Techno-economic modelling of wireless network and industry architectures

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2012-03-23
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2012
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
94
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 23/2012
Abstract
Rapid innovation in the domains of wireless communications and Internet brings new opportunities and challenges for the industry stakeholders. As Internet services and applications migrate to mobile devices, increasing demands for wireless networks arise. At the same time, increasing uncertainty exists about the role of different wireless technologies and actors providing services in the future network environment. Decision-making and forecasting requires therefore a holistic view, taking into account technology, business, and policy-related aspects. This dissertation applies and develops techno-economic modelling methods for the study of wireless networks and services in the context of evolving industry architectures. The research is organised both chronologically and logically into two parts: 1) techno-economic modelling of selected wireless network and industry architecture scenarios, and 2) development of the techno-economic modelling methods in selected areas. The dissertation makes several contributions to the theory and practice of techno-economic modelling. First, the dissertation explores the use of the predominantly technology-focused modelling methods in studying alternative industry architectures. Three separate techno-economic modelling studies are presented, analysing the feasibility of fixed WiMAX network deployments, virtual operator models in mobile networks, and industry architectures for DVB-H -based mobile television. In each of these studies, a systematic modelling process is followed, consisting of the following steps: market and service definition, technology definition, industry architecture definition, revenue modelling, cost modelling, discounted cash flow analysis, and sensitivity analysis. Second, the dissertation advances the theory and practise of techno-economic modelling in selected areas. A novel approach for planning and forecasting technology product evolution and new product feature diffusion is developed, combining existing models of product category diffusion and product unit replacement behaviour with a previously unexplored phenomenon of product feature dissemination. In addition, a holistic framework for analysing the usage of mobile services is developed, linking available usage measurement points to the four main technical components of mobile services: devices, networks, applications, and content. The framework is utilised in a study of mobile data service usage in Finland. Finally, scenario planning methods are used to manage and bound uncertainties related to the future of local area access networks, and more generally suggested as a complement to techno-economic modelling in defining and selecting the technology and industry architectures for analysis.

Langattoman viestinnän ja Internetin alueella tapahtuva nopea kehitys ja innovaatiot luovat uusia mahdollisuuksia ja haasteita toimialalle. Internetin palveluiden ja sovellusten siirtyessä mobiililaitteisiin langattomille verkoille asetettavat vaatimukset kasvavat. Samanaikaisesti epävarmuus eri langattomien teknologioiden ja toisaalta palveluntarjoajien asemasta tulevaisuuden verkkoympäristöissä kasvaa. Päätöksenteko ja ennustaminen tässä ympäristössä vaatii kokonaisvaltaista lähestymistapaa, jossa huomioidaan sekä teknologiset, liiketoiminnalliset, että poliittiset näkökulmat. Tämä väitöskirja hyödyntää ja kehittää teknis-taloudellisia mallintamismenetelmiä langattomien verkkojen ja palvelujen tutkimiseen kehittyvien toimiala-arkkitehtuurien kontekstissa. Tutkimus on jäsennetty sekä kronologisesti että loogisesti kahteen osaan: 1) valittujen langattomien verkko- ja toimiala-arkkitehtuuriskenaarioiden teknis-taloudellinen mallintaminen sekä 2) teknis-taloudellisten mallintamismenetelmien kehittäminen. Väitöskirja edistää teknis-taloudellisen mallintamisen teoriaa ja käytäntöjä usealla tavalla. Ensinnäkin väitöskirjassa tarkastellaan aiemmin etupäässä teknologiapainotteisten mallintamismenetelmien käyttöä vaihtoehtoisten toimiala-arkkitehtuurien tutkimisessa. Työssä rakennettujen kolmen erillisen teknis-taloudellisen mallin avulla arvioidaan kiinteiden WiMAX-verkkojen, mobiiliverkkojen virtuaalioperaattorimallien, sekä DVB-H -pohjaisten mobiilitelevisioverkkojen taloudellista toteutettavuutta. Kussakin tapauksessa mallinnus seuraa systemaattista prosessia, jonka vaiheet ovat markkinan ja palvelujen, teknologian, sekä toimiala-arkkitehtuurin määrittely, tulojen ja kustannusten mallinnus, sekä kassavirta- ja herkkyysanalyysi. Toiseksi, väitöskirjassa kehitetään teknis-taloudellisia mallintamismenetelmiä valituilla osa-alueilla. Työssä kehitetään uudenlainen lähestymistapa teknologiatuotteiden evoluution ja uusien tuoteominaisuuksien diffuusion ennustamiseen yhdistämällä aiemmin tunnetut tuotekategoriatason diffuusiomallit ja tuoteyksikkötason korvaamismallit aiemmin tutkimattomaan tuoteominaisuuksien levittämisilmiöön. Työssä kehitetään myös mobiilipalvelujen käytön analysoimiseen tarkoitettu viitekehysmalli, jossa käytettävissä olevat mittapisteet yhdistetään mobiilipalvelujen neljään pääasialliseen teknologiakomponenttiin: laitteisiin, verkkoihin, sovelluksiin ja sisältöihin. Viitekehystä hyödynnetään Suomen mobiilidatapalvelujen käyttötutkimukseen. Lisäksi työssä hyödynnetään skenaariosuunnittelumenetelmää tulevaisuuden langattomiin lähiverkkoihin liittyvien epävarmuuksien analysointiin ja rajaamiseen. Menetelmää ehdotetaan yleisemmällä tasolla käytettäväksi teknis-taloudellisen mallintamisen tukena analysoitavien teknologia- ja toimiala-arkkitehtuurien määrittelyssä ja valinnassa.
Description
Supervising professor
Hämmäinen, Heikki, Prof.
Thesis advisor
Hämmäinen, Heikki, Prof.
Keywords
techno-economic modelling, mobile, wireless, industry architecture, teknis-taloudellinen mallintaminen, mobiili, langaton, toimiala-arkkitehtuuri
Other note
Parts
  • [Publication 1]: T. Smura, A. Kiiski and H. Hämmäinen, Virtual operators in the mobile industry: A techno-economic analysis, Netnomics, vol. 8, no. 1-2, pp. 25-48, 2007.
  • [Publication 2]: E. Kivisaari, T. Autio, T. Smura and H. Hämmäinen, Operator Roles in Mobile Broadcast, Nordic and Baltic Journal of Information and Communication Technologies, vol. 2, no. 1, pp. 48-60, 2008.
  • [Publication 3]: T. Smura, H. Hämmäinen, T. Rokkas and D. Katsianis, Techno-economic analysis of fixed WiMAX networks, in Mobile WiMAX - Toward Broadband Wireless Metropolitan Area Networks, New York: Auerbach Publications, 2008.
  • [Publication 4]: T. Smura, A. Kivi and J. Töyli, A Framework for Analyzing the Usage of Mobile Services, INFO - The journal of policy, regulation and strategy for telecommunications, information and media, vol. 11, no. 4, pp. 53-67, 2009.
  • [Publication 5]: T. Smura and A. Sorri, Future Scenarios for Local Area Access: Industry Structure and Access Fragmentation, in Proceedings of the Eighth International Conference on Mobile Business (ICMB 2009), Dalian, China, June 27-28, 2009.
  • [Publication 6]: T. Smura, A. Kivi and J. Töyli, Mobile Data Services in Finland: Usage of Networks, Devices, Applications, and Content, International Journal of Electronic Business, vol. 9, no. 1/2, pp. 138-157, 2011.
  • [Publication 7]: A. Kivi, T. Smura and J. Töyli, Technology product evolution and the diffusion of new product features, Technological Forecasting and Social Change, vol. 79, no. 1, pp. 107-126, 2012.
Citation