[논문 리뷰] Policy options for digital infrastructure strategies: A simulation model for broadband universal service in Africa

Edward J. Oughton|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 06.

ICT Impact and Policies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 6개의 동·서아프리카 국가에서 광대역 통신 서비스 보편화 전략을 평가하기 위해 오픈소스 시뮬레이션 모델을 개발한다. 이는 인프라 비용과 정책적 타협 요소를 분석한다. 연구 결과, 농촌 지역에서 3G 대신 4G로 점프플로그(Leapfrogging)하면 비용이 13–51% 감소하며, 공동 이용 농촌 네트워크 모델은 비용을 최대 78%까지 절감해 10 Mbps 광대역 보편화에 비용 효율적인 길을 제시한다.

ABSTRACT

Internet access is essential for economic development and helping to deliver the Sustainable Development Goals, especially as even basic broadband can revolutionize available economic opportunities. Yet, more than one billion people still live without internet access. Governments must make strategic choices to connect these citizens, but currently have few independent, transparent and scientifically reproducible assessments to rely on. This paper develops open-source software to test broadband universal service strategies which meet the 10 Mbps target being considered by the UN Broadband Commission. The private and government costs of different infrastructure decisions are quantified in six East and West African countries (C\\^ote D`Ivoire, Mali, Senegal, Kenya, Tanzania and Uganda). The results provide strong evidence that `leapfrogging` straight to 4G in unconnected areas is the least-cost option for providing broadband universal service, with savings between 13-51% over 3G. The results also demonstrate how the extraction of spectrum and tax revenues in unviable markets provide no net benefit, as for every $1 taken in revenue, a $1 infrastructure subsidy is required from government to achieve broadband universal service. Importantly, the use of a Shared Rural Network in unviable locations provides impressive cost savings (up to 78%), while retaining the benefits of dynamic infrastructure competition in viable urban and suburban areas. This paper provides evidence to design national and international policies aimed at broadband universal service.

연구 동기 및 목표

• 아프리카에서 광대역 보편화 전략에 대한 투명하고 과학적으로 재현 가능한 평가를 제공하여 독립적인 정책 도구의 부족을 해소한다.
• 코트디부아르, 말리, 세네갈, 케냐, 탄자니아, 우간다 6개 아프리카 국가에서 10 Mbps 광대역 접근을 달성하기 위한 민간 및 공공 비용을 정량화한다.
• 경제적 타당성이 떨어지는 시장에서의 스펙트럼 및 세입 수익과 인프라 보조금 간의 경제적 트레이드오프를 평가한다.
• 단독 인프라 구축 대비 공동 농촌 네트워크 모델의 비용 효율성을 평가한다.
• 다양한 기술적 및 재정적 가정 하에 현실적인 인프라 투자 시나리오를 시뮬레이션하여 국가 및 국제 광대역 정책을 지원한다.

제안 방법

• 6개 아프리카 국가의 도시, 근교 및 농촌 지역에서 광대역 인프라 구축 전략을 평가하기 위해 오픈소스 시뮬레이션 모델을 개발한다.
• 국가별로 인구 밀도, 지형적 특성, 기존 인프라 자료를 활용해 3G 및 4G 기술의 구축 비용을 모델링한다.
• 3G 구축 후 점프플로그로 4G로 전환하는 것과 비교해, 연결되지 않은 농촌 지역에서의 4G 점프플로그 전략의 비용-편익 분석을 수행한다.
• 정부 보조금이 필요한 인프라 투자 비용을 재정 모델링하여, 스펙트럼 및 세입 수익을 포함하거나 배제한 시나리오를 분석한다.
• 여러 운영자가 공동으로 인프라에 투자하여 중복을 줄이고 비용을 낮추는 공동 농촌 네트워크 모델을 시뮬레이션한다.
• 유망한 도시 및 근교 지역에서는 동적 경쟁을 유지하면서도, 비용 절감 효과를 정량화하고, 서비스 품질 및 커버리지 목표를 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 6개 아프리카 국가의 연결되지 않은 농촌 지역에서 10 Mbps 광대역 보편화를 달성하기 위해 3G 대비 4G로 점프플로그하는 것이 가장 비용 효율적인 기술적 길인가?
• RQ2 경제적 타당성이 떨어지는 시장에서 스펙트럼 및 세입 수익을 추출할 경우, 광대역 보편화 달성에 필요한 총 비용은 어떻게 영향을 받는가?
• RQ3 공동 농촌 네트워크 모델이 비용을 얼마나 줄일 수 있으며, 이는 유망한 도시 및 근교 지역에서의 경쟁 유지에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 경제적 타당성이 떨어지는 시장에서 수익 추출을 고려할 때, 10 Mbps 광대역 보편화를 달성하기 위해 필요한 정부 보조금의 수준은 어느 정도인가?
• RQ5 지리적 및 인구 통계적 요소는 저소득 아프리카 국가의 최적 광대역 구축 전략에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 연결되지 않은 농촌 지역에서 3G를 먼저 구축하는 것 대비 4G로 직접 점프플로그하면 인프라 비용이 13–51% 감소한다.
• 경제적 타당성이 떨어지는 시장에서 스펙트럼 또는 세금 수익으로부터 1달러를 추출할 경우, 광대역 보편화를 달성하기 위해 정부가 1달러의 인프라 보조금을 지급해야 하며, 이는 순 금융 이익이 없다는 뜻이다.
• 공동 농촌 네트워크 모델은 경제적 타당성이 떨어지는 농촌 지역에서 최대 78%의 비용 절감 효과를 보이며, 동시에 도시 및 근교 지역의 동적 경쟁을 유지한다.
• 시뮬레이션 모델은 4G 구축이 기술적으로 가능할 뿐 아니라, 장기적인 유지보수 및 백홀 비용이 낮아 경제적으로 최적임을 입증한다.
• 특히 저밀도 및 지리적 도전 요소가 높은 지역에서는 공동 인프라 활용이 보편 서비스 비용을 크게 낮춘다.
• 모델은 투명하고 재현 가능한 프레임워크를 제공하여 저소득 국가의 국가 광대역 계획 수립에 기여하며, 근거 기반 정책 결정을 지원한다.