L'conomie des rseaux : une introduction

Sous discipline de lconomie industrielle, ne au milieu des annes 80

- Eco. Indus. = tude des relations firmes/firmes et firmes/consommateurs dans un cadre de concurrence imparfaite avec laccent mis sur les interactions stratgiques

- Aujourdhui = conomie des rseaux corpus thorique trs riche

Intrt et enjeux :1) Toutes les problmatiques conomiques adresses par la

drgulation des industries de rseaumarchs de lnergie, des tlcommunications, des transports

2) Comprendre les questions conomiques adresses par les NTIC

- conomie des logiciels- Concurrence entre standards

Elle se mle alors lconomie de linformation

3) Sapplique dautres domaines dactivit conomique moins attendus

- La banque- Les rseaux financiers

Dans tous les cas : les problmes poss par la littrature trouvent une application quasiment immdiate dans la ralit (typique de lco indus)

Introduction

But du cours :- Approche thorique (simple)- tre capable didentifier un problme

conomique relevant de lconomie des rseaux

- Savoir mobiliser les concepts clefs

1. Introduction

1.1 Les rseaux : quelles dfinitions ? Dfinition de lingnieur / dfinition de lconomiste

1) Dfinition de lingnieur :

Curien (2001) : un rseau voque en premier linterconnexion dquipements complmentaires, cooprant entre eux afin de transporter des flux de personnes, de matire, dnergie ou dinformation et dacheminer ces flux dune origine vers une destination .

1) (suite) La dfinition de lingnieur

Vision mcaniste Transport dlectricit, deau, de

passagers, de donnes informatiques, de matire etc

Concept clef : interconnexion

2) La dfinition de lconomiste Les rseaux ont pour rle de mettre en relation

des fournisseurs et des consommateurs de certains biens et services.

Le concept clef est ici celui dintermdiation conomique (le rseau cest le march)

Le cours a pour but didentifier les spcificits conomiques dun rseau vu comme support dintermdiation conomique entre offreurs et demandeurs

1.2 Morphologie des rseaux Un rseau rvle une structure stratifie en

trois couches : la couche basse, la couche mdiane et la couche haute

1) La couche basse : constitue des infrastructures. Il sagit du squelette du rseau

2) La couche mdiane : les services de contrles commandes (linfostructure). Il sagit de piloter et doptimiser linfrastructure.

3) La couche haute : celle des services finals rendus par le rseau Fournit des prestation diffrencies en nature, en qualit en prix.

Analogie avec un systme informatique :- infrastructure, le matriel : hardware- linfostructure, le systme dexploitation :

operating system- les logiciels dapplication : software

Autre exemple : le transport arien

Premire couche : les aroports et les couloirs ariens

Deuxime couche : laiguillage du trafic

Troisime couche : les services finals rendus par les compagnies ariennes

Rseau postal Infrastructure : rseau dagences postales,

rseau de collecte (botes aux lettres), centre de tri

Infostructure : organisation du tri, de la collecte, de la distribution

Services : courriers, services financiers, colis et courrier express

1.3 Rseaux sens unique / rseaux double sens Economides (1996) : deux types de rseaux1) Les rseaux de communication two-way

network- (transport, tlcommunication)Si n liaisons ou composants, alors n(n-1)services rseaux possibles

2) Les rseaux de distribution ou de diffusion one-way network- (nergie, eau , tlvision)Si n liaisons ou composants, alors n services

rseaux possiblesVoir Figure 1 : Rseau simple en toile / rseau longue distance One-way network / two-way network

1.4 Un domaine dapplication privilgi : les NTIC Lessor des NTIC rsulte de la convergence de linformatique et des

tlcommunications dans les annes 80, rendue possible par la technologie numrique.

Cette rvolution technologique, que lon qualifie de nouvelles technologies de linformation et de la communication (NTIC) a permis de dvelopper des services informationnels et des applications informatiques en trs grand nombre sur les rseaux de tlcommunications

Les biens ou services informationnels = biens numrisables (et donc transfrable) et ayant une valeur pour des consommateurs. Exemple : Littrature, doc technique, musique, film, software, base de donnes, programmes tl, pages WEB, voix etc.

Pour transporter, stocker, filtrer, traiter linfo, il faut une infrastructure technique: Des ordinateurs, des lecteurs de CD, des tlvisions, etc. Des rseaux (tlphone, cble, rseau hertzien, etc.) et des dispositifs techniques pour les grer (serveurs, centraux tlphoniques, antennes, etc..)

Lanalyse des NTIC relve donc la fois de lconomie de linformation et de lconomie des rseaux. Les NTIC concernent les informations et les rseaux qui les transportent.

1.5 Quels contours pour lconomie des rseaux ? La grille de Nicolas Curien

1) Les consommateurs bnficient-ils d'effets de club ? 2) Des synergies de production sont-elles prsentes ?

(conomies de gamme, conomies dchelle). 3) Existent-il des subventions croises entre types de

services et types d'usagers ? 4) Un conflit de frontires a-t-il lieu entre services sous

monopole et services concurrentiels ? 5) Le secteur tudi est-il l'objet d'une forte rgulation ?Dautres critres seront ajouts

Conclusion (provisoire !): Nouvelles activits conomiques,

nouvelle thorie conomique ?

Dans quelle mesure les concepts sont-ils originaux ?

Sur-mobilisation des concepts de lconomie des rseaux ? Cest--dire tendus un trop grand nombre de situations ?

2. Les concepts fondateurs de l'conomie des rseaux

2.1 L'effet de rseau Les prcurseurs : Rohlfs (1974) et Littlechild (1975) Le modle fondateur de l'conomie des rseaux : Katz

et Shapiro (1985) "Network Externalities, Competitionand Compatibility"

Dfinition : "il existe de nombreux produits pour lesquels l'utilit procure par leur consommation augmente lorsque d'autres agents consomment ce mme produit".

Leffet de rseau = une externalit La qualit d'un bien rseau est une fonction croissante

du nombre d'agents qui le consomment. Autrement dfinie, l'externalit de rseau s'apparente

une conomie d'chelle du ct de la demande

Effet de rseau direct

L'externalit provient du fait que les consommateurs sont directement relis entre eux - Les rseaux de tlcommunication = parfaite illustration de ce

type d'effet de rseau- Distinction valeur rseau/ valeur intrinsque

L'externalit directe survient gnralement dans des rseaux ayant une dimension physique

La valeur intrinsque est quasiment trs faible Soit un rseau compos de n agents- Le nombre d'appels potentiels au sein du rseau est n(n-1). - l'arrive d'un nouvel agent dans le rseau augmente le nombre

d'appels potentiels de 2n- (n+1)n n(n-1) = 2n

Ce type d'externalits, intuitivement assez faciles apprhender, concerne un nombre limit de biens ou services

Effet de rseau indirect

Def : la satisfaction croissante avec le nombre dusagers ne provient pas des connexions directes quils peuvent nouer.

Une source deffets de rseau indirects : lorsque la diversit de l'offre de biens complmentaires

augmente avec le nombre d'agents appartenant au rseauS'applique particulirement bien dans le cas de biens (ou

de services) systmes Plus les agents seront nombreux consommer un bien,

plus l'offre de composants complmentaires sera importante en nombre et en diversit.

De trs nombreuses applications : Church et King (1993) : langue trangre Caskey et St Laurent (1994) : la nouvelle pice de 1

dollar Katz et Shapiro (1994) classent ce type

d'approches au sein d'un paradigme : thehardware / software paradigm Par exemple, les dveloppeurs de logiciels pour

ordinateur criront les logiciels une fois que les bases installes des systmes concurrents sont connues ou anticipes

Modles dynamiques

Le principe de la double externalit Interaction Offre / DemandeExemples : Fournisseurs de contenu /

membres du rseauDveloppement sites denchres en ligne

2.2 Le poids du pass : base installe, taille critique et rendements croissants d'adoption 2.2.1 Taille critique et base installe Il existe une taille remarquable du rseau telle

que celui-ci devient attractif aux yeux des consommateurs

Taille critique =la plus petite taille possible d'un rseau l'quilibre (stable)

Economides et Himmelberg (1995) = donner une rponse formelle au problme de "l'uf et de la poule

Caractrisation de la masse critique dun rseau Transparents : Caractrisation de la masse critique

dun rseau Transparent : Le problme de la compagnie de

tlphone Transparent : La courbe de diffusion en "S" Transparent : L'exemple du dmarrage de la

tlphonie mobile franaise

Conclusion : concept fondamental : notion d'implosion

2.2.2 Les rendements croissants d'adoption

Foray (1990), "c'est l'action mme d'adopter (...) -une technologie- qui rendra celle-ci plus attractive pour les utilisateurs potentiels, augmentant par l mme ses chances d'tre adopte dans le futur".

Approche marketing : effets feed-back(Par exemple, L'conomie des rseaux de Shapiro et

Varian) Il s'agit d'effets de rtroaction positifs Toute hausse de l'offre va entraner une hausse de la

demande qui va son tour stimuler l'offre

Processus dynamique qui fortifie les forts et affaiblit les faibles

Les parts de marchs des firmes tendent vite vers des valeurs extrmes

Ce phnomne qui tend concentrer le march est trs spcifique aux industries de rseaux,

Habituellement on a des effets de rtroactionngatifs : les forts finissent par s'affaiblir et les faibles se renforcer (ce qui modle l'industrie dans le sens de l'oligopole )

Les rtroactions positives sont alimentes par les externalits de rseaux mais aussi par d'autres lments : les conomies (classiques !) d'chelle L'apprentissage par l'usage (learning by doing)

exemple : les logiciels informatiques Les rtroactions positives crent une

irrversibilit des positions sur le march Les firmes acquirent dfinitivement un pouvoir de

march une concurrence de type winners-take-all

Conclusion : La stratgie des producteurs de biens rseaux aura pour but de rechercher au plus vite l'obtention d'une taille critique

Lors de la priode 1998-2000, les rsultats de lconomie des rseaux ont t interprts sans discernement

Croyance collective dconnecte de la ralit des affaires : les effets de rseaux vont confrer certaines firmes un pouvoir de march trs grand, un avantage du premier joueur, quil sera trs difficile par la suite de contester

Le march boursier valorise toutes les start-up Internet au titre quelles sont engages dans une concurrence de type winners-take-all (U. Hege et de S. Michenaud 2004)

Largent qui poursuivait les affaires Au fond, les agents ont vu de lirrversibilit dans des

phnomnes qui taient en ralit rversibles ! Au total : invocation outrancire des effets de rseaux =

alimentation de la bulle Internet de 1999-2000

2.3 : Le rle des anticipations2.3.1 Les anticipations des consommateurs Katz et Shapiro (1985) Si les consommateurs anticipent le succs du service,

alors celui-ci deviendra effectif Les consommateurs sont prts payer un bien rseau

d'autant plus cher qu'ils anticipent que celui-ci deviendra dominant

Les firmes sont incites influencer les anticipations des consommateurs. Il faut que ces derniers soient persuads que le rseau choisi

deviendra le rseau dominant Transparent : "Dynamique d'un service en rseau" : tats

absorbants et anticipations des consommateurs

2.3.2 La loi de la demande est-elle vrifie dans le cas des biens rseaux ?

Transparent La loi de la demande est-elle vrifie dans le cas des biens rseaux . Daprs Economides (2003) (4 pages).

2.4 Les two-sided markets

Problmatique rcente, PlatformCompetition in Two-Sided Markets Rochet JC et Tirole J, Journal of theEuropean Economic Association (2003)

Two-sided market (TSM) = un cas de multi-sided market Trad. : march deux versants, march

plusieurs versants

2.4.1 Dfinition

TSM (MSM) = marchs pour lesquels il existe deux (plusieurs) ensembles distincts mais interdpendants de consommateurs

Les groupes de consommateurs interagissent entre eux via une plateforme

Il existe des externalits de rseau indirectesentre les groupes

La plateforme est un intermdiaire

Plateforme

Groupe dagents A Groupe dagents B

interagissent

Schma : un TSM

Deux lments clefs :

(1) La structure des prix par groupe est dterminante Exemple : une bote du nuit :

20 euros pour les femmes / gratuit pour les hommes gratuit pour les femmes / 20 euros pour les hommes

Distinction prix daccs / prix dusageOn paye pour rejoindre la plateforme / chaque transactionExemple : e-Bay ct vendeur / carte bancaire ct acheteur

(2) Les groupes ne sont pas capables de ngocier directement pour internaliser les externalitsExistence de cot de transaction levs pour

ngocier directement Difficult court-circuiter la plateforme (=

stratgie de contournement difficiles)

Quelques exemples de TSM : Plateformes dchange :

E-Bay, Meetic, Agences de rencontre, agences immobilires

Plateformes de transaction : Rseaux de paiement CB, PayPal

Plateformes daudience Pages jaunes, journaux

2.4.2 Rsultats

Les plateformes sont incites pratiquer une forte discrimination par groupe Demande qui oriente les prix (plus que les

cots) Possibilit de fortes prquations /

subventions croises entre groupesPossibilit de prix ngatifs

Sur quelles bases la discrimination seffectue-t-elle ?Les plateformes maximisent le profit joint des

diffrents groupesElles prennent en compte les effets de rseau

Par exemple Armstrong (1996)

Deux groupes dagents 1, 2 Deux plateformes A, B Duopole de type Hotelling Chaque agent du groupe 1 (2) obtient lutilit Ui1

(Ui2) lorsquil rejoint la plateforme i La plateforme i attire ni1 agents du groupe 1 et

ni2 agents du groupe 2

ui1 = 1ni2 pi1 ui2 = 2ni1 pi2

Le paramtre 1 mesure lutilit retire par un agent du groupe 1 lie la prsence dun agent du groupe 2 au sein de la mme plateforme

Ce paramtre mesure donc leffet de rseau indirect

Armstrong montre que les prix dquilibre sont : p1 = f1 + t1 2 p2 = f2 + t2 1

Avec : t1, t2 les paramtres mesurant le pouvoir de march

des firmes (cf. Hotelling) f1, f2 les cots de production du service par agent

La tarification rcompense lexternalit produite par chaque agent vers les agents de lautre groupe

3. Rseaux, diffusion technologique et concurrence de standards

3.1 Choix dune technologie, les circonstances historiques

David (1985) : article clbre qui retrace l'histoire des machines crire

le clavier QWERTY s'est impos peu peu comme standard technologique grce des circonstances historiques plus ou moins mineures

Une fois le rseau constitu, plus aucun clavier ne peut merger

Clavier Dvorak Simplified Keyboard (DSK) ne peut simposer

Standardisation de facto ( de jure) conforte le mauvais standard dans une position de plus en plus robuste

Ce rcit symbolise le verrouillage technologique (lock-in)

Nouvelle srie de travaux : Katz et Shapiro (1985), Katz et Shapiro (1992) et Farrell et Saloner(1985,1986)

3.2 La notion de date optimale de changement de technologie

Ces modles font l'hypothse qu'il existe des effets de rseau ex-ante

La problmatique : les changements de technologie se font-ils au bon moment lorsquil existe des effets de rseau ?

a) Le contexte

Il existe un ancien rseau (une ancienne technologie U), au temps T* une nouvelle technologie arrive sur le march

Le nouveau rseau (la nouvelle technologie N) est aliment par des nouveaux usagers (les arrivants sur le march)

Les usagers sont de taille infinitsimale et arrivent continment et rgulirement sur le march

La fonction dutilit des consommateurs est intertemporelle

T*

Base installe de U 1ers utilisateurs de V Utilisateurs de V

b) Les variables dterminantes

La taille de la base installe (la taille du rseau de lancienne technologie)

La supriorit relative de la nouvelle technologie (en termes de caractristiques technologiques =caractristiques intrinsques et en termes dexternalits de rseau)

La vitesse laquelle les effets de rseau peuvent bnficier la nouvelle technologie

Rsultat : la slection d'une technologie par le march ne va pas se faire ncessairement au bon moment

-trop tt (excess momentum = excs d'engouement)

- trop tard (excess inertia = excs d'inertie)

Explication : Chaque agent pris individuellement ne prend pas en compte les externalits (positives ou ngatives) que son choix occasionne

L'excs d'inertie survient lorsque la valorisation des effets de rseau est trs forte pour la nouvelle technologie (comparativement l'ancienne).

Dans ce cas, il aurait t prfrable que le march slectionne la nouvelle technologie qui aurait t mme de gnrer des effets de rseau trs puissants (compensant par l le tort inflig aux consommateurs de l'ancienne technologie)

L'excs d'engouement (excs de prcipitation) peut survenir lorsque :- la base installe de l'ancienne technologie est importante et que- la nouvelle technologie dispose de qualits "hors rseau" suprieures celles de l'ancienne technologie

Dans ce cas l'mergence de la nouvelle technologie inflige un dommage trs important aux consommateurs ayant opt pour l'ancienne technologie. Lorsque ce dommage dpasse les gains obtenus par les consommateurs nouvellement arrivs sur le march, il y a "excs d'engouement".

Ces rsultats sont valables lorsqu'il existe un flux rgulier de nouveaux agents.

Lorsque le nombre d'agents est fix, l'optimalit du choix d'une technologie se ramne un problme de coordination

3.3 Choix de technologie et coordination des agents

Considrons une situation pour laquelle il existe deux consommateurs qui disposent tous deux de lancienne technologie U

Une nouvelle technologie est disponible sur le march, elle procure une utilit V

Lutilit procure par lancienne technologie est u(q)avec q, le nombre dutilisateurs

u(2) > u(1) et v(2) > v(1) Cad Effets de rseau v(2) > u(1) et u(2) > v(1) Cad une prfrence pour la

coordination (cf. guerre des sexes) On suppose que les consommateurs vont prendre leur

dcisions simultanment

On prsente le jeu sous une forme normale :

v(2), v(2)v(1), u(1)Nouvelle

u(1), v(1)u(2), u(2)Ancienne

Consommateur A

NouvelleAncienne

Consommateur B

Que vont-ils faire ? Lhypothse raliste est de considrer quils ne

connaissent pas les prfrences de lautre joueur On suppose que les joueurs ont la possibilit dadopter

la nouvelle technologie aujourdhui, demain ou jamais Ils disposent donc de plusieurs stratgies : 1) ne jamais adopter V 2) adopter V demain si lautre joueur a adopt V

aujourdhui (jump on the bandwagon = sauter dans le train en marche)

3) adopter V aujourdhui 4) adopter V demain mme si lautre joueur na pas

adopt V

Syndrome du pingouin : v(2)>u(2) mais u choisie Syndrome du lemming : u(2)>v(2) mais v choisie Cest--dire choix inefficient de lancienne ou de la

nouvelle technologie Il sagit dun problme de coordination entre agents Il peut tre combattu par :

La communication Des subventions

3.4 Choix dune technologie avec un nombre fixe dutilisateurs (standardisation vs varit)

Problme bien connu, pos par Farrell Saloner (1986)(Dans cette deuxime version : pas darrive de

consommateurs, ils sont en nombre fixe) Il existe deux firmes : A et B Les consommateurs sont htrognes : certains

prfrent le produit A et dautres le produit B Les premiers sont en proportion a et les seconds en

proportion b On a : 0

Un consommateur de type A obtient une utilit UA . UApeut prendre deux valeurs selon que lagent consomme du A (1re ligne) ou du B (deuxime ligne)

Mme chose pour un type B Les consommateurs bnficient dun effet de rseau

(U(xA)) mais perdent de lutilit consommer un bien diffrant de leur idal de consommation ()

peut sinterprter comme la somme montaire supplmentaire que lagent est prt dpenser pour obtenir son bien prfr.

Dfinition : Pour xA=1 et xB=0 le produit A est le standard Pour xA=0 et xB=1 le produit B est le standard Pour xA>0 et xB>0 il existe deux standards

Une allocation (x*A, x*B) est un quilibre si aucun consommateur ne peut augmenter son utilit en changeant de varit achete

Recherche des quilibres On se focalise dans un premier temps sur les quilibres

mono-standards

Un quilibre avec une seule marque j (j=A,B) implique que tout consommateur i j obtienne une utilitsuprieure consommer j plutt que i.

Ui = xj - = 1 en consommant j Ui = 0 sil consomme i seul(rq : le continuum de consommateurs implique un poids

individuel ngligeable do Ui = 0)Proposition 1 :(1) Pour 1 > 0 (1 il nexiste pas dquilibre mono-standard

(1) [

Dans le cas (1) les effets de rseau peuvent tre suffisamment forts pour que la perte de varit (lie au standard unique) soit compense.

Equilibres multi-standards Chacun consomme son bien idal et personne ne

souhaite changer sa consommation :Soit x*A= a et x*B = b, un consommateur de type A ne

souhaite pas changer pour B si :a > b - cest--dire si a > (1- )/2 (b=1-a)De mme un consommateur de type B ne souhaite pas

changer pour A si :b > a - cest--dire si b > (1- )/2 (a=1-b)

Proposition 2 :Si le nombre de consommateurs de chaque type est

suffisamment grand (formel. a,b > (1- )/2 ) alors un quilibre x*A= a et x*B = b existe. (quilibre bi-standards)

Ce type dquilibre correspond une situation dincompatibilit entre deux standards

Lorsque augmente, la zone pour laquelle lincompatibilit est un quilibre slargit (voir graphique ci-aprs)

On voit quil existe un quilibre bi-standards trivial lorsque >1 (car >1 a,b > (1- )/2 )

1-

s

En croisant les propositions 1 et 2 on voit que :Pour >1 lquilibre est bi-standardsPour (1- )/2(ii) Lquilibre est mono-standard pour a,b

Il reste tudier lefficacit des standardisations On dfinit la fonction de bien-tre social (surplus social)

par : SS aUA + bUB

(1) Mono-standard A (xa=1, xb=0):

SSA = a.1 + b(1- ) = a + b b = 1- b

(2) Mono-standard B (xa=0, xb=1)SSB = a(1- ) + b.1 = 1 a

(3) Bi-Standards AB (xa=a, xb=b)SSAB = a.a + b.b = a2 + b2

SSA > SSB 1 b > 1 a a>b

SSAB>SSA a2 + b2 > 1 - b > (1 - a2 - b2) / b

On utilise b = 1 - a

Soit > [(1 a2) (1 a )2)] / (1-a) > [(1 a)(1+ a) (1 a)2)] / (1-a) > (1+ a) (1 a)>2a a < /2

Proposition 3Si les consommateurs de type A (B) sont majoritaires, la

standardisation sur A (B) est plus efficace que celle sur B.

Ce rsultat est trs intuitif on le doit la condition pose par lingalit SSA > SSB

Un situation inefficiente peut survenir si A (B) est lunique standard (situation possible lorsque (

Nous montrons maintenant quil existe un autre quilibre qui pas socialement dsirable.

En effet (1) SSAB>SSA a < /2(2) SSAB>SSB b < /2

Donc SSAB>SSJ pour (1) et (2) vrifies simultanmentCest--dire a + b =1 < /2 + /2 = Pour quun quilibre bi-standards soit prfrable un

quilibre mono-standard on doit avoir >1 Or cette contrainte est incompatible avec un cas dfini

par la proposition 1 (quilibre bi-standards avec

Proposition 4(1)Pour (1) alors lquilibre avec deux standards est

efficient (car a < /2 et b < /2 pour >1)

(1) Si la dsutilit consommer le bien loign de son idal de consommation est faible alors lquilibre bi-standards nest pas efficient

(2) Lorsque lquilibre bi-standards existe dans la zone (>1) alors il est efficient (proposition 4)

Au total :- la coexistence de deux standards peut tre inefficiente- lexistence dun seul standard peut tre inefficient (si le

march standardise sur le mauvais standard)Ce deuxime rsultat est trs connu.

Il sagit dun problme de coordination entre agents Cf. Penguin Effect et Lemming Effect

Phnomne de lock-in (verrouillage technologique) remis en cause

Le mythe du verrouillage technologique(S.J. Liebowitz et Stephen E. Margolis)

Dvorak aurait trich dans les testsmauvais exemple empirique mais supporte une thorie fonde.

Problme de l'usage abstrait de modles conomiques thoriques en dehors de toute vrification empirique.