PI-1544: Less-than-Best-Effort Services: Pricing and Scheduling
Yezekael Hayel, David Ros, Bruno Tuffin
http://www.irisa.fr/bibli/publi/pi/2003/1544/1544.html
28 pages - juillet 2003

Abstract
In recent years, the notion of a service offering a degraded performance
with respect to the best-effort service traditionally found in IP
networks has gained acceptance among network researchers. Such a
less-than-best-effort (LBE) service may be considered as another way of
providing a differentiated quality of service, following A. Odlyzko's
``damaged goods for the Internet'' approach. In this paper we are
interested in evaluating, from a pricing perspective, the implications
of the two scheduling models commonly proposed for building a LBE
service---namely, Priority Queueing and Generalized Processor Sharing
(GPS). In particular, we focus on the network operator's issue of
maximizing her revenue. We wish to study, for each scheduler, how to set
prices and, especially, the impact that a given queueing model may have
on revenues when users are mostly sensitive to delay. Drawing on
previous work by Mandjes (2003), we present analytical expressions of
the revenue earned by the network operator, when a GPS scheduler is
used. A comparison of optimal revenues shows that: (a) Priority Queueing
is more efficient, in economic terms, than both a GPS scheduler and a
simple FIFO queue, that is, a network with no service differentiation;
(b) revenues are lower with a GPS scheduler than with a FIFO
queue. These results may have implications both on the practical
implementation of LBE services and on the Paris Metro Pricing proposal
by Odlyzko (1999).

Résumé
Ces dernières années, la notion d'un service offrant une performance
dégradée, par rapport au service best-effort que l'on trouve dans les
réseaux IP, a fait l'objet de diverses études. Un tel service, dit
less-than-best-effort (LBE), peut être consideré comme une manière de
fournir une qualité de service différenciée, en suivant l'approche
proposée par A. Odlyzko. Cet article est consacré à l'évaluation, du
point de vue de la tarification, des implications des deux modèles
d'ordonnancement qui ont été proposés pour mettre en oeuvre un service
LBE, à savoir : les files à priorités (PQ) et le Generalized Processor
Sharing (GPS). Tout particulièrement, nous nous intéressons au problème
de la maximisation des revenus du fournisseur de service Internet. Notre
but est d'étudier, pour chaque mécanisme d'ordonnancement, la meilleure
façon de fixer les prix, ainsi que son impact sur les revenus, lorsque
les utilisateurs sont sensibles au délai. En nous basant sur les travaux
de Mandjes (2003), nous présentons des formules analytiques du revenu
obtenu par le fournisseur lorsqu'un mécanisme de type GPS est utilisé.
Une comparaison des revenus optimaux montre que : (a) PQ est plus
efficace, d'un point de vue économique, qu'un mécanisme GPS et qu'une
file FIFO simple, cette dernière correspondant à un réseau sans
différenciation de services ; (b) avec un serveur GPS, les revenus sont
plus faibles qu'avec une file FIFO. Ces résultats peuvent avoir des
implications non seulement sur la mise en oeuvre de services LBE, mais
aussi sur le schéma de tarification dit du Métro de Paris, proposé par
Odlyzko (1999).

Keywords: Less-than-best-effort, service differentiation, pricing

Mots clefs: Less-than-best-effort, différenciation de services,
tarification