Contribución al modelado y al análisis mediante Teoría de Juegos de la competencia entre operadores móviles en escenarios con tecnología "small cell"

Abstract

The present doctoral thesis has been realized in accordance with the research line of Economy and Regulation in Telecommunications under the doctoral programme in Telecommunications of Universitat Politècnica de València. It has been developed on the basis of various research projects, especially the "Cooperation and Opportunity for Wireless Heterogeneous Networks Project" (TIN2010-21378-C02-02), which acted as my funding agent and the "S2EuNet-Security Project" . Mobile communications have undergone notable growth from their beginning up to the present day regarding devices and bandwidth available. Service providers have now to take the challenge of such increase. New technologies are being implemented to address the challenge and all of them belong to the world of mobile communications. This thesis will focus on the solutions provided by heterogeneous nets (HetNets) and, more speci¿cally, we will look at the Small Cells technology. It is starting to be widely deployed lately and allows for a visible increase in network capacity and a resulting enhancement in availability and coverage on the user side. Abundant research has proved that the integration of these technologies within markets is technically feasible. A marketing model is however still necessary which is able to prove its economic viability. A business model was laid out where a provider sets out to deploy small cells technology and stands as an incumbent service provider. The Theory of Games was used for the analysis of such models as it allows an insight of the decisions in equilibrium when entering into a competition among themselves and try the decisions of users need to be predicted. In this way we will manage to know the effect of such decisions over the pro¿ts of all the agents in the model. A clear picture will be thus obtained of the advantages of the implementation of the new technology in the market as well as of its effects over the incumbent service providers. This thesis intends to be a contribution towards the implementation of new technologies in the market of mobile technologies through the analysis of the competence between new service providers of Small Cells and an incumbent service providers along with the behaviour of the users of mobile communications. The result show that: users get a better service, the SSP pro¿ts are guaranteed and the entrance of the SSP improves the user comfort and social welfare.

Esta tesis se ha creado en el marco de la línea de investigación de Economía y Regulación de las Telecomunicaciones del programa de doctorado de Telecomunicaciones de la Universitat Politècnica de València, y se ha desarrollado en diferentes proyectos de investigación, en especial, el proyecto de "Cooperación yOportunismo enRedesde Acceso Inalámbricas y Heterogéneas" (TIN2010-21378-C02-02) y el proyecto S2EuNet-Security (FP7PEOPLE-2009- IRSES, 247083). Desde sus inicios las comunicaciones móviles han experimentado un gran crecimiento, tanto de dispositivos móviles como de cantidad de ancho de banda demandado, lo que ha provocado que los proveedores se encuentren con el desafío de hacer frente a este crecimiento. Para ello, se están implementando diferentes técnicas y tecnologías que se integran con el modeloactualdecomunicacionesmóviles.Enestatesisnoscentraremosenla solución que aportan las redes heterogéneas, especialmente en la tecnología de Small cells que se desplegado rápidamente en los últimos años y permite incrementar la capacidad de la red, así como obtener mejor disponibilidad y cobertura para los usuarios, pero falta un modelo de negocio claro donde se muestre su viabilidad económica. En esta tesis se plantea un modelo de negocio para un proveedor de servicio que despliega small cells y que compite como el proveedor de servicios incumbente. Para el análisis de este modelo se ha utilizado la Teoría de Juegos la cual ha permitido conocer las decisiones en equilibrio que toman los proveedores de servicio cuando compiten entre sí, así como las decisiones en equilibrio de los usuarios; de esta manera se ha obtenido el efecto de estas decisiones sobre los bene¿cios de todos los agentes del modelo y se han identi¿cado las ventajas y los inconvenientes que tiene la implementación de una nueva tecnología en el mercado. Esta tesis pretende ser una contribución al estudio de implementación de nuevas tecnologías en el mercado de comunicaciones móviles, más concretamente planteando modelos económicos que estudien su viabilidad a través del análisis de la competencia entre un nuevo proveedor se servicio de Small cells y el proveedor de servicio existente, y el comportamiento de los usuarios de comunicaciones móviles. Los resultados obtenidos muestran que los usuarios obtienen una mejor utilidad , el SSP siempre tiene unos bene¿cios garantizados, el MSP se ve obligado a competir y sus bene¿cios se ven perjudicados, además que la entrada del SSP mejora el bienestar de los usuarios y el bienestar social.

Aquesta tesi s'ha creat en el marc de la línia de recerca d'Economia i Regulació de les Telecomunicacions del programa de doctorat de Telecomunicacions de la Universitat Politècnica de València, i s'ha desenvolupat en diferents projectes de recerca, especialment, el projecte de Çooperació i Oportunisme en Xarxes d'Accés Sense ¿ls i Heterogènies"(TIN2010-21378-C02-02) i el projecte S2EuNet-Security (FP7PEOPLE-2009- IRSES, 247083). Des dels seus inicis les comunicacions mòbils han experimentat un gran creixement, tant de dispositius mòbils com de quantitat d'amplada de banda demandada, la qual cosa ha provocat que els proveïdors es troben amb el desa¿amentdeferfrontaaquestcreixement.Peraaixò,s'estanimplementant diferents tècniques i tecnologies que s'integren amb el model actual de comunicacions mòbils. En aquesta tesi ens centrarem en la solució que aporten les xarxes heterogènies, especialment a la tecnologia de Small cells que s'ha desplegat ràpidament en els últims anys i permet incrementar la capacitat de la xarxa, així com obtenir millor disponibilitat i cobertura per als usuaris, però falta un model de negoci clar on es mostre la seua viabilitat econòmica. En aquesta tesi es planteja un model de negoci per a un proveïdor de servei que desplega Small cells i que competeix com el proveïdor de serveis incumbent. Per a l'anàlisi d'aquest model s'ha utilitzat la Teoria de Jocs la qual ha permès conéixer les decisions en equilibri que prenen els proveïdors de servei quan competeixen entre si, així com les decisions en equilibri dels usuaris; d'aquesta manera s'ha obtingut l'efecte d'aquestes decisions sobre els bene¿cis de tots els agents del model i s'han identi¿cat els avantatges i els inconvenients que té la implementació d'una nova tecnologia al mercat. Aquesta tesi pretén ser una contribució a l'estudi d'implementació de noves tecnologies al mercat de comunicacions mòbils, més concretament plantejant models econòmics que estudien la seua viabilitat a través de l'anàlisi de la competència entre un nou proveïdor se servei de Small cells i el proveïdor de servei existent, i el comportament dels usuaris de comunicacions mòbils. Els resultats obtinguts mostren que els usuaris obtenen una millor utilitat, el SSP sempre té uns bene¿cis garantits, el MSP es veu obligat a competir i els seus bene¿cis es veuen perjudicats, a més que l'entrada del SSP millora el benestar dels usuaris i el benestar social.