基于仿真的5G移动市场需求预测研究

⃝可在www.sciencedirect.com上在线获取ScienceDirectICTExpress 6（2020）109www.elsevier.com/locate/icte基于仿真的5G移动应用预测杰·H张雅，胜嘉。园ba技术政策研究部，电子和电信研究所（ETRI），大田34129，韩国b韩国大田34129电子和电信研究所无线电卫星研究部接收日期：2019年7月30日;接受日期：2019年在线预订2019年摘要韩国于2019年4月3日推出了世界上第一个全国性的5G移动服务，并在推出最新无线技术的竞争中脱颖而出。有必要对新的移动市场进行初步估计，以利用其巨大的机会。这该研究提出了一种基于系统动力学的客户采用模型，结合基于代理的模型，以更好地了解5G服务的演变，同时考虑到三种替代场景下的5G采用预测。最重要的结论是 在引入阶段，5G的采用曲线比4G更快c2020年韩国通信与信息科学研究所（KICS）。出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：5G采用;系统动力学;预测1. 介绍全球首个移动5G商用服务于2019年4月3日在韩国推出。许多行业利益相关者和分析师正在考虑从4G到5G网络的迁移，这是一场深刻的技术变革，将重塑宽带市场。5G服务尚未成熟，因此很难确定其未来前景。然而，有必要对新的移动市场进行初步估计，以利用其巨大的机会，并找到有助于建立基于这种需求预测的战略政策的方法。 过去，即使在4G中进行需求预测，由于韩国由于4G技术开发的推进、积极的网络投资和高服务采用率而记录了快速的市场增长率，因此预测精度较低。因此，在频谱规划、过度竞争、网络管理和电信政策等方面都出现了许多困难。本研究的目的是评估新技术服务采用5G移动。重点是系统动力学∗通讯地址：韩国大田市有城区佳静路218号电子通信研究院（ETRI），邮编：34129。电子邮件地址：sapaha@etri.re.kr（J.H.Jahng），seungkp@etri.re.kr（S.K.Park）。同行评审由韩国通信和信息科学研究所（KICS）负责https://doi.org/10.1016/j.icte.2019.10.002（SD）与基于Agent的模型（ABM）相结合。基于宏观的可持续发展范式建议从总量和反馈回路的角度进行思考。基于微观的ABM从可能相互作用的各个对象的角度描述系统。这种基于多方法的组合模型可用于复杂问题，因为它可以同时利用SD和ABM。一般说来，ABM方法比SD方法能捕捉到更多的真实现象。在被建模的系统中包含活动对象（人、车辆或产品等）。时间、事件顺序或其他类型的个体行为。特别是在口碑（WOM）和营销的情况下，ABM在支持从库存和流程图的部分迁移以及开发代理行为方面更有效。在底层，代理人生活在一个环境中，其动态用SD术语描述本研究的第一步是收集移动客户和相关领域的市场随机数据。在了解了它们的特点后，我们选择了适合模型的分析工具。在第二步中，使用来自类似4G的相关统计数据的影响变量和基于系统动力学的适当参数，开发了5G的客户采用模型。系统动力学一种方法和数学建模技术，用于研究复杂系统随时间的非线性行为[2]。第三步介绍了口碑营销和基于代理的概念模型。这是一种自下而上的宏观分析方法2405-9595/2020韩国通信和信息科学研究所（KICS）。出版社：Elsevier B.V.这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。110J.H. Jahng和S.K.园区/ICT Express 6（2020）109表15G扩散的提取因子普通组创新者组模仿者组4G人口创新系数5G的创新4G仿真系数5G仿真系数5G饱和营销效应口碑效应QoS效应覆盖效应资费效应通过对组成系统的各个参与者的行为进行建模来构建系统的结构。第四步是将移动生态系统的功能应用到模型中。模拟的主要类别是用三种备选方案进行的。最后一步得出实证分析的结果，并深入了解政策、采用扩散率和模型有效性之间的动态关系，以指导5G服务未来发展的市场策略。这项研究的结果也将有助于政府，行业，客户和社会的一般。2. 仿真模型开发2.1. 仿真模型概述本研究的基本理论框架是5G移动发展和技术创新的系统动力学扩散客户采用模型。系统动力学与Bass模型的混合形式网络中的扩散也被开发出来，其目的是捕捉社交网络内的复杂性如何影响产品和技术的采用[3]。Milling使用系统动力学[4]对扩散过程进行建模，Maier则使用系统动力学评估政策效果多代产品[5]。根据Sterman [6]和Baran [7]，Bass的基本扩散模型可以表示为系统动力学模型。该模型包括两个存量变量（潜在采用者和采用者）和一个流量变量（采用率）。采用率是由两个辅助变量之间的相互作用，即广告，这导致采用的创新群体，和口碑，这导致模仿采用的大多数。本研究的目的是为5G的采用开发一个合适的由于5G服务领域如此多样化，分析目标仅限于eMBB（增强型移动宽带），这是5G的主轴。这包括大多数增强型智能手机用户，也针对增强现实（AR）和虚拟现实（VR）等新技术的使用。新技术和服务将受到覆盖、营销和创新的影响，这些因素考虑到了之前4G的不可预见的影响。确定研究范围为了确保模型易于处理，我们做了以下几个简化假设：图1.一、 实施5G 客户采用模型。(1) 发射时间和饱和度等重要变量是根据场景设置的，(2) 采用统计学方法，根据工艺特点确定一些输入变量，(3) 其他变量是从合理的假设中推断出来的，以建立模型。5G的采用是一个庞大的复杂系统，因为系统可以分解为更小的子系统，这些子系统在不同的层面上相互连接。口碑和营销的一些模型已经发展成为一个集成的ABM-SD模型的内部结构2.2. 现有4G服务在韩国，4G服务于2011年推出，截至2019年3月，4G用户数量为5630万[8]。特别是，其竞争力在早期通过网络扩展、载波聚合、频谱效率提高以及应对用户数量和数据流量激增的额外频谱分配而提高。4G用户的实际增长可以用几年的统计数据来估计。从执行普通最小二乘法（OLS）获得的结果显示，2011年9月至2019年3月的91个月的创新系数为0.0164013，而模仿系数为0.0267025。5G客户扩散因素可以使用5G与4G相比的相对值来提取。这些被用作5G需求预测模拟建模的扩散系数。2.3. 提取和设计因素各种因素导致了移动用户数量的增加：政策、营销、设备、价格和社会文化方面。这些因素通过检查先前的研究与5G服务市场的反馈结构相结合，以构建仿真模型。每一项都将详细审查，如下所述。====J.H. Jahng和S.K. 园区/ICT Express 6（2020）109-112111最重要的参数是5G的启动时间和饱和度。首先，5G的推出时间定在2019年4月。第二，饱和度是根据2030年估计的52，941，342人口来考虑的[9]。基于这些政策决定，表1总结了影响5G扩散的因素。在这里，5G的扩散系数受4G的扩散系数以及覆盖、QoS、营销、口碑和资费等相关变量的影响。换句话说，估计5G与4G相比的相对参数，并将结果替换为扩散系数。2.4. 仿真模型开发表2图二、 调整潜在采用者的预测结果。基于系统动力学的扩散模型构建了顾客采纳模型， 创建一个因果循环图的基本组成部分和它们的相互作用。因果循环图是一种直观的方法来显示系统的结构和行为。这些 相 关 变 量 影 响 着 5G 用 户 的 数 量 。 这 是 通 过 使 用AnyLogic 8.4软件来实现的，该软件使用户能够捕获社会系统的复杂性。图图1说明了5G客户采用模型，其中包括新用户和累积用户，并用于模拟几种场景下的市场差异。存量用正方形表示，流量用带阀门的双箭头表示。动态变量表示为空心圆，而参数表示为带有两条黑线的圆。箭头指示变量之间的依赖关系。潜在采用者的数量随着他们采用创新而下降。收养将人们从潜在的收养者转移到收养者的股票，从而积累收养。潜在采用者的初始数量由总人口给出。采用来自创新和模仿采用者。‘Dmnl’ is a dimensionless variable, that iswithout unit2.5. 公式和数据创新需求受潜在采用者和5G创新系数的影响，创新系数由覆盖率、4G创新系数、QoS和市场营销等组成;模仿需求受潜在采用者和5G模仿系数的影响，模仿系数由4G模仿系数、5G口碑、5G资费和QoS等组成。共同输入选项补偿发射月适用于双方。建立模型所需的公式和变量类型见表2。这些方程类似于“创新型流量”和“模仿型流量”，用于描述可以累积的变量（存量）及其增加和/或减少（流量）。股票不断改变其价值随着时间的推移，并产生信息的所有决策和行动的传入和传出的流量。流量是直接改变股票价值的因素。动态变量如模型的公式。可变创新运营商时间（）LaunchingOf5G？0：潜在的创新者 * 5G的创新系数5G创新系数覆盖效应 * 4G创新系数 * QoS效应 * 营销效应5G时代的模拟发射机？0：潜在的竞争者* 5G导抗系数 * 5G增益/5G饱和度5G仿真系数4G仿真系数 *5G WOMOf * 5G资费 * QoS效果3. 结果和讨论3.1. 情景定义情景分析是通过考虑替代的可能结果来分析决策和未来事件的过程[10]。在本研究中，模型中使用了各种情景，为不同的参数提供了几种备选的未来结果。这些情景并不依赖于确切的数据，而是依赖于合理的估计或样本数据，以突出可能的结果以及模型如何工作。如上所述，重要的政策决定是5G在潜在采用者中的推出时间和饱和度。至于推出时间，定于2019年4月，以确保设备和智能手机设备的充足供应。对于5G在潜在采用者中的饱和度，应考虑5G的技术特性。提供5G eMBB服务将集中在城市地区的热点地区。此外，它需要在早期阶段与现有的4G网络共存。因此，5G eMBB用户的最大数量不会超过市场成熟时估计人口的100%。从城市和农村地区、年龄分布和估计人口等方面对人口结构进行了统计分析。根据韩国统计信息服务（KOSIS），10至69岁的人口约占人口的75%，10至74岁的人口约占82.5%，农村人口约占90%[9]。5G eMBB服务将集中在城市地区的热点地区，除农村人口外，韩国人口比例为90%;因此，潜在用户是±112J.H. Jahng和S.K.园区/ICT Express 6（2020）109表3模拟场景的定义。变量名称场景定义发射月份四月20195G饱和潜力750（估计人口的75.0%。在2030年）潜力825（估计人口的（2030年）潜在900人（占估计人口的（2030年）5G服务。因此，根据2030年的人口估计，5G的饱和度可以分为三种情况，即潜在的750，825和900表3总结了这些设想方案。3.2. 仿真结果本节介绍了三种替代方案下的5G采用预测，推出月份定为2019年4月潜在采用者的调整结果如图2所示，该图显示了在引入5G服务后的前81个月内，潜在825场景的差异为9%。到2025年底，零售商预测分别为3710万，4090万和4460万将实际5G服务商用后的时间序列观察结果与预测的5G结果进行比较，以进行实证分析。第二个月后，5月达到784，215用户，略高于预测的9万。此外，在统计数据中，5G在引入阶段的采用曲线比4G更快。商用后，4G在四个月后为696,404，但5G在两个月后达到784,2154. 总结发言移动通信随着技术的进步而不断发展，在经济增长和质量方面发挥着重要作用 生活随着移动行业向5G发展，世界，韩国将组成一个领导小组，5G商用。然而，未来的前景仍然模糊，对5G的需求预测也不确定。为了应对未来的不确定性，并支持合理有效的政策决策，本研究研究探讨了一种适用于5G服务需求的预测模型。在这项研究中，基于系统动力学和集成ABM-SD模型提出了一个客户采用模型，以研究5G的演进，并考虑到新客户对5GeMBB的采用。对Bass扩散模型进行了修正，以预测合理的假设和情景。最重要的结论是，实际5G用户略高于5G前期两个月的预测。此外，在统计学上，5G在引入阶段的采用曲线比4G更快。值得注意的是，这只是前几个月的测试。有必要跟踪每个生长阶段的实际和预测如果5G是如果支持现有应用的成本更高，并且网络覆盖范围部署在城市而不是农村地区，那么4G网络可以留在牛市中，直到过剩的容量和数据速率用完。该模型显示了三种替代场景下的5G采用预测。调整潜在采用者的情况是通过将潜在用户的饱和度与2030年的估计人口相比分为75. 0%、82. 5%和90. 0%进行的。发射时间定为2019年4月。采用者的预测与相应的场景进行了比较。本研究在不同层面上做出了贡献。首先是开发具有系统动力学的改进Bass扩散模型，以便为5G的采用采取积极和预测性的步骤。该机制利用扩散系数随时间变化的动态值，这与社会网络中其他反馈回路不同。第二，针对多种可能性情景的替代方法的发展可以与未来的不同可能性进行比较。最后，开发的模型可以用于类似的模型，以支持未来类似系统的政策决策，例如，在新技术中，如自动驾驶汽车和物联网（IoT），这是5G的专业服务。在需要理解动态复杂性的不同阶段，将遇到模型构建的迭代过程。竞合利益作者声明，本文中不存在利益冲突。致谢这项工作得到了韩国MSIT/IITP ICT研发计划的[2017-0-00109-003，发展频率分析技术促进无线电资源良性循环]。引用[1] OECD，WP-CISP 5G扩展纲要，DSTI/cdep/CISP，2018。[2] AnyLogic，System dynamics，2018，可在http：//ww. 一个新的LOGIC。com/系统动力学。[3] K. 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