본 연구논문에서는 소비자의 서비스 품질에 따른 지불의사를 고려하여 음성/데이터 통합 이동통신서비스 제공업자의 수익을 극대화시키는 최적 가격을 결정하는 모델을 제시한다. 특히 고려되는 음성서비스 및 데이터서비스의 가격방식은 현재 우리나라 이동통신서비스의 회선요금제와 패킷요금제를 각각 적용한다. 이 모델은 소비자들이 핸드오프도중 발생하는 통화단절에 매우 민감하게 반응한다는 가정하에, 기지국이 무선채널을 할당함에 있어서 핸드오프 트래픽만이 독점사용할 수 있는 가드채널을 할당하는 방안을 고려하며, 더불어 서비스제공업자가 통화단절율의 서비스 품질을 소비자군에게 보장하는 경우를 고려한다. 궁극적으로 이 모델은 단기적으로 가격전략 및 무선채널 할당정책에 의존하여 서비스 품질을 개선$.$보장할 수 있는 방안을 제시하며, 그 결과 시스템자원의 확충없이는 수익과 서비스 품질의 개선$.$보장간에 상충관계가 존재함을 보여준다.
본 연구논문에서는 소비자의 서비스 품질에 따른 지불의사를 고려하여 음성/데이터 통합 이동통신서비스 제공업자의 수익을 극대화시키는 최적 가격을 결정하는 모델을 제시한다. 특히 고려되는 음성서비스 및 데이터서비스의 가격방식은 현재 우리나라 이동통신서비스의 회선요금제와 패킷요금제를 각각 적용한다. 이 모델은 소비자들이 핸드오프도중 발생하는 통화단절에 매우 민감하게 반응한다는 가정하에, 기지국이 무선채널을 할당함에 있어서 핸드오프 트래픽만이 독점사용할 수 있는 가드채널을 할당하는 방안을 고려하며, 더불어 서비스제공업자가 통화단절율의 서비스 품질을 소비자군에게 보장하는 경우를 고려한다. 궁극적으로 이 모델은 단기적으로 가격전략 및 무선채널 할당정책에 의존하여 서비스 품질을 개선$.$보장할 수 있는 방안을 제시하며, 그 결과 시스템자원의 확충없이는 수익과 서비스 품질의 개선$.$보장간에 상충관계가 존재함을 보여준다.
This paper presents a pricing model for maximizing a service provider's profit, taking into account consumers' quality-of-service dependent willingness to pay, in integrated voice/data mobile services. For the voice and the data services, time-sensitive pricing and volume-sensitive pricing mechanism...
This paper presents a pricing model for maximizing a service provider's profit, taking into account consumers' quality-of-service dependent willingness to pay, in integrated voice/data mobile services. For the voice and the data services, time-sensitive pricing and volume-sensitive pricing mechanism will be applied, respectively, as in the case of Korea's mobile service market. Assuming that consumers are very sensitive to call interruption during handoff moments, the model presented here considers reserving guard channels exclusively for handoff traffic, in the process of frequency channels allocation, as well as guaranteeing consumers quality of service regarding call interruption rate. Ultimately, this model proposes a means to guarantee the quality of service in the short term, through pricing strategies as well as channel allocation policies, and the simulation results show that without expanding system resources, there exists a trade-off between profit and quality-of-service guarantee.
This paper presents a pricing model for maximizing a service provider's profit, taking into account consumers' quality-of-service dependent willingness to pay, in integrated voice/data mobile services. For the voice and the data services, time-sensitive pricing and volume-sensitive pricing mechanism will be applied, respectively, as in the case of Korea's mobile service market. Assuming that consumers are very sensitive to call interruption during handoff moments, the model presented here considers reserving guard channels exclusively for handoff traffic, in the process of frequency channels allocation, as well as guaranteeing consumers quality of service regarding call interruption rate. Ultimately, this model proposes a means to guarantee the quality of service in the short term, through pricing strategies as well as channel allocation policies, and the simulation results show that without expanding system resources, there exists a trade-off between profit and quality-of-service guarantee.
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문제 정의
음성트래픽의 현재 상태가 (为"如)일 경우, 패킷의 정상상태확률 P(初)를 구해보도록 하자. 여기서 &는 현재 시스템(무선채널과 버퍼 모두 포함) 에서처리중인 패킷의 수를 나타낸다.
다음은 가격전략과 더불어 무선채널 할당정책의 유동성을 통해 서비스 품질을 보장하는 경우를 살펴보도록 하자. 즉 주어진 서비스 품질을 보장하는 최적의 가격벡터 및 최적의 무선채널 할당정책을 찾는 것이 목적이다.
따라서 제시된 단기적 서비스 품질 개선 . 보장방안 이외에, 본 연구논문에서는 다루고 있지 않지만 투자를 통한 새로운 시스템자원의 확충을 통해 서비스 품질 및 수익을 동시에 개선할 수 있는 방안을 고려해 볼 수 있을 것이다.
특히 한정된 주파수 자원하의 서비스 수요 증가는 한 기지국(①ase Station)이 관할하는 서비스 영역인 셀 (Cell)의 크기를 점점 작게함으로써 그만큼 핸드오프 되는 트래픽의 비율이 증가하게 된다. 따라서 한셀내에서 음성서비스 트래픽을 처리함에 있어서, 새로 발생하는 신규 음성트래픽보다 핸드오프되어 진입하는 음성트래픽에 우선권을 주는 기본적인 방법으로 , 가드채널 예약방식 (Guard Channel Reservation Scheme)'°] 연구되어 왔다 가드 채널 예약방식은 핸드오프 음성트래픽만이 독점적으로 사용할 수 있는 무선채널들을 할당하여 핸드오프도 중의 통화단절율을 감소시 킴으로써 소비자들의 만족도 저하를 방지하고자 하는데 목적이 있다. 한편 데이터서비스의 경우는, 실시간 처리를 필요로하지 않는 대부분의 경우 대기버퍼를 사용하여 위와 같은 핸드오프 문제를 어느 정도 해결할 수 있다.
즉 유휴음성채널 활용방식에 의해 음성트래픽의 양에 따라 데이터트래픽에 할당될 수 있는 채널의 수가 변화하기 때문이다. 본 연구논문에서는 QoS』의 근사해를 구하기 위한 수학적 분석 방법을 제시하기로 한다. 1°).
본 연구논문에서는 소비자의 서비스 품질에 따른지불의사를 고려하여 이동통신사업자의 수익을 극대화시키는 최적의 가격을 결정하는 모델을 제시하였다. 특히 고려되는 음성서비스 및 데이터 서비스의 가격방식은 현재 우리나라 이동통신서비스의 회선 요금제와 패킷요금제를 각각 적용하였다.
가격측면을 연구한 논문은 극히 드물다. 본 연구논문은 기존에 각기 독립적으로 수행되어져 온 이동통신 시스템 측면의 성능분석모델과 이동통신 서비스 측면의 소비자분석모델에 관한 연구를 서로 결힙/연계하여 가격을 매개로한 상호작용을 분석한다는 점에서 의의가 있다. 특히 기존의 연구에서 다루어지지 않은 서비스 수요를 서비스 품질을 반영하는 소비자 지불의사를 기반으로 즉정하는 방법을 제시하며, 이를 통해 음성 및 데이터 서비스의 최적 가격을 결정하는 모델을 구축하는 것이 본 연구논문의 목적이다.
우선 TC의 이웃 셀들 중 하나인 NG을 고려해보자. NG 에서 핸드오프되어 이웃 셀들로 나가는 음성서비스 수요는 모두 R미。*扁이며, NC, 또한 TC를 포함한 6개의 셀들과 인접하고 있으므로, NCi으로부터 핸드오프되어 TC로 진입하는 음성서비스 수요는 , (*1 1/6) 『°*& ”'이다.
우선 가격전략에 의해 서비스 품질을 보장하는 경우를 살펴보도록 화자. 주어진 서비스 품질을 보장하는 최적의 가격벡터를 찾기위해, 최적화 문제의제약(22)를 다음과 같이 수정해야 한다.
우선 음성서비스의 회선요금 계산방식을 유도해보자. Ⅲ.
이제 'QoSk < K, 라는 서비스 품질의 구체적인 요건을 충족시켜야 하는 경우를 고려해 보자. 구체적인 예로, QoSw < 0.
이제 데이터서비스의 패킷요금 계산방식을 유도해 보자. Ⅲ.
장기적인 방안은 고려되지 않는다. 즉 이 모델은 시스템자원에 대한 새로운 투자없이도 단기적으로 서비스의 품질을 개선할 수 있는 방안을 제시해 준다.
하자. 즉 주어진 서비스 품질을 보장하는 최적의 가격벡터 및 최적의 무선채널 할당정책을 찾는 것이 목적이다. 그림 7은 가드채널수를 유동적으로 변화시킴과 동시에, 최적화 문제에서 제약식 (30)을 적용하였을 경우의 총수익의 변화를 보여주고 있다.
본 연구논문은 기존에 각기 독립적으로 수행되어져 온 이동통신 시스템 측면의 성능분석모델과 이동통신 서비스 측면의 소비자분석모델에 관한 연구를 서로 결힙/연계하여 가격을 매개로한 상호작용을 분석한다는 점에서 의의가 있다. 특히 기존의 연구에서 다루어지지 않은 서비스 수요를 서비스 품질을 반영하는 소비자 지불의사를 기반으로 즉정하는 방법을 제시하며, 이를 통해 음성 및 데이터 서비스의 최적 가격을 결정하는 모델을 구축하는 것이 본 연구논문의 목적이다.
가설 설정
. 고려되는 셀의 기지국시스템과 직접적으로 관련된 서비스 품질만을 고려하며, 기지국이외의 시스템2) 및 네트워크3)에 기인한 서비스 품질의 악화는 발생하지 않거나 소비자가 수용할 수 있는 범위 내에 있음을 가정한다.
. 고려되는 셀의 소비자군 크기및 구성원 특성(예: 소득, 기호 지불의사 등)이 단기적으로 변화하지 않는다고 가정한다. 수익 및 서비스 품질의 변화는 가격전략과 기지국내 무선채널 할당정책에 의해서만 가능하며, 셀 분할을 통한 새로운 기지국의 확충을 통해 수요의 증가를 흡수함으로써 수익 및 서비스 품질을 개선할 수 있는 중.
. 모든 기지국의 셀들이 통계적으로 동질적인 (homogenous) 트래픽 특성을 갖는다는 가정하에, 본 연구논문의 모델은 한 기지국의 셀을 모델링한다.
. 소비자들이 이동통신서비스를 이용하기 위해서는 미리 사업자를 선정하여 가입하여야 한다. 따라서 어느 한 이동통신사업자가 현재의 수익을 극대화하기 위해 고려해야 하는 전체 소비자군은 자사 서비스에 사전 가입한 모든 가입자로 국한하여 정의될 수 있다.
반면에 NCi으로부터 TC로 핸드오프 되어 진입한 소비자와 관계된 패킷들은 TC의 버퍼로 새로 합류한다. TC와 나머지 이웃 셀들 (NC2~NCQ과의 관계도 마찬가지이므로 결국 TC로부터 핸드오프되어 나가는 패킷의 비율과 TC로 핸드오프 되어 진입하는 패킷의 비율이 같다는 가정하에, 한 셀내에서 처리해야 할 패킷의 수는 변화하지 않는다. 따라서 데이터서비스의 수요를 다음과 같이 산출할 수 있다
즉, a=G+C-(s+")' 이다. 또한 앞에서 버퍼의 크기가 패킷손실이 발생하지 않을 만큼 충분히 크다고 가정하였으므로 이론상 큐의 길이를 8로 한다. 현재 패킷이 사용 가능한 총 채널수를 N이라고 할 때 다음과 같이 표시할 수 있다
제안 방법
가정흥!.에, 서비스제공업자가 통화단절율(QoS机) 만을 보장하는 경우에 국한하여 분석을 수행하기로 한다. 그림 5의 최적점(optimal point)에서의 서비스 품질 벡터는 다음과 같다.
궁극적으로 시스템 성능측정모델은, 제시된 무선 채널 할당정책 및 각 서비스의 수요를 기반으로 관련된 서비스 품질에 대한 정보를 제공해 준다. 본연구논문에서는 신규 음성서비스와 관련된 서비스 품질을 '접속실패율(blocking probability)'^ 핸드오프 음성서비스와 관련된 서비스 품질을 '통화단절율 (disconnecting probability)'로 국한한다.
제공해 준다. 시스템 성능측정모델은 음성 및 데이터 서비스에 대한 수요와 서비스제공업자의 무선 채널 할당정책을 기반으로 각 서비스의 품질 (Quality-of-Service or QoS)을 측정한다. 특히 음성서비스에 있어서 트래픽이 핸드오프되는 도중에 통화가 단절될 경우 서비스 품질에 심각한 영향을 미치므로 발생하는 신규 트래픽 수요와 핸드오프 트래픽 수요를 구분하여, 핸드오프 트래픽을 차별화하여 처리한다.
이 모델은 소비자들이 핸드오프도중 발생하는 통화단절에 매우 민감하게 반응한다는 가정하에, 기지국이 무선채널을 할당함에 있어서 핸드오프 트래픽만이 독점사용할 수 있는 가드채널을 할당하는 방안을 고려하였으며, 더불어 서비스제공업자가 통화단절율의 서비스 품질을 소비자군에게 보장하는 경우를 고려하였다. 결과적으로 통화단절율의 서비스 품질을 보장하기 위해 제시된 두 가지 방법의 결과를 비교해 보면, 가격전략에만 의존하는 방법보다 가격전략과 무선채널 할당정책을 조합한 방법이 가격의 하락 및 총수익의 상승효과를 가져다 줌으로써, 소비자와 사업자 모두에게 바람직한 결과임을 제시하고 있다.
최적 가격벡터를 찾는 알고리즘을 매서매티카 (Mathematical 프로그램화한 후 엑셀(Excel)에 연결하여 구현하였다. 그림 1의 루프회전에서 (21)~(26)의 연속된 값들이 모두 1/1000 이하”, 일 경우 균형상태에서 수렴한 것으로 간주하였다.
시스템 성능측정모델은 음성 및 데이터 서비스에 대한 수요와 서비스제공업자의 무선 채널 할당정책을 기반으로 각 서비스의 품질 (Quality-of-Service or QoS)을 측정한다. 특히 음성서비스에 있어서 트래픽이 핸드오프되는 도중에 통화가 단절될 경우 서비스 품질에 심각한 영향을 미치므로 발생하는 신규 트래픽 수요와 핸드오프 트래픽 수요를 구분하여, 핸드오프 트래픽을 차별화하여 처리한다. 반면에 데이터서비스 트래픽은 버퍼를 통하여 핸드오프 트래픽의 단절 가능성을 낮춤으로써, 신규 및 핸드오프 트래픽 수요를 구분하지 않는다.
성능/효과
결과적으로 통화단절율에 관한 서비스 품질을 보장하기 위해 제시된 두 가지 방법의 결과를 비교해보면, 가격전략과 무선채널 할당정책을 조합한 방법이 가격전략에만 의존하는 방법보다 가격의 하락 및 총수익의 상승효과를 가져다 줌으로써, 소비자와 사업자 모두에게 바람직한 결과임을 알 수 있다
고려하였다. 결과적으로 통화단절율의 서비스 품질을 보장하기 위해 제시된 두 가지 방법의 결과를 비교해 보면, 가격전략에만 의존하는 방법보다 가격전략과 무선채널 할당정책을 조합한 방법이 가격의 하락 및 총수익의 상승효과를 가져다 줌으로써, 소비자와 사업자 모두에게 바람직한 결과임을 제시하고 있다.
아래의 시뮬레이션에서, 창의 크기가 2인 적응적 예측모델을 적용하였으며, w = 0.5(가중치)를 사용하여 모두 고정점에 수렴할 수 있었다
후속연구
처리하고 있다. 같은 원리를 응용하여 핸드오프 되는 데이터 트래픽까지도 차별적으로 처리함으로써 실시간 데이터서비스에 보다 적합한 확장된 모델을 구축하는 것이 가능할 것이다.
수 있음을 제시하고 있다. 따라서 시간대별 수요변화의 요인을 이동성에만 국한할 경우, 표 2의 결과를 활용하여 시간대별 차등적 가격정책을 적용하는 것이 가능할 것이다.
보장방안 이외에, 본 연구논문에서는 다루고 있지 않지만 투자를 통한 새로운 시스템자원의 확충을 통해 서비스 품질 및 수익을 동시에 개선할 수 있는 방안을 고려해 볼 수 있을 것이다. 하지만 이러한 투자에 대한 의사결정은 중장기적 전략으로서 신중히고려되어져야 한다.
특히 고려되는 음성서비스 및 데이터 서비스의 가격방식은 현재 우리나라 이동통신서비스의 회선 요금제와 패킷요금제를 각각 적용하였다. 이 모델은 최적의 가격을 설정하기 위해서는, 소비자들의 서비스 품질에 대한 민감도를 파악한 후 수요를 측정하고, 이러한 수요가- 다시 서비스 품질에 미치는 영향을 파악하는 등, 보유하고 있는 시스템과 소비자군간의 상호작용에 대한 면밀한 분석이 선행되어야 함을 시사한다.
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