Regulation for dynamic spectrum management

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorHämmäinen, Heikki, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, Finland
dc.contributor.advisorParedes, Ricardo, Prof., Pontificia Universidad Católica, Chile
dc.contributor.advisorMarianov, Vladimir, Prof., Pontificia Universidad Católica, Chile
dc.contributor.authorBasaure, Arturo
dc.contributor.departmentTietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosfi
dc.contributor.departmentDepartment of Communications and Networkingen
dc.contributor.labNetwork Economicsen
dc.contributor.labComnet
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Electrical Engineeringen
dc.contributor.supervisorHämmäinen, Heikki, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, Finland
dc.date.accessioned2016-08-04T09:01:22Z
dc.date.available2016-08-04T09:01:22Z
dc.date.defence2016-08-19
dc.date.issued2016
dc.description.abstract Spectrum management is in the core of Internet access and therefore of vital importance for assuring the most important processes of our society. The increasing demand for new services makes the spectrum scarcer and urges national regulatory authorities (NRAs) to promote a more efficient spectrum usage. In this context, dynamic spectrum access (DSA) technologies and the related dynamic spectrum management (DSM) provide new ways of managing spectrum, by dynamically reassigning the underutilized spectrum (i.e. white spaces). This thesis employs a combined approach consisting of agent-based modelling and system dynamics to study spectrum management by means of dynamic neo-institutional economics. Thus, this work combines transaction cost and evolutionary economics into the modelling and analysis of the constantly evolving ICT ecosystem.DSA decreases the costs associated with spectrum transactions and help to clearly define spectrum usage rights, and therefore it provides the basic conditions for the Coasean implications on policy, pushing gradually spectrum management towards a property rights regime. From the analysed scenarios, this thesis shows that indoor deployment is most promising for DSA technologies. Indoor networks transmitting in higher frequency bands require less coordination for achieving mutual benefits from the performed spectrum transactions. Therefore, this thesis emphasizes that spectrum reforms, allowing spectrum transactions, should focus on higher frequency bands and new indoor network deployments, such as small-cells, 5G, IoT and M2M services. NRAs should facilitate flexibility in spectrum assignment in the higher frequency bands, by means of a property rights regime or a flexible licensing regime, to provide indoor deployments with the ability to respond more dynamically to the changes in demand. Moreover, such spectrum reforms may drive spectrum decentralization to stimulate user-centric innovation. Finally, this thesis compares DSA with other alternative mechanisms, such as national roaming and end-user multihoming. The three compared mechanisms may improve the economic efficiency of mobile networks. In indoor networks, while end-user multihoming and national roaming addresses coverage problems, DSA may increase the efficiency further by addressing congestion problems. In outdoor networks, national roaming and end-user multihoming may improve coverage problems.   en
dc.description.abstractRadiospektrin hallinta sijaitsee mobiilin ja langattoman Internetin ytimessä ja sen tärkeys vahvistuu yhteiskuntamme tärkeimmissä prosesseissa. Uusien palveluiden kasvava kysyntä tekee spektristä entistä niukemman resurssin ja motivoi viranomaisia edistämään tehokkaampaa spektrin käyttöä. Tässä kontekstissa, dynaamiset spektrin liityntäteknologiat (Dynamic Spectrum Access (DSA)) sekä näihin liittyvä dynaaminen spektrin hallinta tarjoavat uusia keinoja alikäytetyn spektriresurssin (ns. valkoiset tilat) uudelleen käyttämiseen ja jakamiseen. Tämä tutkimus soveltaa agenttipohjaista mallinnusta sekä systeemidynamiikkaa ja analysoi spektrin hallintaa hyödyntäen dynaamista uusi-instituutionalista talousteoriaa. Toisin sanoen, tutkimustyö yhdistää transaktiokustannusten sekä evoluution talousteoriaa ja analysoi alati muuttuvaa ICT-ekosysteemiä näitä hyödyntäen.DSA vähentää spektrin transaktiokustannuksia ja auttaa määrittelemään selkeästi spektrin käyttöoikeudet. DSA täyttää näin perusedellytykset, jotta Coasen teoreemaa voidaan soveltaa spektripolitiikassa; toisin sanoen, ottaa asteittain käyttöön omistusoikeusjärjestelmiä spektrin hallinnassa. Analysoimalla eri skenaarioita tämä väitöskirja osoittaa, että sisätilojen verkot ovat erityisen lupaavia DSA teknologioiden käyttöönotossa. Jos sisätilojen verkot käyttävät korkeimpia taajuuksia, ne vaativat vähemmän koordinaatiota hyödynnettäessä spektrin transaktioita. Työ korostaa, että spektrin lakiuudistusten pitäisi kannustaa spektrin transaktioita korkeimmilla taajuuksilla sekä sisätilojen verkoissa (esim. small cells, 5G, IoT ja M2M-palveluissa). Regulaattoreiden tulisi lisätä joustavuutta spektrin jakomenetelmissä ja käyttöoikeuksissa, esim. omistusoikeuden tai joustavan lisenssin järjestelmillä. Näin ollen, sisätilojen verkot voisivat vastata paremmin ja dynaamisesti kysynnän vaihtelevuuteen. Lisäksi spektrin lakiuudistusten tulisi ajaa spektrin hajauttamista sekä lisätä käyttäjäkeskeistä innovaatiota. Lopuksi työ vertailee DSA:ta vaihtoehtoisiin menetelmiin, kuten kansallinen roaming ja loppukäyttäjän multihoming (end-user multihoming), jotka voivat kasvattaa taloudellista tehokkuutta erilaisin keinoin. Kolme vertailtua menetelmää lisäävät kaikki soluverkkojen tehokkuutta. Sisätilojen verkoissa end-user multihoming ja kansallinen roaming parantavat kattavuuden ongelmia ja lisäksi DSA voi lisätä tehokkuutta parantamalla ruuhkaongelmia. Ulkotilojen verkoissa, kansallinen roaming ja end-user multihoming voivat taas parantaa kattavuuden ongelmia.fi
dc.format.extent80 + app. 100
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.isbn978-952-60-6892-3 (electronic)
dc.identifier.isbn978-952-60-6891-6 (printed)
dc.identifier.issn1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/21240
dc.identifier.urnURN:ISBN:978-952-60-6892-3
dc.language.isoenen
dc.opnKoucheryavy, Yevgeni, Prof., Tampere University of Technology, Finland
dc.publisherAalto Universityen
dc.publisherAalto-yliopistofi
dc.relation.haspart[Publication 1]: Basaure, A., Marianov, V., & Paredes, R. (2014). Implications of dynamic spectrum management for regulation. Telecommunications Policy. Vol 39 (7), 563–579, DOI: 10.1016/j.telpol.2014.07.001
dc.relation.haspart[Publication 2]: Basaure, A., Holland, O. (2015). Optimizing spectrum value through flexible spectrum licensing. IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks (DySPAN), 130-141, DOI: 10.1109/DySPAN.2015.7343897
dc.relation.haspart[Publication 3]: Kliks, A., Holland, O., Basaure, A., & Matinmikko, M. (2015). Spectrum and license flexibility for 5G networks. IEEE Communications Magazine, 53(7), 42-49, DOI: 10.1109/MCOM.2015.7158264
dc.relation.haspart[Publication 4]: Basaure, A; Sridhar, V; Hämmäinen, H. (2015). Adoption of Dynamic Spectrum Access technologies: A System Dynamics approach. Telecommunication systems. DOI: 10.1007/s11235-015-0113-7
dc.relation.haspart[Publication 5]: Suomi, H., Basaure, A., & Hämmäinen, H. (2013, October). Effects of capacity sharing on mobile access competition. In 21st IEEE International Conference on Network Protocols (ICNP), 2013, 1-6, DOI: 10.1109/ICNP.2013.6733661
dc.relation.haspart[Publication 6]: Basaure, A., Suomi, H., & Hämmäinen, H. (2016). Transaction vs. Switching Costs - Comparison of Three Core Mechanisms for Mobile Markets. Telecommunications Policy. Vol 40 (6), 545-566, DOI: 10.1016/j.telpol.2016.02.004
dc.relation.ispartofseriesAalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONSen
dc.relation.ispartofseries127/2016
dc.revLehr, William, Dr., Massachusetts Institute of Technology, USA
dc.revMuñoz, Roberto, Prof., Universidad Técnica Federico Santa María, Chile
dc.subject.keyworddynamic spectrum access and managementen
dc.subject.keywordDSAen
dc.subject.keywordDSMen
dc.subject.keywordtransaction cost economicsen
dc.subject.keywordevolutionary economicsen
dc.subject.keywordagent-based modellingen
dc.subject.keywordsystem dynamicsen
dc.subject.keywordDynaaminen spektrin liityntä (Dynamic Spectrum Access (DSA)) ja hallintafi
dc.subject.keywordtransaktiokustannusten talousteoriafi
dc.subject.keywordevoluutiotalousteoriafi
dc.subject.keywordagenttipohjainen mallinnusfi
dc.subject.keywordsysteemidynamiikkafi
dc.subject.otherEconomicsen
dc.subject.otherTelecommunications engineeringen
dc.titleRegulation for dynamic spectrum managementen
dc.titleDynaamisen radiospektrin hallinnan regulaatiofi
dc.typeG5 Artikkeliväitöskirjafi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotDoctoral dissertation (article-based)en
dc.type.ontasotVäitöskirja (artikkeli)fi
local.aalto.archiveyes
local.aalto.formfolder2016_08_03_klo_18_04
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
isbn9789526068923.pdf
Size:
1.58 MB
Format:
Adobe Portable Document Format