Vom 17.-19. September 2019 findet in Leeds die 16. "International Conference on the Economics of Grids, Clouds, Systems and Services - GECON" statt (http://2019.gecon-conference.org). Dort konnten die Ergebnisse der entwickelten Simulation (s. Blogbeitrag 29.05.) erfolgreich platziert werden. 

Simulationsstudie

Mit Hilfe der Simulation konnte am Beispiel eines kleinen Mobilfunk-Modellszenarios untersucht werden, inwieweit Funkspektrum überhaupt "vollständig" genutzt werden kann, und wie sich diese Ausnutzung ändert, wenn Störungen durch eine parallele Nutzung desselben Frequenzbandes zunehmen. Insbesondere wurde untersucht, inwieweit die Systemkapazität primärer Nutzer beeinträchtigt wird - und wie dies kompensiert werden kann.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass Funkfrequenzen nur dann optimal ausgenutzt werden, wenn sie "knapp" sind, d.h. nicht alle Nutzer vollständig bedient werden. Dies betrifft insbesondere diejenigen am Zellenrand. Stehen mehr Frequenzen zur Verfügung, werden zwar alle Teilnehmer besser versorgt, aber es entstehen auch "Überkapazitäten", d.h. wo Nutzer - über ihren aktuellen Bedarf hinaus - besser versorgt werden könnten. Das entwickelte Modell sowie der angewendete Algorithmus erlauben eine Berechnung der Spektrum-Ausnutzung (Effizienz).

Erlaubt man nun die parallele Nutzung von Funkfrequenzen durch andere Systeme (modelliert durch Vorgabe zulässiger Höchstwerte für die Übertragungsleistung sekundärer Systeme), so wird das primäre System beeinträchtigt. Hier konnte durch einen Vergleich gezeigt werden, inwieweit solche Störungen durch zusätzliches Spektrum (des primären Nutzers) kompensiert werden können. Letzteres könnte dazu genutzt werden, durch Zulassung eines "geeigneten" Maßes an Interferenz, die Ausnutzung vorhandener Frequenzen zu verbessern und gleichzeitig die Qualitätsanforderungen des primären Systems nicht zu unterschreiten. Dies stellt gleichzeitig einen Ansatzpunkt für interferenzbasierte Sub-Lizenzen dar, bei denen sich primäre und sekundäre Nutzer auf das Maß tolerierbarer Störungen einigen (Pluralistic Licensing).

Ob diese Einigung in Form einer bilateralen Verhandlung zwischen primären und sekundären Nutzer erzielt wird (und z.B. Transferzahlung des Sekundärnutzers) oder vorab in den Lizenzbedingungen des primären Nutzers  festgelegt wird (geringere Frequenznutzungsgebühren des primären Nutzers), ist prinzipiell der Gestaltung des Regulators überlassen.

Ein besonderes Merkmal der Simulation ist es, dass die Auswirkungen auf einzelne Nutzer bestimmt werden können, was die Möglichkeiten der Untersuchung verbessert: Exemplarisch wurde gezeigt, wie sich die Anzahl von verfügbaren Funkkanälen auf die Verteilung des Versorgungsgrades über die Nutzer auswirkt, z.B. ab wann alle Nutzer mindestens einen bestimmten Prozentsatz ihres Bedarfs erreichen.

Ausblick

Aktuell ist die Simulation auf wenige Nachfrager (Nutzer) beschränkt, was der Komplexität des Optimierungsproblems geschuldet ist. Daher wird eine Optimierung des Algorithmus gegenwärtig durchgeführt. Ebenso ist das Modell dahingehend erweitert worden, dass nun mehrere primäre Netzwerke modelliert werden können, die einen Teil des Spektrums konkurrierend gemeinsam nutzen. Entsprechende Simulationen werden zurzeit entwickelt und bilden eine abschließende Untersuchung im Rahmen der Dissertation.

Hinweis

Die Ergebnisse (insbesondere Code) werden nach der erstmaligen Veröffentlichung im Rahmen der GECON auf GitHub zur Verfügung gestellt.