟形成与网络容量利用之间的这种相互作用，我们引入了一种基于组合拍卖理论和网络流理论的新方法。我们确定了网络拓扑结构和主体偏好的充分条件，这些条件保证了市场均衡的存在性以及其多项式时间内的计算可行性。此外，我们找到了一个能够最大化所有主体效用的特定市场均衡，该均衡结果等同于经典的Vickrey-Clarke-Groves机制。进一步地，我们将研究结果扩展到了多期环境和一般网络情况，表明当充分条件不满足时，虽然市场均衡可能仍然存在，但需要更复杂的基于路径的定价机制，这些机制根据主体的偏好参数来设定差异化的价格。