Ingeniero Civil Matemático / El objetivo principal de este trabajo de memoria de título es estudiar la unicidad del Equilibrio de Nash para el mecanismo de asignación proporcional aplicado a Redes de Congestión, descrito por Johari y Tsitsiklis, donde lo que se busca repartir es la capacidad de los arcos de la red entre varios agentes interesados, cada uno de los cuales cuenta con un conjunto de caminos en la red a través de los que pretende enviar flujo. En dicho trabajo, se muestra que el equilibrio es único para el caso en que la red es en realidad un solo arco, pero se deja como problema abierto la unicidad en una red general. Aportar al conocimiento sobre la unicidad del equilibrio en configuraciones más generales, es la principal motivación del trabajo desarrollado. En esta memoria se aborda el problema estudiando la unicidad desde casos particulares a situaciones más generales, obteniendo como resultado principal que el equilibrio es único para el caso de una red con arcos de distintas capacidades, y donde los jugadores están interesados cada uno en un solo camino (esto último se denomina \emph{Fixed Routing}). Para algunos casos particulares incluso fue posible explicitar las estrategias que definen el único equilibrio. El caso más general -donde cada jugador está interesado en varios caminos en la red- continúa como problema abierto, sin embargo se muestran aquí algunos contraejemplos a otras nociones de unicidad que se pierden en aquel caso. Como objetivo secundario, el trabajo desarrollado en el marco de esta memoria busca dar una nueva demostración de que el Precio de la Anarquía del juego en una red general es $3/4$, aplicando la técnica para el caso de un solo arco descrita por Correa et al. Dicho objetivo se logra, en primer lugar para el caso de \emph{Fixed Routing} y una red con la misma capacidad en todos los arcos, y también para el caso en que los jugadores tienen todos el mismo camino de interés, y las capacidades de los arcos son distintas. Por la experiencia adquirida durante el desarrollo del trabajo, es posible intuir que este es el caso más general en que se puede aplicar la técnica sin modificarla. Por último, se define para el caso de un solo arco, una versión secuencial del mecanismo de asignación proporcional, donde los jugadores no actúan simultáneamente sino que van llegando en orden. Para el caso de dos jugadores, se muestra explícitamente cuál es el único Equilibrio Perfecto en Subjuegos y se obtiene que el Precio de la Anarquía secuencial asociado es $0.875$. Este resultado coincide -tanto en la asignación que entrega el equilibrio, como en la eficiencia del mismo- con el mecanismo \emph{óptimo} para dos jugadores definido por Sanghavi y Hajek. Para el caso de tres jugadores no es posible encontrar analíticamente equilibrios, pero sí se encuentran relaciones implícitas entre las estrategias de los jugadores que permiten hallar numéricamente dos candidatos a equilibrio.

A teoria da evolução de Darwin - como introduzida em teoria de jogos por Maynard Smith - não é o único aspecto evolucionário importante a ser considerado em uma dinâmica evolucionária, uma vez que as complexas interdependências, competição, e o crescimento podem ser modelados por, por exemplo, aspectos reativos. No jogo do ultimato, a reciprocidade e a partição meio-a-meio parecem ser um desvio do comportamento racional dos jogadores sob a luz do Equilíbrio de Nash. Tal equilíbrio emerge, por exemplo, da punição do respondedor que geralmente tende a refutar propostas injustas. Na versão iterada do jogo do ultimato, os proponentes são capazes de melhorar suas propostas por adicionar um valor a elas tornando-as mais justas. Tais aspectos evolucionários não são propriamente Darwinianos, mas eles são dotados de um aspecto fundamental: eles retêm suas ações de acordo com suas ofertas. Recentemente, uma versão reativa do jogo do ultimato onde a aceitação ocorre com probabilidade fixa foi proposta. Na primeira parte desta tese, exploramos esta versão reativa do jogo do ultimato onde a aceitação pelos jogadores depende da oferta. A fim de realizar tal procedimento, analisamos duas situações: (i) campo médio e (ii) consideramos jogadores inseridos em redes com coordenação arbitrária. Assim, mostramos então que o aspecto reativo aqui estudado, não amplamente estudado, de acordo com o nosso conhecimento, na teoria evolucionária de jogos da literatura pode desvendar um aspecto essencial para a convergência da divisão fifty-fifty. Além disso, nós também analisamos populações sobre quatro diferentes politicas que variavam de uma altamente conservadora até uma moderada, com respeito a decisão de mudar as propostas baseadas na quantidade de aceitações recebidas. Mostramos que a ideia de ganhar menos, mais vezes, adicionada a reciprocidade dos jogadores, concomitantemente ao lema do \dando mais pra receber mais" , é altamente relevante para o conceito de populações economicamente saudáveis que barganham. Finalmente, para completar nossos estudos no jogo do ultimato reativo, adicionamos a mobilidade aos jogadores. Neste caso, realizamos algumas mudanças levando em consideração então a seleção natural (cópia Darwiniana). Mostramos que a mobilidade lidera a menores ofertas médias e também elaboramos um estudo complementar que mostra os valores médios das densidades de ofertas e estratégias/politicas mediadas em intervalos finais para grandes tempos de evolução temporal. Nossos resultados sugerem que apesar de uma coexistência temporária, a política/estratégia III (só oferece menos se todos aceitarem) deve prevalecer em relação a todas as outras em redes quadradas considerando apenas 4 vizinhos sob os efeitos de mobilidade. Finalmente, na segunda parte desta tese, continuamos a estudar os efeitos de mobilidade, no entanto, em outro paradigma da teoria de jogos, mais precisamente no que tange aos dilemas sociais relacionados aos conitos entre cooperação e interesses próprios de indivíduos em grandes populações, uma vez que a emergência da cooperação e sua manutenção é a chave para o entendimento dos conceitos fundamentais sobre a evolução das espécies. A fim de entender os mecanismos envolvidos neste contexto, aqui estudamos o jogo de bem público opcional com foco nos efeitos dos aspectos difusivos nos padrões emergentes de dominância cíclica entre as diferentes estratégias. Diferentemente de outros trabalhos, mostramos que os padrões de pedra-papel-tesoura (RPS, em inglês, rock-paper-scissors) ocorrem por introduzir no jogo um tipo simples de mobilidade aleatória em uma rede esparsadamente ocupada. Tal padrão tem se revelado muito importante na conservação das espécies em ambientes ecológicos e sociais. Uma das mais importantes contribuições desta tese é mostrar que não precisamos de esquemas mais elaborados para construção da vizinhança no jogo para observar padrões de RPS como sugerido na literatura. Como um interessante resultado adicional, propomos um método alternativo para quantificar a densidade de RPS em um contexto quantitativo da teoria de jogos que torna possível realizar um estudo de tamanho finito. Tal abordagem pode ser muito interessante para ser aplicada em outros jogos genericamente. / Darwin's theory of evolution - as introduced in game theory by Maynard Smith - is not the only important evolutionary aspect in evolutionary dynamics, since complex interdependencies, competition, and growth should be modeled by, for example, reactive aspects. In the ultimatum game, the reciprocity and the fty- fty partition seems to be a deviation from rational behaviour of the players under the light of Nash equilibrium. Such equilibrium emerges, for example, from the punishment of the responder who generally tends to refuse unfair proposals. In the iterated version of the game, the proposers are able to improve their proposals by adding a value thus making fairer proposals. Such evolutionary aspects are not properly Darwinian-motivated, but they are endowed with a fundamental aspect: they re ect their actions according to value of the o ers. Recently, a reactive version of the ultimatum game where acceptance occurs with xed probability was proposed. In the rst part of this thesis, we aim at exploring this reactive version of the ultimatum game where the acceptance by players depends on the o er. In order to do so, we analyse two situations: (i) mean eld and (ii) we consider players inserted within the networks with arbitrary coordination. We then show that the reactive aspect, here studied, thus far not analysed in the evolutionary game theory literature can unveil an essential feature for the convergence to fty- fty split. Moreover we also analyse populations under four di erent polices ranging from a highly conservative to a moderate one, with respect to the decision in changing the proposal based on acceptances. We show that the idea of gaining less more times added to the reciprocity of the players is highly relevant to the concept of "healthy"societies population bargaining. Finally by completing our studies in the reactive ultimatum game, we added mobility to the players. In this case, we performed some changes taking into account the natural selection (Darwinian copy). We show that mobility leads to lower average o ers and we also elaborated color maps for all occupation and mobility values show the density of o ers and strategies/polices which suggests a temporary coexistence. Finally, in the second part of this thesis, we explore the mobility e ects which are very important in social dilemmas that concern a natural con ict between cooperation and self interests among individuals in large populations. The emergence of cooperation and its maintenance is the key for the understanding of fundamental concepts about the evolution of species. In order to understand the mechanisms involved in this framework, here we study the Optional Public Good Games with focus on the e ects of di usive aspects in the emergent patterns of cyclic dominance between the strategies. Di erently from other works, we showed that rock-paper-scissors (RPS) patterns occur by introducing a simple kind of random mobility in a lattice sparsely occupied. Such pattern has been revealed to be very important in the conservation of the species in ecological and social environments. The goal of this paper is to show that we do not need more elaborated schemes for construction of the neighbourhood in the game to observe RPS patterns as suggested in the literature. As an interesting additional result, in this contribution we also propose an alternative method to quantify the RPS density in a quantitative context of the game theory which becomes possible to perform a nite size scaling study. Such approach can be very interesting to be applied in other games generically.

A teoria da evolução de Darwin - como introduzida em teoria de jogos por Maynard Smith - não é o único aspecto evolucionário importante a ser considerado em uma dinâmica evolucionária, uma vez que as complexas interdependências, competição, e o crescimento podem ser modelados por, por exemplo, aspectos reativos. No jogo do ultimato, a reciprocidade e a partição meio-a-meio parecem ser um desvio do comportamento racional dos jogadores sob a luz do Equilíbrio de Nash. Tal equilíbrio emerge, por exemplo, da punição do respondedor que geralmente tende a refutar propostas injustas. Na versão iterada do jogo do ultimato, os proponentes são capazes de melhorar suas propostas por adicionar um valor a elas tornando-as mais justas. Tais aspectos evolucionários não são propriamente Darwinianos, mas eles são dotados de um aspecto fundamental: eles retêm suas ações de acordo com suas ofertas. Recentemente, uma versão reativa do jogo do ultimato onde a aceitação ocorre com probabilidade fixa foi proposta. Na primeira parte desta tese, exploramos esta versão reativa do jogo do ultimato onde a aceitação pelos jogadores depende da oferta. A fim de realizar tal procedimento, analisamos duas situações: (i) campo médio e (ii) consideramos jogadores inseridos em redes com coordenação arbitrária. Assim, mostramos então que o aspecto reativo aqui estudado, não amplamente estudado, de acordo com o nosso conhecimento, na teoria evolucionária de jogos da literatura pode desvendar um aspecto essencial para a convergência da divisão fifty-fifty. Além disso, nós também analisamos populações sobre quatro diferentes politicas que variavam de uma altamente conservadora até uma moderada, com respeito a decisão de mudar as propostas baseadas na quantidade de aceitações recebidas. Mostramos que a ideia de ganhar menos, mais vezes, adicionada a reciprocidade dos jogadores, concomitantemente ao lema do \dando mais pra receber mais" , é altamente relevante para o conceito de populações economicamente saudáveis que barganham. Finalmente, para completar nossos estudos no jogo do ultimato reativo, adicionamos a mobilidade aos jogadores. Neste caso, realizamos algumas mudanças levando em consideração então a seleção natural (cópia Darwiniana). Mostramos que a mobilidade lidera a menores ofertas médias e também elaboramos um estudo complementar que mostra os valores médios das densidades de ofertas e estratégias/politicas mediadas em intervalos finais para grandes tempos de evolução temporal. Nossos resultados sugerem que apesar de uma coexistência temporária, a política/estratégia III (só oferece menos se todos aceitarem) deve prevalecer em relação a todas as outras em redes quadradas considerando apenas 4 vizinhos sob os efeitos de mobilidade. Finalmente, na segunda parte desta tese, continuamos a estudar os efeitos de mobilidade, no entanto, em outro paradigma da teoria de jogos, mais precisamente no que tange aos dilemas sociais relacionados aos conitos entre cooperação e interesses próprios de indivíduos em grandes populações, uma vez que a emergência da cooperação e sua manutenção é a chave para o entendimento dos conceitos fundamentais sobre a evolução das espécies. A fim de entender os mecanismos envolvidos neste contexto, aqui estudamos o jogo de bem público opcional com foco nos efeitos dos aspectos difusivos nos padrões emergentes de dominância cíclica entre as diferentes estratégias. Diferentemente de outros trabalhos, mostramos que os padrões de pedra-papel-tesoura (RPS, em inglês, rock-paper-scissors) ocorrem por introduzir no jogo um tipo simples de mobilidade aleatória em uma rede esparsadamente ocupada. Tal padrão tem se revelado muito importante na conservação das espécies em ambientes ecológicos e sociais. Uma das mais importantes contribuições desta tese é mostrar que não precisamos de esquemas mais elaborados para construção da vizinhança no jogo para observar padrões de RPS como sugerido na literatura. Como um interessante resultado adicional, propomos um método alternativo para quantificar a densidade de RPS em um contexto quantitativo da teoria de jogos que torna possível realizar um estudo de tamanho finito. Tal abordagem pode ser muito interessante para ser aplicada em outros jogos genericamente. / Darwin's theory of evolution - as introduced in game theory by Maynard Smith - is not the only important evolutionary aspect in evolutionary dynamics, since complex interdependencies, competition, and growth should be modeled by, for example, reactive aspects. In the ultimatum game, the reciprocity and the fty- fty partition seems to be a deviation from rational behaviour of the players under the light of Nash equilibrium. Such equilibrium emerges, for example, from the punishment of the responder who generally tends to refuse unfair proposals. In the iterated version of the game, the proposers are able to improve their proposals by adding a value thus making fairer proposals. Such evolutionary aspects are not properly Darwinian-motivated, but they are endowed with a fundamental aspect: they re ect their actions according to value of the o ers. Recently, a reactive version of the ultimatum game where acceptance occurs with xed probability was proposed. In the rst part of this thesis, we aim at exploring this reactive version of the ultimatum game where the acceptance by players depends on the o er. In order to do so, we analyse two situations: (i) mean eld and (ii) we consider players inserted within the networks with arbitrary coordination. We then show that the reactive aspect, here studied, thus far not analysed in the evolutionary game theory literature can unveil an essential feature for the convergence to fty- fty split. Moreover we also analyse populations under four di erent polices ranging from a highly conservative to a moderate one, with respect to the decision in changing the proposal based on acceptances. We show that the idea of gaining less more times added to the reciprocity of the players is highly relevant to the concept of "healthy"societies population bargaining. Finally by completing our studies in the reactive ultimatum game, we added mobility to the players. In this case, we performed some changes taking into account the natural selection (Darwinian copy). We show that mobility leads to lower average o ers and we also elaborated color maps for all occupation and mobility values show the density of o ers and strategies/polices which suggests a temporary coexistence. Finally, in the second part of this thesis, we explore the mobility e ects which are very important in social dilemmas that concern a natural con ict between cooperation and self interests among individuals in large populations. The emergence of cooperation and its maintenance is the key for the understanding of fundamental concepts about the evolution of species. In order to understand the mechanisms involved in this framework, here we study the Optional Public Good Games with focus on the e ects of di usive aspects in the emergent patterns of cyclic dominance between the strategies. Di erently from other works, we showed that rock-paper-scissors (RPS) patterns occur by introducing a simple kind of random mobility in a lattice sparsely occupied. Such pattern has been revealed to be very important in the conservation of the species in ecological and social environments. The goal of this paper is to show that we do not need more elaborated schemes for construction of the neighbourhood in the game to observe RPS patterns as suggested in the literature. As an interesting additional result, in this contribution we also propose an alternative method to quantify the RPS density in a quantitative context of the game theory which becomes possible to perform a nite size scaling study. Such approach can be very interesting to be applied in other games generically.

A teoria da evolução de Darwin - como introduzida em teoria de jogos por Maynard Smith - não é o único aspecto evolucionário importante a ser considerado em uma dinâmica evolucionária, uma vez que as complexas interdependências, competição, e o crescimento podem ser modelados por, por exemplo, aspectos reativos. No jogo do ultimato, a reciprocidade e a partição meio-a-meio parecem ser um desvio do comportamento racional dos jogadores sob a luz do Equilíbrio de Nash. Tal equilíbrio emerge, por exemplo, da punição do respondedor que geralmente tende a refutar propostas injustas. Na versão iterada do jogo do ultimato, os proponentes são capazes de melhorar suas propostas por adicionar um valor a elas tornando-as mais justas. Tais aspectos evolucionários não são propriamente Darwinianos, mas eles são dotados de um aspecto fundamental: eles retêm suas ações de acordo com suas ofertas. Recentemente, uma versão reativa do jogo do ultimato onde a aceitação ocorre com probabilidade fixa foi proposta. Na primeira parte desta tese, exploramos esta versão reativa do jogo do ultimato onde a aceitação pelos jogadores depende da oferta. A fim de realizar tal procedimento, analisamos duas situações: (i) campo médio e (ii) consideramos jogadores inseridos em redes com coordenação arbitrária. Assim, mostramos então que o aspecto reativo aqui estudado, não amplamente estudado, de acordo com o nosso conhecimento, na teoria evolucionária de jogos da literatura pode desvendar um aspecto essencial para a convergência da divisão fifty-fifty. Além disso, nós também analisamos populações sobre quatro diferentes politicas que variavam de uma altamente conservadora até uma moderada, com respeito a decisão de mudar as propostas baseadas na quantidade de aceitações recebidas. Mostramos que a ideia de ganhar menos, mais vezes, adicionada a reciprocidade dos jogadores, concomitantemente ao lema do \dando mais pra receber mais" , é altamente relevante para o conceito de populações economicamente saudáveis que barganham. Finalmente, para completar nossos estudos no jogo do ultimato reativo, adicionamos a mobilidade aos jogadores. Neste caso, realizamos algumas mudanças levando em consideração então a seleção natural (cópia Darwiniana). Mostramos que a mobilidade lidera a menores ofertas médias e também elaboramos um estudo complementar que mostra os valores médios das densidades de ofertas e estratégias/politicas mediadas em intervalos finais para grandes tempos de evolução temporal. Nossos resultados sugerem que apesar de uma coexistência temporária, a política/estratégia III (só oferece menos se todos aceitarem) deve prevalecer em relação a todas as outras em redes quadradas considerando apenas 4 vizinhos sob os efeitos de mobilidade. Finalmente, na segunda parte desta tese, continuamos a estudar os efeitos de mobilidade, no entanto, em outro paradigma da teoria de jogos, mais precisamente no que tange aos dilemas sociais relacionados aos conitos entre cooperação e interesses próprios de indivíduos em grandes populações, uma vez que a emergência da cooperação e sua manutenção é a chave para o entendimento dos conceitos fundamentais sobre a evolução das espécies. A fim de entender os mecanismos envolvidos neste contexto, aqui estudamos o jogo de bem público opcional com foco nos efeitos dos aspectos difusivos nos padrões emergentes de dominância cíclica entre as diferentes estratégias. Diferentemente de outros trabalhos, mostramos que os padrões de pedra-papel-tesoura (RPS, em inglês, rock-paper-scissors) ocorrem por introduzir no jogo um tipo simples de mobilidade aleatória em uma rede esparsadamente ocupada. Tal padrão tem se revelado muito importante na conservação das espécies em ambientes ecológicos e sociais. Uma das mais importantes contribuições desta tese é mostrar que não precisamos de esquemas mais elaborados para construção da vizinhança no jogo para observar padrões de RPS como sugerido na literatura. Como um interessante resultado adicional, propomos um método alternativo para quantificar a densidade de RPS em um contexto quantitativo da teoria de jogos que torna possível realizar um estudo de tamanho finito. Tal abordagem pode ser muito interessante para ser aplicada em outros jogos genericamente. / Darwin's theory of evolution - as introduced in game theory by Maynard Smith - is not the only important evolutionary aspect in evolutionary dynamics, since complex interdependencies, competition, and growth should be modeled by, for example, reactive aspects. In the ultimatum game, the reciprocity and the fty- fty partition seems to be a deviation from rational behaviour of the players under the light of Nash equilibrium. Such equilibrium emerges, for example, from the punishment of the responder who generally tends to refuse unfair proposals. In the iterated version of the game, the proposers are able to improve their proposals by adding a value thus making fairer proposals. Such evolutionary aspects are not properly Darwinian-motivated, but they are endowed with a fundamental aspect: they re ect their actions according to value of the o ers. Recently, a reactive version of the ultimatum game where acceptance occurs with xed probability was proposed. In the rst part of this thesis, we aim at exploring this reactive version of the ultimatum game where the acceptance by players depends on the o er. In order to do so, we analyse two situations: (i) mean eld and (ii) we consider players inserted within the networks with arbitrary coordination. We then show that the reactive aspect, here studied, thus far not analysed in the evolutionary game theory literature can unveil an essential feature for the convergence to fty- fty split. Moreover we also analyse populations under four di erent polices ranging from a highly conservative to a moderate one, with respect to the decision in changing the proposal based on acceptances. We show that the idea of gaining less more times added to the reciprocity of the players is highly relevant to the concept of "healthy"societies population bargaining. Finally by completing our studies in the reactive ultimatum game, we added mobility to the players. In this case, we performed some changes taking into account the natural selection (Darwinian copy). We show that mobility leads to lower average o ers and we also elaborated color maps for all occupation and mobility values show the density of o ers and strategies/polices which suggests a temporary coexistence. Finally, in the second part of this thesis, we explore the mobility e ects which are very important in social dilemmas that concern a natural con ict between cooperation and self interests among individuals in large populations. The emergence of cooperation and its maintenance is the key for the understanding of fundamental concepts about the evolution of species. In order to understand the mechanisms involved in this framework, here we study the Optional Public Good Games with focus on the e ects of di usive aspects in the emergent patterns of cyclic dominance between the strategies. Di erently from other works, we showed that rock-paper-scissors (RPS) patterns occur by introducing a simple kind of random mobility in a lattice sparsely occupied. Such pattern has been revealed to be very important in the conservation of the species in ecological and social environments. The goal of this paper is to show that we do not need more elaborated schemes for construction of the neighbourhood in the game to observe RPS patterns as suggested in the literature. As an interesting additional result, in this contribution we also propose an alternative method to quantify the RPS density in a quantitative context of the game theory which becomes possible to perform a nite size scaling study. Such approach can be very interesting to be applied in other games generically.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión de Operaciones / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Industrial / Existen casi 100 países en el mundo con sistemas catalogados como democráticos, en los cuales se celebran periódicamente elecciones populares para elegir a sus líderes políticos. Una parte importante de las elecciones son las campañas previas, donde los candidatos se dan a conocer al pa s, haciendo propaganda electoral y asistiendo a diferentes eventos. En este trabajo se estudia un modelo de optimización de campa´as pol ticas para elecciones entre dos candidatos dentro de un país subdividido en regiones. De cara a esta elección, cada candidato debe decidir cuánto tiempo de campaña invertir en las diferentes regiones, con el objetivo de obtener el mejor resultado posible en la elección a nivel país. De esta forma, se consideraron dos tipos de elecciones: sistema mayoritario, donde el candidato con mayor número de votos a nivel pa s es elegido, y sistema bajo colegio electoral, donde el ganador dentro de cada región del país gana un cierto número de votos electorales, los que en de finitiva de finirán al ganador. El primer sistema emula a sistemas como el presidencial chileno. El segundo en cambio corresponde al sistema utilizado en los Estados Unidos. Para el sistema mayoritario se estudiaron modelos tanto determinista como estocásticos. Para el caso determinsita del sistema mayoritario se demostró la existencia y unicidad del Equilibrio de Nash en estrategias puras. Es más, suprimiendo ciertas restricciones, tal equilibrio es computable a fórmula cerrada, y su resultado no var a en absoluto al introducir la opción de la abstención a los votantes. Para el caso estocástico del sistema mayoritario, en cambio, no se tiene certeza de la existencia ni unicidad del equilibrio, pero la evidencia empírica apunta a favor de ambas conclusiones. Para el caso del sistema bajo colegio electoral, la evidencia empírica demuestra que es posible encontrar instancias donde no existe un equilibrio de Nash en estrategias puras. Con el fin de encontrar un equilibrio en estrategias mixtas, se presenta un algoritmo que discretiza las estrategias para facilitar el cálculo, reduciendo así la complejidad del problema a una escala m as abordable. Los resultados muestran que mientras en una elección bajo sistema mayoritario los votantes deberían mostrar una tendencia a concentrarse con gran énfasis en regiones del país con alta representación demográfi ca, para el sistema bajo colegio electoral el criterio demográfi co es relevante, pero sólo cuando se habla de un swing state, un estado del país donde el candidato ganador a priori no es tan predecible.

[pt] O objetivo deste trabalho é investigar como os alunos do Ensino Médio da rede pública estadual de ensino do Rio de Janeiro se comportam com a aplicação da Teoria dos Jogos como elemento motivador no ensino da Matemática, uma vez que apresentam, com grande frequência, dificuldades nesta disciplina. Para atingir o objetivo proposto elaboramos uma sequência didática que consistia na realização dos jogos Barganha com Ultimato e Dilema do Prisioneiro em sala de aula, sem qualquer explicação prévia sobre os conceitos básicos da Teoria dos Jogos. Nesta sequência didática, após a realização de cada jogo explicamos os resultados previstos pela teoria, introduzindo os conceitos de matriz de ganhos, estratégia dominante e equilíbrio de Nash, e explicamos o funcionamento do jogo Pôquer Simplificado com seus resultados teóricos. Ao término da aplicação da sequência didática, realizamos um teste de auto-avaliação simples, para que pudéssemos verificar o nível de aprendizado dos alunos envolvidos. Por fim, comparamos os resultados obtidos pelos pares de alunos que participaram do jogo Barganha com Ultimato (realizado quando ainda não possuíam qualquer experiência em Teoria dos Jogos) com aqueles obtidos por Bianchi, Carter e Irons e Castro e Ribeiro. / [en] The objective of this work is to investigate the effect of game theory as a motivator for mathematics education on those second year high school students in the state public schools of Rio de Janeiro who have already shown frequent difficulties with the discipline. In order to achieve the proposed goal, we develop a didactic sequence involving the application in the classroom of the games the Ultimatum Game and the Prisoner s Dilema without any prior introduction to the basic concepts of game theory. After the completion of each game, we explain the results predicted by the theory, introducing the concepts of the payoff matrix, the dominant strategy and the Nash Equilibrium. In addition, we explain the operation of the game of Simplified Poker along which its theoretical results. Upon completion of the application of this didactic sequence, we apply a simple self-evaluation test in order to verify the academic level of the students involved. Finally, we compare the results obtained by the pairs of students who participated in the game the Ultimatum Game (performed when the students still had no experience of Game Theory) with the results obtained by Bianchi, Carter e Irons and Castro e Ribeiro.

[pt] A possível mudança no paradigma de formação de preço no Brasil do modelo vigente por custos auditados para o modelo por oferta, com o objetivo de modernizar o Setor Elétrico e buscar práticas que incentivem a competição, implica a necessidade de estudos prévios para auxiliar o processo de transição e a definição do desenho de mercado adequado à realidade brasileira. Nesse sentido, o uso de modelos de equilíbrio, notadamente o Equilíbrio de Nash, desponta como uma poderosa ferramenta ex-ante que permite analisar o comportamento dos competidores para identificar possíveis ineficiências a serem mitigadas. Com esse fim, o presente trabalho modela o processo decisório de ofertas ótimas de um competidor em um mercado de energia elétrica de dia-seguinte de base hidrotérmica por um modelo de otimização binível, possibilitando a identificação do Equilíbrio de Nash do mercado através de um algoritmo baseado em Gauss-Seidel. Adicionalmente, o método é aplicado a dois experimentos numéricos: a um sistema-teste de três barras e a um caso representativo do sistema brasileiro completo, permitindo a análise do comportamento dos competidores a partir da comparação dos resultados com os modelos de Custos Auditados e Equilíbrio Competitivo. Foram observados os impactos das afluências e das cascatas de usinas hidrelétricas de múltiplos proprietários nas receitas e, consequentemente, no comportamento dos competidores. Por fim, foi verificada a ocorrência de competição exclusivamente pelas quantidades, além da prática de retenção de ofertas por parte dos competidores para a modificação do preço de equilíbrio de mercado, aumentando suas receitas. / [en] The potential shift in Brazil s energy pricing paradigm from the current Audited Costs model to the Bid-Bases model, with the aim of modernizing the electricity sector and seeking practices that encourage competition, implies the need for preliminary studies to assist the transition process and define the appropriate market design for the Brazilian reality. In this sense, the use of equilibrium models, notably the Nash Equilibrium, emerges as a powerful ex-ante tool that allows the analysis of competitors behavior to identify possible inefficiencies to be mitigated.To this end, this thesis models the optimal bidding decision process of a competitor in a hydrothermal day-ahead electricity market using a bilevel optimization model, enabling the identification of the Nash Equilibrium of the market through an algorithm based on the Gauss-Seidel. Additionally, the method is applied to two numerical experiments: a three-bus test system and a representative case of the complete Brazilian system, allowing for the analysis of competitors behavior by comparing the results with the Audited Costsand Competitive Equilibrium models. The impacts of water inflows and hydro plants in cascade with distinct ownership on revenues and consequently competitors behavior were observed. Finally, the occurrence of competition exclusively in quantities was verified, as well as the practice of quantity bids retention by competitors in order to modify the market equilibrium price, increasing their revenues.

[ES] Esta tesis se ha desarrollado dentro del marco de la línea de investigación de Economía y Regulación de las Telecomunicaciones. En el programa de Doctorado de Telecomunicaciones por la Universitat Politècnica de València. Como parte del proceso de investigación se participó en los siguientes proyectos de investigación: Plataforma de servicios para ciudades inteligentes con redes M2M densas (TIN2013-47272-C2-1-R), Entrepreneurship in Heterogeneous Wireless Networks (COHWAN, TIN2010-21378 C02-02) y ATLAS-Dynamic network slicing in 5G Radio Access. Así como, se realizó una estancia doctoral en el IMT Atlantique en Rennes- Francia. Como resultado de estas actividades se publicaron varios artículos científicos que permiten sustentar los modelos de negocio para Operadores Móviles Virtuales (Mobile Virtual Network Operators-MVNOs) presentados en este documento. En este estudio, se plantean modelos de negocio que se sustentan en el desarrollo de las características técnicas de Redes de Cuarta Generación (Fourth-Generation Networks-4G) y Redes de Quinta Generación (Fifth-Generation Networks-5G), que facilitan la compartición de infraestructura de los Operadores Móviles de Red (Mobile Network Operators-MNOs). Al respecto, en este documento analiza el estado del arte que permite sustentar la viabilidad técnica de los modelos basados en la compartición de infraestructura, que ha permitido disminuir las barreras de entrada al mercado y el desarrollo de nuevos modelos de negocio para los MVNOs. Sin embargo, los nuevos modelos que permite la compartición de infraestructura deben ser analizados desde el aspecto económico para determinar la viabilidad de los mismos. Específicamente, en el primer modelo se analiza la viabilidad económica de un MVNO que brinda el servicio a su base de usuarios y divide su tráfico de red a dos MNOs, los que alquilan su capacidad de red al MVNO. En el análisis del modelo se consideran tanto las características del sistema como las económicas. En cuanto a las características del sistema, un MVNO proporciona servicio a los usuarios finales utilizando el soporte de infraestructura de dos MNOs. El servicio proporcionado por el MVNO, se modelada mediante una cola M/M/1, donde cada usuario genera paquetes de forma independiente siguiendo un proceso de Poisson. Los tiempos de servicios de los paquetes, se distribuyen exponencialmente. En el sistema propuesto la métrica de calidad más relevante, es el tiempo medio de servicio. El acuerdo entre el MVNO y los MNOs, es tal que, el MVNO dividirá el tráfico de la red entre los dos MNOs y pagará a cada MNO por el tráfico servido a través de su infraestructura. En cuanto a las características económicas, los incentivos se modelan a través de las utilidades de los usuarios y los beneficios de los operadores. En el segundo modelo, se analiza la viabilidad económica de dos escenarios para un modelo de negocio en el que, un MNO alquila su infraestructura de red al MVNO y cada operador sirve a su propia base de usuarios. El primer escenario denominado monopólico, el MNO presta servicio a las dos bases de usuarios (MNO y MVNO). En el segundo escenario denominado estratégico, el MNO presta servicio a su base de usuarios, así como, alquila su infraestructura al MVNO para que preste servicio a su base de usuarios. Para los dos escenarios, la red se ha modelado por una cola con prioridad, utilizando una disciplina de servicio Compartición Discrimitatoria del Servidor (Discriminatory Processor Sharing-DPS). En el análisis de compartición de infraestructura, se considera un pago al MNO por cada usuario que accede al servicio de MVNO. Finalmente, para determinar la viabilidad económica de los diferentes escenarios propuestos para los modelos de negocio, se utilizan conceptos de microeconomía, teoría de juegos y teoría de colas, la cuales han permitido conocer las decisiones en equilibrio que toman los operadores, así como las decisiones en equilibrio de los usuarios; de esta manera se ha obtenido el efecto de estas decisiones sobre los beneficios de todos los agentes del modelo y se han identificado las condiciones bajo las cuales estos nuevos modelos de negocio son viables en entornos de redes 4G y 5G. Como resultado del análisis de los modelos de negocio para los diferentes escenarios propuestos, se observa que la asociación entre MNOs y MVNOs a través de la compartición de infraestructura es viable económicamente para los modelos propuestos. En relación a los usuarios, su comportamiento es sustancial para determinar la viabilidad económica de los diferentes modelos de negocio propuestos, por lo tanto, resulta imprescindible explorar diferentes funciones de utilidad que expresen el comportamiento de los usuarios en estudios futuros. En cuanto a los operadores, en el primer modelo de negocio se demuestra que, la provisión de capacidad de red es un mecanismo válido para optimizar los beneficios de los operadores. Así como, en el segundo modelo de negocio, se demuestra que, la compartición de infraestructura entre un MNO y un MVNO es deseable desde el punto de vista de los usuarios para el modelo de negocio estratégico, ya que permite un mayor número de usuarios. Mientras que, desde el punto de vista económico el modelo de negocio monopólico es más deseable debido a que ofrece un incentivo mayor a los operadores. En resumen, en esta tesis se demuestra la viabilidad económica de modelos de negocio de compartición de infraestructura entre MNOs y MVNOs, soportados técnicamente por las características tecnológicas de las redes móviles de ultima generación. / [CA] Aquesta tesi s'ha desenvolupat dins del marc de la línia d'investigació d'Economia i Regulació de les Telecomunicacions. En el programa de Doctorat de Telecomunicacions per la Universitat Politècnica de València. Com a part del procés d'investigació es va participar en els següents projectes d'investigació: Plataforma de servicios para ciudades inteligentes con redes M2M densas (TIN2013-47272-C2-1-R), Entrepreneurship in Heterogeneous Wireless Networks (COHWAN, TIN2010-21378-C02-02) i ATLAS -Dynamic network slicing in 5G Radio Access. També es va realitzar una estada doctoral en l'IMT Atlantique en Rennes-França. Com a resultat d'aquaquests activitats es van publicar diversos articles científics que permeten sustentar els models de negoci per a MVNOs presentats en el present document. En aquest estudi, es plantegen models de negoci que se sustenten en el desenrotllament de les característiques tècniques de 4G i 5G, que faciliten la compartició d'infraestructura dels MNOs. També s'analitza l'estat de l'art que permet sustentar la viabilitat tècnica dels models basats en la compartició d'infraestructura, que ha permès disminuir les barreres d'entrada al mercat i el desenvolupament de nous models de negoci per als MVNOs. No obstant això, els nous models que permeten la compartició d'infraestructura han de ser analitzats des-de l'aspecte econòmic per a determinar la viabilitat dels mateixos. Específicament, en el primer model s'analitza la viabilitat econòmica d'un MVNO que brinda el servei a la seua base d'usuaris i divideix el seu tràfic de xarxa a dos MNOs, els que lloguen la seua capacitat de xarxa al MVNO. En l'anàlisi del model es considerentant les característiques del sistema com les econòmiques. Respecte a les característiques del sistema, un MVNO proporciona servei als usuaris finals utilitzant el suport d'infraestructura de dos MNOs. El servei proporcionat pel MVNO, es modelada per mitjà d'una cua M/M/1, on cada usuari genera paquets de forma independent seguint un procés de Poisson. Els temps de servei dels paquets es distribueixen exponencialment. En el sistema proposat, la mètrica de qualitat més rellevant és el temps mitjà de servei, que comprén tant el temps d'espera com el temps mitjà de servei. L'acord entre el MVNO i els MNOs, és tal que el MVNO dividirà el tràfic de la xarxa entre els dos MNOs i pagarà a cada MNO pel tràfic servit a través de la seua infraestructura. Respecte a les característiques econòmiques, els incentius es modelen mitjançant les utilitats dels usuaris i els beneficis dels operadors. En el segon model, s'analitza la viabilitat econòmica de dos escenaris per a un model de negoci en què un MNO lloga la seua infraestructura de xarxa al MVNO i cada operador serveix a la seua pròpia base d'usuaris. El primer escenari denominat monopòlic, el MNO dona servei a les dos bases d'usuaris (MNO i MVNO). En el segon escenari denominat estratègic, el MNO dona servei a la seua base d'usuaris, a més a més, lloga la seua infraestructura al MVNO per a que aquest puga prestar servei a la seua base d'usuaris. Per als dos escenaris, la xarxa s'ha modelat per una cua amb prioritat, utilitzant una disciplina de servei DPS. En l'anàlisi de compartició d'infraestructura, es considera un pagament al MNO per cada usuari que accedeix al servei de MVNO. Finalmente, para determinar la viabilidad económica de los diferentes escenarios propuestos para los modelos de negocio, se utilizan conceptos de microeconomía, teoría de juegos y teoría de colas, la cuales han permitido conocer las decisiones en equilibrio que toman los operadores, así como las decisiones en equilibrio de los usuarios; de esta manera se ha obtenido el efecto de estas decisiones sobre los beneficios de todos los agentes del modelo y se han identificado las condiciones bajo las cuales estos nuevos modelos de negocio son viables en entornos de redes 4G y 5G. Como resultado del análisis de los modelos de negocio para los diferentes escenarios propuestos, se observa que la asociación entre MNOs y MVNOs a través de la compartición de infraestructura es viable económicamente para los modelos propuestos. En relación a los usuarios, su comportamiento es sustancial para determinar la viabilidad económica de los diferentes modelos de negocio propuestos, por lo tanto, resulta imprescindible explorar diferentes funciones de utilidad que expresen el comportamiento de los usuarios en estudios futuros. En cuanto a los operadores, en el primer modelo de negocio se demuestra que, la provisión de capacidad de red es un mecanismo válido para optimizar los beneficios de los operadores. Así como, en el segundo modelo de negocio, se demuestra que, la compartición de infraestructura entre un MNO y un MVNO es deseable desde el punto de vista de los usuarios para el modelo de negocio estratégico, ya que permite un mayor número de usuarios. Mientras que, desde el punto de vista económico el modelo de negocio monopólico es más deseable debido a que ofrece un incentivo mayor a los operadores. En resumen, en esta tesis se demuestra la viabilidad económica de modelos de negocio de compartición de infraestructura entre MNOs y MVNOs, soportados técnicamente por las características tecnológicas de las redes móviles de ultima generación. / [EN] This thesis has been developed within the framework of the research line of Economics and Regulation of Telecommunications. In the PhD program of Telecommunications by the Universitat Politècnica de València. As part of the research process, we participated in the following research projects: Service Platform for Smart Cities with Dense M2M Networks (TIN2013-47272-C2-1-R), Entrepreneurship in Heterogeneous Wireless Networks (COHWAN, TIN2010-21378-C02-02) and ATLAS-Dynamic network slicing in 5G Radio Access. A doctoral stay at the ITM Atlantique in Rennes, France, was also arranged. As a result of these activities, several scientific articles were published which support the business models for MVNOs presented in this document. In this study, business models based on the development of the technical characteristics of 4G and 5G are proposed, which facilitate the sharing of the infrastructure of MNOs. In this regard, this document analyzes the state of the art that supports the technical feasibility of models based on infrastructure sharing, which has lowered barriers to market entry and the development of new business models for MVNOs. However, the new models that infrastructure sharing allows, must be analyzed from an economic aspect to determine their viability. Specifically, the first model analyses the economic viability of an MVNO that provides the service to its user base and splits its network traffic between two MNOs, which rent their network capacity to the MVNO. The analysis of the model considers both the characteristics of the system and the economic ones. In terms of system characteristics, one MVNO provides service to end-users using the infrastructure support of two MNOs. The service provided by the MVNO is modelled through an M/M/1 queue, where each user generates packets independently following a Poisson process. The service times of the packages are distributed exponentially. In the proposed system, the most relevant quality metric is the average service time, which comprises both the waiting time and the average service time. The agreement between the MVNO and the MNOs is such that the MVNO will split the network traffic between the two MNOs and pay each MNO for the traffic served through its infrastructure. In terms of economic features, incentives are modelled through user profits and operator profits. In the second model, we analyze the economic viability of two scenarios for a business model in which, an MNO rents its network infrastructure to the MVNO, and each operator serves its user base. In the first scenario, called monopoly, the MNO serves both user bases (MNO and MVNO). In the second scenario, called strategic, the MNO serves its user base, as well as leases its infrastructure to the MVNO to serve its user base. For both scenarios, the network has been modelled by a priority queue, using a DPS discipline. In the infrastructure sharing analysis, a payment to the MNO is considered for each user that accesses the MVNO service. Finally, to determine the economic viability of different scenarios proposed for the business models, concepts of microeconomics, game theory and queuing theory are used, which have allowed us to know the equilibrium decisions made by the operators, as well as the equilibrium decisions made by the users. In this way, the effect of these decisions on the profits of all the agents in the model has been obtained, and the conditions under which these new business models are viable in 4G and 5G network environments have been identified. As a result of the analysis of the business models for the different scenarios proposed, it is observed that the association between MNOs and MVNOs through infrastructure sharing is economically viable for the proposed models. In relation to users, their behavior is substantial to determine the economic viability of the different proposed business models; therefore, it is essential to explore different utility functions that express user behavior in future studies. As for the operators, the first business model demonstrates that the provision of network capacity is a valid mechanism for optimizing operators’ profits. As well as, in the second business model, it is demonstrated that, the sharing of infrastructure between an MNO and an MVNO is desirable from the users’ point of view for the strategic business model since it allows a greater number of users. Whereas, from an economic point of view, the monopolistic business model is more desirable because it provides a greater incentive for operators. In summary, this thesis demonstrates the economic viability of business models of infrastructure sharing between MNOs and MVNOs, technically supported by the technological characteristics of the latest generation mobile networks. / Sacoto Cabrera, E. (2020). Análisis basado en teoría de juegos de modelos de negocio de operadores móviles virtuales en redes 4G y 5G [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158595

[ES] La tesis doctoral se enmarca en la línea de investigación de Economía y Regulación de las Telecomunicaciones, dentro del programa de Doctorado en Telecomunicaciones por la Universitat Politècnica de València. A lo largo del desarrollo de la tesis, se participó en los siguientes proyectos de I+D: Slicing dinámico en redes de acceso radio 5G - ATLAS (PGC2018-094151B-I00) y Evolución de la red de acceso hacia 6G para servicios masivos y de baja latencia (PID2021-123168NB-I00). Asimismo, se realizó una estancia doctoral en el IMT Atlantique en Rennes, Francia. Los resultados obtenidos se publicaron en una revista científica de ámbito internacional. En esta tesis, se estudia dos modelos de negocios y dos modelos de red para la compartición de recursos en redes de quinta generación (5G), enfocándose en servicios como Comunicaciones Ultra Confiables de Baja Latencia (URLLC), Banda Ancha Móvil Mejorada (eMBB) y Comunicaciones Masivas de Tipo Máquina (mMTC), y utilizando Network Slicing (NS). Se proponen dos escenarios. El escenario Red Compartida (SN) es una red 5G sin NS y el escenario Segmentación de red (NS) es una red 5G con NS. El escenario SN es modelado por una cola M/M/1 sin prioridad de servicio y el escenario NS es modelado por una cola M/M/1 con dos prioridades de servicio, asignando una prioridad alta al servicio URLLC por sus características con relación a la Calidad de Servicio (QoS). Además, se investigan las métricas clave de QoS como tiempo de transmisión de paquetes, sensibilidad al retardo y prioridad de servicio. Asimismo, la tesis evalúa la viabilidad económica de los modelos de negocio para operadores de redes 5G, considerando los escenarios planteados. Los modelos de negocio planteado son: el Integrado, en el cual un único operador de red ofrece ambos servicios, y el Especializado, donde dos operadores distintos ofrecen un servicio cada uno. Por otro lado, se realiza el análisis de los modelos de negocio desde el enfoque del sistema y la económica. La decisión de suscripción de los usuarios al operador se basa en su percepción de QoS y el precio, mientras que el concepto del equilibrio de Wardrop es utilizado para realizar el análisis. Asimismo, la teoría de juegos es aplicado en cada modelo de negocio para la evaluación de su viabilidad económica. La evaluación consiste en un juego de dos etapas, donde el juego se resuelve a través de la inducción hacia atrás, de manera que, se optimizan las funciones de utilidad del usuario y los beneficios de los operadores en base a la resolución de las funciones de Mejor respuesta (BR) y a diferentes valores de parámetros, consiguiendo el equilibrio de Nash. Además, se ha planteado el óptimo social, que es una situación que incorpora la participación de una entidad reguladora de servicios 5G en el mercado, quien tiene el objetivo de maximizar el bienestar social. Los resultados del óptimo social se comparan con los resultados de los dos modelos de negocio en función del bienestar social. Asimismo, se emplea conceptos de microeconomía, teoría de juegos y teoría de colas para evaluar la viabilidad económica de los diferentes modelos planteados. Esto permite entender las decisiones en equilibrio tomadas por los operadores y los usuarios, y analizar el impacto de estas decisiones en los beneficios de todos los actores involucrados. Además, se identifican los requisitos mínimos para la viabilidad de cada modelo. Los resultados muestran que, una red 5G con NS, los servicios URLLC y eMBB/mMTC pueden compartir recursos sin afectar la QoS de URLLC. Mientras que, una red 5G sin NS, la QoS de URLLC se ve afectada. Además, los operadores pueden fijar un precio más alto para URLLC debido a su QoS. Concluyendo que, la mejor opción para ofrecer los servicios URLLC y eMBB/mMTC es sobre una red 5G con NS y por un único operador. En resumen, la incorporación de NS en una red 5G, junto con un modelo de negocio Integrado, es la opción más favorable en cuanto al bienestar social. / [CA] La tesi doctoral s'emmarca en la línia d'investigació d'Economia i Regulació de les Telecomunicacions, dins del programa de Doctorat en Telecomunicacions per la Universitat Politècnica de València. Al llarg del desenvolupament de la tesi, es va participar en els següents projectes d'I+D: Slicing dinàmic en xarxes d'accés radie 5G - ATLES (PGC2018-094151B-I00) i Evolució de la xarxa d'accés cap a 6G per a servicis massius i de baixa latència (PID2021-123168NB-I00). Així mateix, es va realitzar una estada doctoral en el IMT Atlantique en Rennes, França. Els resultats obtinguts es van publicar en una revista científica d'àmbit internacional. En esta tesi, s'estudia dos models de negocis i dos models de xarxa per a la compartició de recursos en xarxes de quinta generació (5G), enfocant-se en servicis com a Comunicacions Ultres De confiança de Baixa Latència (URLLC), Banda Ampla Mòbil Millorada (eMBB) i Comunicacions Massives de Tipus Màquina (mMTC), i utilitzant Network Slicing (NS). Es proposen dos escenaris. L'escenari Xarxa Compartida (SN) és una xarxa 5G sense NS i l'escenari Segmentació de xarxa (NS) és una xarxa 5G amb NS. L'escenari SN és modelat per una cua M/M/1 sense prioritat de servici i l'escenari NS és modelat per una cua M/M/1 amb dos prioritats de servici, assignant una prioritat alta al servici URLLC per les seues característiques en relació amb la Qualitat de Servici (QoS). A més, s'investiguen les mètriques clau de QoS com a temps de transmissió de paquets, sensibilitat al retard i prioritat de servici. Així mateix, la tesi avalua la viabilitat econòmica dels models de negoci per a operadors de xarxes 5G, considerant els escenaris plantejats. Els models de negoci plantejat són: l'Integrat, en el qual un únic operador de xarxa oferix tots dos servicis, i l'Especialitzat, on dos operadors diferents oferixen un servici cadascun. D'altra banda, es realitza l'anàlisi dels models de negoci des de l'enfocament del sistema i l'econòmica. La decisió de subscripció dels usuaris a l'operador es basa en la seua percepció de QoS i el preu, mentres que el concepte de l'equilibri de Wardrop és utilitzat per a realitzar l'anàlisi. Així mateix, la teoria de jocs és aplicat en cada model de negoci per a l'avaluació de la seua viabilitat econòmica. L'avaluació consistix en un joc de dos etapes, on el joc es resol a través de la inducció cap arrere, de manera que, s'optimitzen les funcions d'utilitat de l'usuari i els beneficis dels operadors sobre la base de la resolució de les funcions de Millor resposta (BR) i a diferents valors de paràmetres, aconseguint l'equilibri de Nash. A més, s'ha plantejat l'òptim social, que és una situació que incorpora la participació d'una entitat reguladora de servicis 5G en el mercat, qui té l'objectiu de maximitzar el benestar social. Els resultats de l'òptim social es comparen amb els resultats dels dos models de negoci en funció del benestar social. Així mateix, s'empra conceptes de microeconomia, teoria de jocs i teoria de cues per a avaluar la viabilitat econòmica dels diferents models plantejats. Això permet entendre les decisions en equilibri preses pels operadors i els usuaris, i analitzar l'impacte d'estes decisions en els beneficis de tots els actors involucrats. A més, s'identifiquen els requisits mínims per a la viabilitat de cada model. Els resultats mostren que, una xarxa 5G amb NS, els servicis URLLC i eMBB/mMTC poden compartir recursos sense afectar la QoS de URLLC. Mentres que, una xarxa 5G sense NS, la QoS de URLLC es veu afectada. A més, els operadors poden fixar un preu més alt per a URLLC a causa del seu QoS. Concloent que, la millor opció per a oferir els servicis URLLC i eMBB/mMTC és sobre una xarxa 5G amb NS i per un únic operador. En resum, la incorporació de NS en una xarxa 5G, juntament amb un model de negoci Integrat, és l'opció més favorable quant al benestar social. / [EN] The doctoral thesis is framed within the research line of Economics and Regulation of Telecommunications within the PhD program in Telecommunications at the Universitat Politècnica de València. Throughout the development of the thesis, we participated in the following R&D projects: Dynamic Slicing in 5G radio access networks - ATLAS (PGC2018-094151B-I00) and Evolution of the access network towards 6G for massive and low latency services (PID2021-123168NB-I00). A doctoral stay at the IMT Atlantique in Rennes, France, was also carried out. The results obtained were published in an international scientific journal. In this thesis, two business models and two network models for resource sharing in fifth-generation (5G) networks are studied, focusing on services such as Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC), Enhanced Mobile Broadband (eMBB), and Massive Machine Type Communications (mMTC), and using Network Slicing (NS). Two scenarios are proposed. The Network Sharing (SN) scenario is a 5G network without NS, and the Network Slicing (NS) scenario is a 5G network with NS. The SN scenario is modeled by an M/M/1 queue with no service priority, and the NS scenario is modeled by an M/M/1 queue with two service priorities, assigning a high priority to the URLLC service for its Quality of Service (QoS) characteristics. Furthermore, key QoS metrics such as packet transmission time, delay sensitivity, and service priority are investigated. Furthermore, the thesis evaluates the economic viability of business models for 5G network operators, considering the scenarios proposed. The business models proposed are Integrated, in which a single network operator offers both services and Specialised, where two different operators offer one service each. On the other hand, the business models are analyzed from a system and economic perspective. The users' subscription decision to the operator is based on their perception of QoS and price, while the Wardrop equilibrium concept is used to perform the analysis. Furthermore, game theory is applied to each business model for the evaluation of its economic viability. The evaluation consists of a two-stage game, where the game is solved through backward induction so that the user's utility functions and the operators' profits are optimized based on the resolution of the Best Response (BR) functions and different parameter values, achieving the Nash equilibrium. In addition, the social optimum has been considered, which is a situation that incorporates the participation of a 5G service regulator in the market, who has the objective of maximizing social welfare. The results of the social optimum are compared with the results of the two business models in terms of social welfare. Furthermore, concepts from microeconomics, game theory, and queueing theory are used to assess the economic viability of the different models proposed. This allows us to understand the equilibrium decisions made by operators and users and to analyze the impact of these decisions on the benefits of all the actors involved. In addition, the minimum requirements for the viability of each model are identified. The results show that a 5G network with NS, URLLC, and eMBB/mMTC services can share resources without affecting URLLC QoS. On the other hand, in a 5G network without NS, the QoS of URLLC is affected. In addition, operators can set a higher price for URLLC due to its QoS. Conclusion: The best option to offer URLLC and eMBB/mMTC services is over a 5G network with NS and by a single operator. In summary, the incorporation of NS in a 5G network, together with an Integrated business model, is the most favorable option in terms of social welfare. / Moreno Cardenas, EY. (2024). Análisis de Modelos de Negocio para Operadores de Redes 5G Soportados por Network Slicing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206184

[pt] Esse trabalho tem como objetivo reunir os teoremas topológicos de ponto fixo clássicos e seus corolários, além de teoremas de ponto fixo provenientes da teoria do grau e algumas importantes aplicações desses teoremas a variadas áreas - desde as clássicas aplicações à teoria de EDOs e EDPs à uma aplicação à teoria dos jogos. Um exemplo é o Teorema do Ponto Fixo de Schauder-Tychonoff, para aplicações compactas em convexos de espaços localmente convexos, do qual segue como corolário que todo compacto convexo de um espaço vetorial normado (não necessariamente de dimensão finita) possui a propriedade do ponto fixo. No que se refere à teoria dos jogos em particular, foi deduzido o Teorema de Nash, que determina condições sobre as quais certos jogos possuem equilíbrios nos seus espaços das estratégias. Toda a topologia geral necessária nas demonstrações foi desenvolvida extensiva e detalhadamente a partir de topologia elementar, seguindo algumas das referências bibliográficas. O Teorema de Extensão de Dugundji - uma extensão do Teorema de Extensão de Tietze a fechados de espaços métricos sobre espaços localmente convexos -, por exemplo, é demonstrado com detalhes e usado diversas vezes ao longo da dissertação. / [en] The goal of the present work is to gather the classical fixed-point theorems and their corollaries, as well as other fixed-point theorems arising from degree theory, and some important applications to diverse fields - from the classical applications to ODEs and PDEs to an application to the game theory. An example is the Schauder-Tychonoff Fixed-Point Theorem, 1 concerning compact mappings in convex subsets of locally convex spaces, from which it follows as a corollary that every compact convex subset of a normed vector space is a fixed-point space. In regard to game theory in particular, we obtained Nash s theorem, 2 which ascertains conditions over which certain games have equilibria in their strategy spaces. All general topology necessary in the proofs was developed extensively and in details from a basic topology starting point, following some of the bibliographic references. Dugundji s Extension Theorem 3 - an extension of Tietze s Extension Theorem 4 for closed subsets of metric spaces into locally convex spaces-, for instance, is obtained with detais and used throughout the dissertation.