葉春森，陳 宸，陳 欣

安徽大學商學院，安徽 合肥230601

云計算是一種通過互聯(lián)網(wǎng)向客戶提供硬件和軟件等計算資源的新型服務模式［1］。高質(zhì)量的網(wǎng)絡通信環(huán)境是云計算產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎。近年來，隨著網(wǎng)絡覆蓋能力與速度的提升，網(wǎng)絡消費需求越來越大，為滿足云計算企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)服務公司的更高需求，網(wǎng)絡通信商需要營造更穩(wěn)定的環(huán)境，并探究新的業(yè)務模式。其中，代理產(chǎn)能部署服務就是重要的新業(yè)務模式之一，越來越多的網(wǎng)絡通信商受互聯(lián)網(wǎng)服務商的委托，與云計算提供商合作，聯(lián)合開展部署產(chǎn)能規(guī)劃業(yè)務。在此情形下，云計算提供商、互聯(lián)網(wǎng)服務商和網(wǎng)絡通信商三者構(gòu)成一種新的互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈。

現(xiàn)有關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的研究，主要集中在合作關(guān)系及其協(xié)調(diào)機制研究兩個方面。在互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈合作關(guān)系的研究中，Currie等［2］認為互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈是復雜、多變，各方必須合作才能達到共生。忽略網(wǎng)絡通信商在整個供應鏈中的特殊地位，云計算服務交付將面臨困境。Zhang等［3］針對阿里云的成長過程，研究了其在云計算服務部署與開發(fā)體系，指出交付能力是保持云計算服務保持競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵，離不開網(wǎng)絡通信商的支持，與網(wǎng)絡通信商聯(lián)合部署產(chǎn)能可以規(guī)避產(chǎn)能部署過?；虿蛔愕娘L險。從技術(shù)層面看，Toosi等［4］針對云計算服務供需不匹配問題，基于彈性服務框架，提出Elastic SFC機制，可以降低成本、減少容量過剩和資源浪費。從組織層面來看，Gon?alves等［5］通過多案例研究發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡通信商通過網(wǎng)絡的服務平臺優(yōu)勢，實施基礎通訊加代理業(yè)務模式，能改善互聯(lián)網(wǎng)服務的容量管理體系。在另一方面，互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈協(xié)調(diào)的研究視角主要是集中于傳統(tǒng)供應鏈協(xié)調(diào)框架和傳統(tǒng)信息服務模型視角。Demirkan等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在ASP和AIP組成的供應鏈系中，代理策略可以加強供應鏈中各成員的合作，實現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)調(diào)和社會最優(yōu)均衡。梁昌勇等［7］基于研發(fā)努力與使用失敗賠償促銷的合作契約，提出了收益共享的互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈協(xié)調(diào)機制。李新明等［8］針對SaaS中的免費試用現(xiàn)狀，指出成本共擔契約能提高信息對稱情況下免費試用水平；成本和風險共擔契約能提高信息不對稱情況下的免費試用水平。王文隆等［9］指出特許經(jīng)營可以有效實現(xiàn)各方利益的協(xié)調(diào)，并達到帕累托最優(yōu)。

上述研究多以市場機制為主要背景，對政府干預下互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的合作及協(xié)調(diào)研究比較缺乏。然而，我國網(wǎng)絡通信和云計算行業(yè)的發(fā)展受政策影響較大，與上述研究成果的應用背景存在較大差異，相關(guān)結(jié)果不能有效促進網(wǎng)絡通信商參與和主導互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的問題［10］。鑒于此，本文從網(wǎng)絡通信商的兩種不同的服務業(yè)務模式入手，基于互聯(lián)網(wǎng)服務商、網(wǎng)絡通信商以及云計算提供商三者之間的買賣合作關(guān)系，構(gòu)建兩種不同的互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，通過引入政策補貼機制以優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，促進網(wǎng)絡通信商的業(yè)務轉(zhuǎn)型，并實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的可持續(xù)。

1 模型構(gòu)建

1.1 問題描述

當前，云計算提供商（cloud computing provid?er，CP）、互聯(lián)網(wǎng)服務商（internet service company，ISC）以及網(wǎng)絡通信商（network communication pro?vider，NCP）已構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈。其中，CP的代表企業(yè)有阿里云、騰訊云、Amazon Web Ser?vice云等，主要提供云計算服務；NCP以中國電信、中國移動、British Telecom等為代表，提供通信網(wǎng)絡服務與代理服務；ISC以拼多多、攜程、Netflix等為代表，則直接面向消費者提供信息服務。

在云計算環(huán)境下，如果NCP僅提供基本通信服務，就是典型的通道基礎設施提供商。面對互聯(lián)網(wǎng)服務需求的快速增長和不確定性變化，由于對互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈沒有參與和決策主導權(quán)，很容易陷入通道擁堵或過度閑置的狀態(tài)。為穩(wěn)定需求和保障順暢的體驗，NCP亟需探索新的業(yè)務轉(zhuǎn)型。通過開展代理服務，參與互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈并盡可能地影響其決策過程，以實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。當前，許多國家已認識到這一現(xiàn)象，紛紛出臺政策支持網(wǎng)絡通信商的業(yè)務轉(zhuǎn)型［11］。針對這種實踐，本文提出政府為促進NCP更好的參與和主導互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，會對NCP和ISC的合作進行補貼，即在集中式供應鏈中對ISC進行補貼。補貼對象為互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的各參與者，即ISC、CP和NCP。

1.2 理論假設

根據(jù)研究需要，提出如下假設：

假設1：根據(jù)供需合作關(guān)系，將互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈分為分散式和集中式兩種類型。分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈是ISC與CP進行產(chǎn)能合作部署與購買，NCP僅提供基礎通信服務；集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈是NCP在提供基礎通信服務的基礎，受ISC委托與CP進行產(chǎn)能合作部署［11-12］。

假設3：令云計算服務能力與互聯(lián)網(wǎng)信息服務體驗成對應關(guān)系，單位信息需求需要單位云計算服務能力進行支撐；若Q＜D(p)，產(chǎn)能不足；Q＞D(p)，產(chǎn)能過剩，云計算服務的過剩產(chǎn)能可以提高ISC的服務質(zhì)量，增強體驗價值，產(chǎn)生網(wǎng)絡口碑和溢出效應［8］，記其單位價值為ε(ε≥0)。

假設4：為促進NCP更好地參與和主導互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，政府采取補貼集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的政策，根據(jù)補貼對象的不同，分別補貼：ISC、CP和NCP［14］。在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，對ISC低于分散式供應鏈中最優(yōu)產(chǎn)能的部分進行補貼，單位補貼為λ；對CP低于分散式供應鏈中最優(yōu)產(chǎn)能的部分進行補貼，單位補貼為γ，對NCP低于分散式供應鏈中最優(yōu)產(chǎn)能的部分進行補貼，單位補貼是δ。

根據(jù)以上描述，模型的相關(guān)參數(shù)釋義如表1所示。

表1模型參數(shù)釋義Tab.1 Definition of model parameters

1.3 模型分析

1.3.1 分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈決策在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，ISC分別與CP和NCP合作，進行產(chǎn)能部署與購買，其中，CP向ISC提供云計算服務，NCP負責提供基礎通信服務，此時，三者構(gòu)成分散式的互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，構(gòu)建ISC、NCP和CP的利潤函數(shù)如下：

本文所采用的報童模型在有關(guān)云計算協(xié)調(diào)的研究中得到廣泛的應用，如李新明等［8］在其系列研究中提出為 云計算預購量不足導致市場需求得不到滿足情況下產(chǎn)生的單位機會成本。之前的研究未考慮機會成本的影響，原因在于：若在模型中加上訂購不足的情況，最終得出的結(jié)果只會增加一個訂購不足情況下的參數(shù)k，并不會對最終的結(jié)果產(chǎn)生實質(zhì)影響，為簡化計算，暫不考慮。

設上標“D”表示分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的解，首先，獲得ISC的云計算服務最優(yōu)部署能力QD滿足：

利用QD表示互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈成本及各方利潤見式（5）～（9）。

1.3.2 集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈決策在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，NCP受ISC的委托，處理ISC與CP的產(chǎn)能合作業(yè)務，直接向CP支付云計算服務費用，并向ISC收取綜合費用［15-16］。在這種情況下，三者之間形成以NCP為關(guān)鍵節(jié)點的集中式結(jié)構(gòu)?？傻眉惺交ヂ?lián)網(wǎng)服務供應鏈各方利潤函數(shù)如下：

NCP代 理業(yè)務模型 主 要借鑒Niu［11］提出的模型，在其模型中提出πi=pE{min[X，Q]}-wnQ，πp=(wp-cp)Q，πn=(wn-cn-wp)Q。該模型廣泛應用于實體業(yè)務領(lǐng)域，在云計算服務領(lǐng)域中應用還有待加強。云計算服務與傳統(tǒng)的實體業(yè)務存在相似性：存在中間商代理業(yè)務；按使用實例數(shù)計量和收費；存在提前預定現(xiàn)象等。因此，這一模型的應用場景同樣適用于云計算服務。

設上標“C”表示集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的解，ISC的最優(yōu)云計算服務部署能力QC滿足：

同理，根據(jù)QC可得集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈各方成本及利潤函數(shù)，具體見式（14）～（18）。

1.3.3 互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈結(jié)構(gòu)比較

命題1在互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的最優(yōu)化運營狀態(tài)下

證明：根據(jù)（4）和（13），構(gòu)造函數(shù)：

命題1表明，ISC的產(chǎn)能部署成本在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中高于集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，其原因是在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，ISC分別與CP和NCP簽訂合同，ISC具有較大的議價能力，而且其定價也就具有靈活性。而在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，便失去了分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的靈活性，ISC只能通過NCP這一中介交易，此時，三者構(gòu)成一個3層供應鏈，具有雙重邊際化效應。這就導致網(wǎng)絡通信商收取更高的價格［11］。部署過高產(chǎn)能需要較大的成本，集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的ISC不會選擇分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的同等規(guī)模的產(chǎn)能部署能力。

命題2ISC和NCP在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的最大利潤高于集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的最大利潤，即；但CP的情況相反，即

對于CP而言，如果令集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的wn等于分散式服務供應鏈中wn+wp，則集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中各方的利潤函數(shù)與分散式情況下相同，唯一的區(qū)別在于決策順序不同。在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，CP和NCP同時作出價格決策；在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，決策有先后順序，CP具有先發(fā)優(yōu)勢。也就是說，給定ISC的最優(yōu)云計算服務部署能力函數(shù)Q(wp，wn)，CP在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的利潤高于分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈，即

命題2表明要提高CP的盈利能力，使其有更多的資金投入到技術(shù)創(chuàng)新中去，就必須發(fā)展集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈。云計算提供商是互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的核心企業(yè)，基于云計算的服務創(chuàng)新是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵路徑。但是，ISC和NCP沒有發(fā)展集中式供應鏈的動力，因此，針對云計算技術(shù)對網(wǎng)絡安全和國家戰(zhàn)略的重要地位，需要引入政策機制加以協(xié)調(diào)，以促進其可持續(xù)發(fā)展。

2 基于補貼的集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈協(xié)調(diào)

2.1 針對互聯(lián)網(wǎng)服務商的補貼優(yōu)化

在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，ISC低于分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的云計算服務最優(yōu)部署能力(QD-Q)+的部分，每單位云計算將獲得補貼λ。此時，ISC的利潤函數(shù)為：

現(xiàn)有關(guān)于政府補貼效果的研究主要針對由制造商和消費者構(gòu)成的雙層供應鏈，政府通過對制造商和消費者進行補貼，比較不同補貼方式的效果［14］。本文假設政府通過對集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應上3種不同主體進行補貼，具體的補貼方式如下：對ISC低于分散式供應鏈中最優(yōu)產(chǎn)能的部分進行補貼，單位補貼為λ；對CP低于分散式供應鏈中最優(yōu)產(chǎn)能的部分進行補貼，單位補貼為γ，對NCP低于分散式供應鏈中最優(yōu)產(chǎn)能的部分進行補貼，單位補貼是δ。驗證補貼哪一主體更加有效。

設上標“CG1”表示政府補貼互聯(lián)網(wǎng)服務商的解，政府補貼ISC時的最優(yōu)云計算服務部署能力QCG1滿足：

命題3對任何η＞0，有QCG＜QD。

證明：根據(jù)式（20），

命題4當η≥p-ci-cp-cn時，有對于任意的

證明：

因為f(x)'＞0，有

推論在隨機需求x∈U[α，β]遵循均勻分布的 情 況 下，存 在λ0∈(0，p-ci-cp-cn)，當λ＞λ0時，有

當λ=0時時，所以存在λ0∈(0，p-ci-cp-cn)，當λ＞λ0時，有

因為QCG＜QD，所以

上述命題表明，當政府對ISC的單位補貼額達到單位利潤（p-ci-cp-cn）時，ISC在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的利潤可以達到分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的水平，而網(wǎng)絡通信商的利潤仍低于分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈。在此情形下，ISC有動力改變與NCP的合作方式，由分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈進行轉(zhuǎn)變。

2.2 針對云計算提供商的補貼優(yōu)化

在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，CP低于分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的云計算服務最優(yōu)部署能力(QD-Q)+的部分，每單位云計算將獲得補貼γ。

此時，CP的利潤函數(shù)為：

設上標“CG2”表示政府補貼云計算提供商的解，補貼對象是CP時的最優(yōu)云計算服務部署能力QCG2滿足：

命題5對任何γ＞0，有QCG2＜QD

證明過程同命題3。

命 題6對 于 任 何γ＞0，有

證明：

上述結(jié)果表明，在補貼政策的規(guī)制下，互聯(lián)網(wǎng)服務商從直接與網(wǎng)絡通信商和云計算提供商合作轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎镁W(wǎng)絡通信商的代理服務，相較于直接合作，其產(chǎn)能部署能力更小。在補貼云計算提供商的情況下，網(wǎng)絡通線商和互聯(lián)網(wǎng)服務商在集中式服務供應鏈之下的利潤始終低于分散式服務供應鏈?；诖耍W(wǎng)絡通線商和互聯(lián)網(wǎng)服務商缺乏向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈轉(zhuǎn)變的動力。

2.3 針對網(wǎng)絡通信商的補貼優(yōu)化

在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，NCP低于分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的云計算服務最優(yōu)部署能力(QD-Q)+的部分，每單位云計算將獲得補貼δ。

設上標“CG3”表示政府補貼網(wǎng)絡通信商的解，補貼對象是NCP時的最優(yōu)云計算服務部署能力QCG3滿足：

命題7當δ≥p-ci-cp-cn時，有對任意δ＞0

證明過程同命題4。

上述命題表明，當政府補貼可以在一定程度上彌補網(wǎng)絡通信商選擇集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈時的損失，當每單位補貼額達到ISC的單位利潤（p-ci-cp-cn）時，網(wǎng)絡通信商在集中式服務供應鏈中的利潤可達到分散式供應鏈中相同的利潤水平，互聯(lián)網(wǎng)服務商在集中式服務供應鏈中的利潤仍低于分散式下的情形。此時，網(wǎng)絡通信商有足夠的動力擴展代理服務業(yè)務，向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈進行轉(zhuǎn)變。

3 數(shù)值仿真

3.1 θ對供應鏈各方利潤的影響

θ表示需求不確定性的大小，θ越大，需求波動越大，風險也越大。假設θ遵循[0，10]上的均勻分布，a=20，b=1，p=12，cp=5，cn=2，ci=3，ε=1。不同供應鏈的利潤與θ的關(guān)系如圖1所示。

圖1θ對不同供應鏈結(jié)構(gòu)中各主體的利潤的影響：（a）分散式，（b）集中式Fig.1 Impact ofθon profits of each main member in different supply chain structures：（a）decentralized structure，（b）centralized structure

圖1表明，ISC、NCP和CP的利潤都與風險呈負相關(guān)關(guān)系，ISC的利潤較高。在分散式供應鏈中，ISC相較于NCP和CP，可以獲得更高的利潤。在集中式供應鏈中，風險的增加帶來的ISC產(chǎn)能部署不確定性的提高使得NCP的利潤逐漸降低，兩部分服務成本帶來NCP總成本的增加，故ISC的利潤最高。

3.2 補貼對象與補貼系數(shù)對ISC和NCP利潤的影響

3.2.1 互聯(lián)網(wǎng)服務商的每單位補貼系數(shù)η對各方利潤的影響如圖2（a）所示，互聯(lián)網(wǎng)服務商的單位補貼低于某一閾值時，改變互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈結(jié)構(gòu)將使ISC和NCP陷入虧損，因而供應鏈各方缺乏轉(zhuǎn)向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的動力；而當單位補貼超過這一閾值時，ISC因轉(zhuǎn)變與NCP的合作方式所造成的損失得到彌補，ISC愿意轉(zhuǎn)變，此時，互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈轉(zhuǎn)變。且由于NCP的特殊地位得到進一步提升，ISC的產(chǎn)能部署能力得到有效降低，并有利于可持續(xù)價值的創(chuàng)造。

3.2.2 云計算提供商的每單位補貼系數(shù)γ對各方利潤的影響觀察圖2（b）可得，政府對云計算服務提供商的補貼只能有效降低ISC的云計算產(chǎn)能部署規(guī)模，而不能帶來互聯(lián)網(wǎng)服務商和網(wǎng)絡通信商利潤的提升，相反，當政府的補貼對象為互聯(lián)網(wǎng)服務商時，互聯(lián)網(wǎng)服務商和網(wǎng)絡通線商的利潤無法達到分散式供應鏈中的利潤水平，因此缺乏向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈轉(zhuǎn)變的動力。

3.2.3 網(wǎng)絡通信商的每單位補貼系數(shù)δ對各方利潤的影響如圖2（c）所示，網(wǎng)絡通信商的單補貼低于單位利潤時，ISC改變與NCP的合作方式，將會使雙方同時陷入虧損，因而雙方均缺乏向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈轉(zhuǎn)變的動力；而當單位補貼超過單位利潤時，NCP因開拓代理業(yè)務、轉(zhuǎn)變與ISC的合作方式所造成的損失得到彌補，NCP愿意轉(zhuǎn)變，此時，互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈向集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈轉(zhuǎn)變。且由于NCP的特殊地位得到進一步提升，ISC的產(chǎn)能部署能力得到有效降低，并有利于可持續(xù)價值的創(chuàng)造。

圖2單位補貼系數(shù)對供應鏈各主體的利潤的影響：（a）ISC的系數(shù)η，（b）CP的系數(shù)γ，（c）NCP的系數(shù)δFig.2 Impact of unit subsidy coefficient on profits of each main member in supply chain：（a）ISC's subsidy coefficientη，（b）CP's subsidy coefficientγ，（c））NCP's subsidy coefficientδ

4 結(jié)論

本文基于ISC、NCP及CP三者之間的買賣關(guān)系構(gòu)建理論模型，研究分散式和集中式兩種供應鏈的決策結(jié)構(gòu)及各方利潤，探討基于補貼的供應鏈的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與協(xié)調(diào)。

在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中，ISC具有低成本的優(yōu)勢，有較高云計算服務的部署能力；同時，ISC和NCP在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的利潤高于集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈。但分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈會導致NCP的地位受損，造成互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈基礎設施的發(fā)展滯后，需要基于規(guī)制降低其產(chǎn)能部署能力，從而促進供應鏈可持續(xù)價值的產(chǎn)生。

有關(guān)補貼對象的選擇問題研究中發(fā)現(xiàn)，對ISC、NCP補貼，可以使得ISC在集中式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈的利潤等于或大于其在分散式互聯(lián)網(wǎng)服務供應鏈中的利潤。對CP補貼時，不能實現(xiàn)這一目標。這些結(jié)果為政府發(fā)展基于云計算的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟提供決策支持。