[논문 리뷰] Optimization of Spectrum Allocation and Subsidization in Mobile Communication Services

Seung Min Yu, Seong‐Lyun Kim|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 19.

ICT Impact and Policies참고 문헌 10인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 이동통신사업자(MNO)에게 스펙트럼 가격 할인을 제공함으로써 사용자에게 고정된 데이터 용량을 무료로 제공하도록 유도하는 데이터 보조금 제도를 제안한다. 이중 단계의 쿠르노-베르트랑 경쟁 모델을 사용하여 분석한 결과, 이 제도는 MNO의 수익을 줄이지 않으면서도 사용자 복지 향상을 이끌어내며, 이는 독과점 및 일반적인 시장 환경에서도 마찬가지로 성립한다.

ABSTRACT

Mobile traffic explosion causes spectrum shortage and polarization of data usage among users, which will eventually decrease user welfare in mobile communication services. Governments around the world are planning to make more spectrum available for mobile broadband use, and the key policy issue is to find an efficient spectrum allocation method that will improve user welfare. In this paper, we propose a data subsidy scheme where the regulator offers a spectrum price discount to mobile network operators (MNOs) in return for imposing the responsibility of providing a predefined data amount to users free of charge. To analyze the subsidy effect, we adopt the two-stage approach of Cournot and Bertrand competition, and find a Nash equilibrium of the competition. An interesting observation is that the increase in user welfare does not involve MNO profit loss and the increasing amount is higher than the regulator's expenses for implementing the data subsidy scheme. The most of the paper is for the duopoly competition, which is extended to the general case, finally.

연구 동기 및 목표

• 이동망에서의 스펙트럼 부족과 데이터 사용의 불균형 문제를 해결하기 위해.
• 증가하는 이동통신 트래픽 속도에 비례해 이동 통신 서비스의 사용자 복지를 향상시키기 위해.
• 스펙트럼을 효율적으로 배분하면서도 MNO의 인centive를 유지하는 정책 메커니즘을 설계하기 위해.
• 경쟁 조건 하에서 데이터 보조금 제도가 시장 결과에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 보조금의 사회적 이득이 그 구현 비용을 초월하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 스펙트럼 배분 단계에서 쿠르노 경쟁과 가격 경쟁 단계에서 베르트랑 경쟁을 조합한 이중 단계 게임 모델을 수립한다.
• 정부의 역할을 MNO에게 사용자에게 무료 데이터를 제공할 조건으로 스펙트럼 가격 할인을 제공하는 것으로 모델링한다.
• 게임의 나시 균형을 유도하여 MNO와 정부 간의 전략적 상호작용을 분석한다.
• 이중독 모델을 일반적인 n개 기업 경쟁 구조로 확장하여 확장성 평가를 수행한다.
• 비교정적 분석을 통해 보조금 제도 하에서 복지, 수익, 비용 영향을 평가한다.
• 균형 결과를 통해 정부 지출과 사용자 복지 향상 간의 트레이드오프를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MNO에게 스펙트럼 가격 할인 보조금을 제공할 경우 이동망에서 사용자 복지는 어떻게 영향을 받는가?
• RQ2 제안된 보조금 제도는 MNO의 수익을 줄이지 않으면서도 사용자 복지를 향상시킬 수 있는가?
• RQ3 향상된 사용자 복지에서 유도되는 총 사회적 이득은 정부의 보조금 시행 비용을 초월하는가?
• RQ4 결과는 이중독에서 일반 오lig오피스트 시장 구조로 확장될 수 있는가?
• RQ5 보조금이 포함된 쿠르노-베르트랑 경쟁 프레임워크 하에서의 균형 결과는 무엇인가?

주요 결과

• 데이터 보조금 제도는 이동통신사업자(MNO)의 수익을 감소시키지 않으면서도 사용자 복지를 향상시킨다.
• 정부가 스펙트럼 가격 할인을 시행하기 위해 지출하는 총 비용보다 사용자 복지 향상 효과가 더 크다.
• 이중독 모델에서 균형 결과는 MNO가 보조금 혜택의 일부를 무료 데이터 할당을 통해 사용자에게 전가하고 있음을 보여준다.
• 일반 균형 분석을 통해 보조금으로 인한 사회적 이득이 다수의 경쟁자 상황에서도 지속 가능하다는 점을 확인한다.
• 모델은 정부가 복지 향상 효과보다 낮은 재정 비용으로 더 높은 사회적 복지를 달성할 수 있음을 입증한다.
• 쿠르노 및 베르트랑 경쟁 단계 모두에서 결과가 강건함을 확인하여 보조금 제도의 전략적 안정성을 입증한다.