Teilprojekt B03

B03: Adaptionsökonomie

Anreizmechanismen und spieltheoretische Modelle

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Vernetzung des Teilprojekts B03

Teilprojekt B03 betrachtet die ökonomischen Aspekte von Adaptionsmechanismen in Kommunikationssystemen und untersucht diese analytisch mittels spieltheoretischer Modelle sowie simulativ und experimentell am Beispiel schichtenübergreifender Anwendungsfälle. Dabei werden Mechanismen in einem Overlay-Netzwerk und in den darunterliegenden Schichten gemeinsam betrachtet, wobei auf drahtlose Netzwerke (Mobilfunk bzw. Ad-hoc-Netzwerke mit Anbindung einer Teilmenge von Knoten an das Internet) fokussiert wird. Die Annahme dabei ist, dass die Knoten eines Netzes individuell und autonom entscheiden, ob sie eine Transition zwischen verschiedenen Mechanismen mit ähnlicher Funktionalität vollziehen. Jeder Mechanismus verspricht dabei für die Knoten einen bestimmten Nutzen und ist mit entsprechenden Kosten verbunden.

Aufgrund des autonomen Verhaltens bewertet jeder Knoten eine geplante Transition nach ihrem Nutzen im Vergleich zum Nutzen des Ist-Zustandes, d.h. des gegenwärtig angewandten Mechanismus. Sollte der zu erwartende Nutzen aus einer Transition geringer sein als der Nutzen des Ist-Zustandes, wird der Knoten die Transition nicht durchführen. Dabei hängt die Nutzenbewertung nicht nur von der Entscheidung des einzelnen Knotens ab, sondern aufgrund der Vernetzung auch von der Entscheidung der anderen Knoten. Durch das autonome Verhalten kann es dazu kommen, dass eine Transition nicht optimal verläuft, das heißt, der Qualitätsgewinn, der im gesamten Netzwerk z.B. in Form eines höheren Datendurchsatzes durch eine Transition erzielbar wäre, wird nicht erreicht, da einzelne Knoten an der Transition nicht teilnehmen. Der entgangene Qualitätsgewinn stellt somit den Preis für die Autonomie der Knoten dar.

Zur Lösung dieses Problems werden in Teilprojekt B03 Anreizmechanismen entwickelt. Im Folgenden wird dafür der in der Fachliteratur gebräuchliche Begriff Incentive-Mechanismen verwendet. Diese bewirken eine Veränderung der Nutzenbewertung, sodass ein Knoten nach Möglichkeit diejenigen Entscheidungen tritt, die im Sinne des Gemeinwohls sind. Dies kann beispielsweise durch die Belohnung erwünschter Verhaltensweisen durch eine höhere Datenrate geschehen. Damit wird in diesem Teilprojekt die Schließung von zwei Forschungslücken angestrebt: Zum einen fokussieren die bisher vorgeschlagenen Ansätze für Incentives in Kommunikationssystemen auf einzelne Mechanismen, nicht jedoch auf Transitionen zwischen verschiedenen Mechanismen. Zum anderen soll in diesem Teilprojekt erforscht werden, wie sich die gerade in mobilen Netzwerken stark ausgeprägte gegenseitige Beeinflussung der Kommunikationsschichten auf das Design von Incentive-Mechanismen auswirkt.

Dies wird durch die im Teilprojekt vorhandene Expertise aus zwei Fachgebieten ermöglicht: Overlay-Netzwerke (Peer-to-Peer(P2P)-Systeme) und Underlay-Netzwerke (Drahtlose Kommunikation). In allen Teilbereichen sind Incentive-Mechanismen momentan Gegenstand der Forschung. Die Schnittmenge dieser zwei Teilbereiche bietet erstmals die Möglichkeit, Incentive-Mechanismen schichtenübergreifend zu modellieren und zu analysieren. Der Sonderforschungsbereich (SFB) stellt hierbei eine wertvolle Forschungsinfrastruktur zur Verfügung, da auf Szenarien und Entwicklungen anderer Teilprojekte zurückgegriffen werden kann, die sich mit der konkreten Durchführung der Transitionen auseinandersetzen. Diese Leistungen könnten im anvisierten Förderzeitraum nicht selbst erbracht werden.

Das Teilprojekt liefert somit einen bedeutenden Beitrag für den SFB, da Incentive-Mechanismen unter der Annahme autonomer Endgeräte, wie man sie beispielsweise in Ad-hoc-Netzwerken oder im Internet findet, eine große Rolle für die Effizienz der Protokolle spielen. Unter praktischen Gesichtspunkten ermöglicht das Teilprojekt daher erst die effiziente Anwendbarkeit von Transitionen.