中国移动3G与2G协调发展的系统动力学分析

中山大学研究生学刊 (社会科学版) 第 28卷第 1期 JOURNAL OF THE GRADUATES VOL．28 Nol 2007 SUN YAT—SEN UNIVERSITY (SOCIAL SCIENCES) 2007 中国移动 3 G与 2G协调发展的 系统动力学 李顺吉 ，刘冠甲 (1．中山大学管理学院，广州510275；2．北京邮电大学经济管理学院，北京 100876) 内容摘要：3G牌照一旦发放，在未来几年内，中国移动将面临着同时运营两 张移动网络的问题。对中国移动来讲，在3G与2G即将共存的过渡时期，协 调 2G和3G的发展，合理配置有限的资源，确定对3G的投资规模具有十分重 要的意义。 系统动力学的理论和建模方法是本文研究的基础，2G与3G的协调发展是 本文研究的主要对象。2G与 3G的协调发展体现在 2G与 3G的网络规模、用 户数和年利润等方面。本文对各个子系统进行 了具体分析，建立了因果关系图 及流图，并建立了一系列的系统动力学方程。借助对模型仿真结果的初步分 析，进一步阐明了各个要素之间的关系。通过对外生变量不断的调整。实现了 对仿真模型的控制，最后，我们得 出了较好的仿真结果。 关键词：网络容量；2G；3G；系统动力学；Vensim 一 、 研究背景 目前，3G已成为 IrI’界的焦点话题。我国3G技术 (TD--SCDMA)的检测已进入到 最后的阶段。这正预示着 3G牌照不久将要被发放。3G牌照的发放将给中国移动带来巨 大的机遇与挑战。 由于基于2G网络主要开展的是话音业务，数据业务由于传输速率等原因无法满足 一 些用户的需求。而基于3G网络的业务正好可以弥补其不足。当 3G网络建成并正式 投入商用时，许多新的数据业务如：视频电话，无线点播，互动游戏，移动商务等业务 将逐步成为新的主体经营业务，在此基础上，还可以将多种业务捆绑成套餐的形式。在 3G与 2G共存的过渡时期，3G业务的推广肯定会带来用户数的增加，以及 3G与 2G业 收稿 日期 ：2007—03—10 作者简介：李顺吉 系中山大学管理 学院 06级企业管理专业硕士研 究生。Email：shunjili@ gmail．corn； 刘冠甲系北京邮电大学经济管理学院管理科学与系通信管理与电子商务方向硕 士研究生，Email：kingjackliu@gmail．corn。 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与 2G协调发展的系统动力学分析 务总量的增加，这可能将给中国移动带来高额利润。⋯ 与此同时，3G又将会影响2G网络的发展。_2 首先，3G在运营前期，需要耗费巨大 成本用于购买设备，构建网络和网络维护等。在资源有限的前提下，这势必会减少对 2G的投入，影响2G的服务质量，从而造成 2G用户流失。部分用户会转移到 3G业务 上，其余部分会流向别的运营商继续使用 2G业务，这将会导致 2G营业收入的下降， 削弱 2G的竞争力。其次，3G业务的推出将会吸引部分 自身的 2G用户，造成 2G业务 量的下降，影响2G业务的发展。 可以预知：3G的发展将会呈现出不断增强的上升态势。 与此同时，2G的发展将 会逐渐下滑，直到完全被 3G取代。在 3G与 2G即将共存的过渡时期，合理配置有限的 资源，正确处理 2G和3G在用户数和年利润上的协调发展，已成为中国移动亟待解决 的问题。这也将是本文研究的重点。 二、模型的建立 (一)建模的目的，意义与实现的思想方法 1．建立该模型的目的： 通过系统仿真的方法，首先预测未来十年2G、3G发展的状况；其次，得到在2G 和 3G投资额不同的情况下，对 2G和3G网络规模，用户数和 2G、3G平滑过渡时期总 利润的影响情况，并通过系统控制，找到 2G和 3G最佳的年投资额，使中国移动湖南 省在平滑过渡时期总利润最理想。由于 3G语音业务在 3G业务中短期内占有较大的一 部分，而且对2G业务具有很强的替代性，所以，最后本文也将研究3G语音资费对2G、 3G网络建设的影响。 2．意义： A．在理论上，将系统动力学应用到电信业，可以对这类发展中的问题进行系统性 和动态性的分析。同时加强了自身理论知识的应用能力。 B．采用系统仿真模拟的方法得到的结果，可以作为一种预测，为中国移动湖南省 公司提供一种新的参考依据。 C．通过系统控制，最后得出了3G与 2G年投资系数之比发生变化时，对 2G、3G 发展带来的不同影响，及得出了3G语音业务资费对2G和 3G发展的影响。得出的结论 及建议可以为中国移动湖南省公司今后的发展决策提供参考。 3．实现的思想方法： 引进系统动力学的方法，以系统动力学为框架，综合其他定性、定量方法，通过分 析2G与3G这个系统的结构、影响因素及影响因素之间的相关性，建立起各要素相互 作用的结构模型，即动力学仿真模型，并对建立的模型进行运行和控制，预期从理论上 求出在平稳过渡时期 (假定未来十年)，3G不同的投资规模对中国移动的不同影响，投 入成本，业务量，用户数之间的相互作用以及这些要素对总利润的影响。 (二)边界确定与基本假设 1．本模型中，我们是以中国移动的湖南省公司作为分析主体的，假定该省在过渡 73 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o 0七年第一期 期内最关心的有两个问题：一是用户总数，二是过渡期内总利润的最大化。中国整个移 动电话通信产业作为系统的外部环境，在此不考虑全球电信市场对我国移动行业的影 响。 2．．基本假设： A．假定2006年底信息产业部发放3G运营牌照，中国移动是3G业务经营者之一。 B．由于目前该省的人均 GDP为 8500 年，l3 前两年均以 12．5％左右的速度增 长。_3 我们假设未来十年仍以此速度递增。 C．2006年湖南省人El为6600万，l3 每年人El净增加 50万左右，l3 变化较小。为了 处理的方便 ，我们假定该省人口固定在 6600万，且 2G新增用户数是该省总人口每年乘 以一定的迁移率得到。 D．我们假定月收入在 3千元以上的市民为 3G业务的潜在用户。根据该省统计资 料估算出2006年这样的市民有 8百万。_3 由于随着 3G潜在用户每年都有一部分成为 3G 业务用户，随着经济的发展，居民收入的增加，潜在用户有会不断的增加。在此我们假 设 3G业务潜在用户的年增加数等于年减少数。即：3G潜在用户数在未来十年仍为8百 万。 E．为了处理的简便，本文没考虑竞争对手的影响。 (三)模型中考虑的因素及其因果关系分析 1．整个因果关系图框架 ／ 到 姗 户数 加Gfl cJ~A 嬲 ⋯ 丽 ／ l 入额 年总收入 维持对2G用户的 吸引 一 业务收入 l l 业务收入 l_ ．—— —一 ．．．．．．．．．．．．．．．．_-J L．．．．．．．．． ．．．．．．．．．--J ／ 2G用户不断 ／ 向3G用户迁 ／ 、 移 ／ 本图为中国移动湖南省公司在 3G牌照发放后，考虑3G和2G协调平衡发展时的系 统模型的简化图。在此处先通过上图来说明本文的因果关系图的思路。建立的模型主要 包括两个大的子系统，分别是 3G子系统和2G子系统。从系统的开始运行时间2007年 起，以2006年的年总收入来决定 2007年的年投入额，⋯这部分的投资将分为两个部分， 一 部分是 2G投资，另一部分是3G投资。年投入总额中分配给2G和 3G的比例将是本 文考虑的重点。本模型将通过调节此系数来观察其对系统的影响。 74 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与2G协调发展的系统动力学分析 在2G部分，2G业务的发展已经接近成熟，但市场没有饱和，2G用户数在一段时 间内依然会增加。然而，由于 3G业务吸引度的增加，用户购买力的增强，已有的2G 用户会逐渐向3G用户迁移。一段时间以后，新的手机潜在用户购买者会倾向于购买 3G 手机，使用3G业务。我们预计，在 3G牌照发放几年之后，2G用户数量会一直减少。 2G年通信收入随着用户数的变化在开始的几年会有小幅的增长然后逐年下跌。2G业务 收入占整个收入比重将越来越小。 在3G部分，由于3G是新的业务，因此年投入总额会向3G部分倾斜。 当3G年投 入增大时，3G网络质量提高，3G新业务研发，3G服务费用都将进一步增大，这样 3G 业务对于用户的吸引力更大，3G用户数也会大幅增长，尽管由于较低收入用户的逐渐 加入，ARPU值会有所下降，但是用户数快速地增加，依然会使 3G年通信业务收入逐 年迅速增大，将会导致年总收入也增大。_5 年总收入增大后，由于 3G部分还有大量的 需求，投入3G建设的资金将会更多，最后形成一个不断增强的反馈环。 2．因果关系图 C部分 由于我们关注的主要指标之一是 3G年利润，在此我们将它作为讨论的对象。 提高 3G年利润的因素是 3G年收入。3G年收入越大，利润越大。3G年收入由3G 用户所使用的总的业务量和业务资费所决定的 (这里的业务量包括语音业务量和数据业 务量)。 降低 3G年利润的因素有： 1．3G终端补贴。 初期为了吸引用户入网，运营商不得不推出大量的优惠，其中终端补贴无疑是 75 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 运营商在这部分投入中最大的一块。当然这也是吸引用户最有利的武器之一。为了讨论 方便 ，在这里假定运营商每年投在终端补贴这个比例是固定的。对于其他部分的投入也 有同样的假定。人均终端补贴 =年终端补贴总额／预计新增用户数。人均终端补贴通过 终端补贴因子影响到 3G吸引度。 2．3G业务研发费用。 在 3G部分，它的业务情况与2G业务情况有所区别，因为在3G部分，数据业务是 它的主要特色，在长期来看，数据业务收入在整个收入里所占的比重会越来越大，为了 吸引用户来使用数据业务，运营商必须投入很大资金来开发新的业务。新业务的研发直 接影响到3G新业务吸引因子。新业务吸引因子将直接影响到 3G吸引度。 3．3G其他成本支出。 这里的投入主要包括雇员工资，网络维护费用，促销费用以及其他的一些支出。由 于这一部分占有的比例不是特别大，所以加在一起考虑。这一部分的投入主要是影响到 3G用户的满意度。3G用户满意度对 3G吸引度也有很大的影响。 4．3G建网投入 。 网络的构建是整个 3G用户得以发展的基础，是最大也是最重要的一部分投资。所 以在网络的构建部分 ，要倍加谨慎 ，其中利润和现金流的回收是保证公司在以后的年度 能够继续追加投资的基础。在此，我们仅考虑利润这一部分。建网投入越大，在资产方 面，会使 3G固定资产增加，年折旧额加大，在网络能力方面，会使 3G网络容量增加。 3G建网投入越大，利润越小。 尽管上述四项抑制因素会使成本的开支增大，但是终端补贴，业务研发投入，其他 成本的投入，都会加强 3G的吸引度，而建网投入作为整个网络可以运行的基础，在这 里不考虑对3G吸引度的影响。3G吸引度增大，会提高2G用户迁移数和 3G用户新增 数，两者流人会使 3G用户数增大，这样使 3G总业务量增大，3G通信业务收入增加。 3．因果关系图_ 2G部分 76 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与 2G协调发展的系统动力学分析 在 2G部分，抑制 2G年利润的因素有： I．2G年建网投入。 2G建网投入会使2G网络容量扩大，但是在目前的情况下，2G网络容量还是比较 充裕的。预计 3G牌照发放以后，运营商对 2G网络建设方面的投入会急剧减少，网络 扩容的可能性不大。建网投入会使 2G网络容量增加，从而降低网络年均利用率 (2G年 话务量／2G网络容量)，相应的网络投入比例则会减少，这是一个负的反馈环。 2．2G维护费用。 由于 2G网络基本已经成熟，运营商很大部分的投入会是在维护方面，其 目的在于 维持 2G网络正常的运转以保证网络质量。维护方面的投资愈多，网络的可靠度越大， 2G业务用户满意因子越大，从而影响2G用户入网率。2G用户入网率增大会带来2G年 用户新增数的增加。 3．2G业务研发费用。 由于受2G网络的带宽的限制，在这个网络上开展广泛的数据业务比较困难，使得 业务研发投入较少，但它仍会增加 2G业务吸引度，从而提高2G用户入网率。 增加 2G年利润的因素：2G年收入。它由2G年话务量和 2G资费来决定 ，在此未 考虑 2G数据业务的收入是因为它在整个 2G收入里占的比重较小。2G年话务量由2G 用户数和每个 2G用户所使用 MOU值来决定的。网络可靠度和业务吸引度会增加 2G用 户入网率降低迁移率，从而增加2G用户数。MOU值主要受2G用户资费和人均GDP影 响。 【四)本模型的流图说明 I．3G流图部分 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 本子系统主要关注的变量是3G年利润和3G用户数。考虑到3G用户数是投入的递 增变量，不具有收敛性 ，从而以3G年利润为目标，则 3G年投入额必须限制在一定的 区间内以获得最大利润。故此处以3G年利润为中心讨论子流图。 3G年投入额分成 4部分，3G建网投入、3G终端补贴、3G业务研发费用和 3G其 它成本支出。这四部分投入与3G年利润负相关。 然而，投入的加大会提高 3G吸引度。3G吸引度的增大会使 3G新用户入网率提 高，同时使2G用户入网率减小，2G迁移率增大。3G年增加用户数随着3G新用户入网 率的增大而增大。由于人均通信支出的增加，通信支出因子也会使 3G新用户入网率和 2G迁移率变大。3G用户年增加数是 3G用户数的流人率，3G用户数作为前者的流位变 量，在此处不考虑用户的流出率。3G用户数作为一个极其重要的流位变量，它的增大 会使 3G语音业务总量和3G数据业务收入增大。影响3G语音业务总量的要素还有 3G 用户 MOU值，这一变量会随着 3G语音资费的下调而上升。3G语音资费和 3G语音业 务总量的乘积构成了3G语音业务收入。在数据业务部分，3G数据业务资费通过 3G数 据业务资费因子影响到3G数据业务 ARPU值，ARPU值和3G用户数的乘积为 3G数据 业务收入。最后，数据业务收入和语音业务收入汇总成为 3G年通信业务收入，在成本 一 定的情况下，这将会导致3G年利润增大。 可见，3G投入额的大小是有范围限制的，在一定范围里，才能使 3G利润达到最大 值。这个合适的投入额由子系统里的各种要素相互影响决定。 3G子系统主要包括以下三个反馈环： 反馈环之一： 年总收入一年投入总额—3G年投入额—3G终端补贴一人均补贴额一终端补贴因子 — 3G吸引度—3G新用户入网率—3G年新增用户_3G年用户增加数—3G用户数_3G 语音业务量—3G语音业务收入—3G年通信业务收入一年总收入 反馈环之二 ： 年总收入一年投入额_3G年投入额_3G业务研发费用—3G新业务吸引因子_3G 吸引度_3G新用户入网率_3G年新增用户—3G年用户增加数—3G用户数—3G语音业 务量—3G语音业务收入—3G年通信业务收入一年总收入 反馈环之三： 年总收入一年投入额—3G年投入额—3G其他成本支出—3G用户满意因子—3G吸 引度_3G新用户入网率—3G年新增用户_3G年用户增加数—3G用户数—3G语音业务 量—3G语音业务收入—3G年通信业务收入一年总收入 从流图中可以看出来，这3个反馈环都是增强性反馈环。在实际情况中，由于 3G 年投入额一直在增大，反馈环中间的各个变量一直在不断地增大。由于是在2G和 3G 的过渡时期，在这个时期里面，我们认为 3G尚未发展到成熟阶段，故可以不考虑负的 反馈环的制约情况。 2．2G流图部分 78 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与 2G协调发展的系统动力学分析 3G其它成本 盘出比例 3G其它 2G子流图依然围绕着 2G年利润来讨论。2G年投入额分为 2G建网投入部分，2G 维护费用和2G新业务研发费用等。2G建网投入这一部分基本上与 3G部分相同，在此 不论述。2G投人的另外一部分是 2G维护费用这部分，首先会对 2G网络损失率产生影 响，是负向关系。2G损失率和 2G网络容量这一流位变量一起决定 2G网络年损失量。 2G网络年损失量是2G网络容量的流出率。维护费用的另一部分会影响到网络可靠度， 两者正向相关，网络可靠度越好的话，2G业务满意因子越高，从而使 2G用户入网率变 大。影响2G用户满意度另外一个因素是 2G网络接通率，同样是正向相关。但 2G网络 接通率又被 2G网络利用率所影响。2G网络利用率越高，2G网络接通率越低。2G投人 的最后一部分是 2G新业务研发投入，研发投入越多，2G业务吸引度越大，会使 2G用 户人网率也越大。此外，3G子系统部分的 3G吸引度的增大也会使 2G用户入网率降 低。 类似于3G，2G投人的增加会使收入增加，从而利润可能增大。在 2G投入加大的 情况下，2G用户入网率会得提升；外部变量通信支出因子随着时间增大，同样会使 2G 用户入网率增大。在总人口这个外部环境变量一定的情况下，2G年用户增加数会增大。 它是流位变量2G用户数的流人率。2G迁移用户是 2G用户数的流出率。2G用户数越 大，2G年话务量也越大。在这里，2G年话务量还受到 2G用户 MOU值的影响，两者是 正向关系。2G用户 MOU值被 2G业务资费所制约，资费越高，2G用户 MOU值越少， 然而通信支出因子的增大会使 2G用户 MOU值增大。随着网络利用率 (年平均利用率) 的不断提高，扩容压力将不断增大，用于网络建设的费用也就随之增大。因此，它会使 2G网络建设投人比例增大。 79 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 2G子系统主要包括两个正反馈环和一个负反馈环： 反馈环之一 ： 2G用户数—2G年话务量—2G年通信业务收入一年总收入一年投入总额一2G年投 入额_2G新业务研发_2G业务吸引度_2G用户入网率_2G年用户增加数_2G用户 数。 这是一个正向反馈环路，在开始的几年里，由于2G用户数的增加，2G年通信业务 收入增加，引起年总收入，2G年投入的增加，故环中的变量一直在增长，但是后来 2G 用户数的减少，主要是由于2G迁移用户引起的，整个环中的变量都开始下降，且下降 的速度越来越快。 反馈环之二： 2G用户数—2G年话务量—2G年通信业务收入一年总收入一年投入总额—2G年投 入额一2G维护费用一网络可靠度—2G业务满意因子—2G用户入网率—2G年用户增加 数 G用户数。 由于环路是从 2G用户数开始，当2G用户数增加时，环中其他同向变量随其一起 增大，但是由于2G用户数还有一个流出率，就是 2G迁移用户，一旦 2G用户开始下 滑，其他同向变量就全都开始下降。 整个系统包含的反馈环是： 2G用户数_2G迁移用户_3G年用户增加数_3G用户数_3G语音业务量一3G语 音业务收入一3G年收入一年总收入一年投入额—2G年投入额—2G维护费用一网络可 靠度—2G业务满意因子—2G用户入网率—2G年用户增加数—2G用户数。 这是本系统最重要的一个反馈环，它反映了本系统最想揭示的系统内部的关系，就 是由于2G用户不断地向3G用户迁移，从而使 3G用户数不断地增加。相对于3G，2G 由于缺乏高速数据业务的承载能力，对用户的吸引力越来越小，2G用户入网率不断下 滑。2G用户增加数越来越少，同时 2G用户不断地向3G用户迁移，最后 2G用户全转 移到3G。但在本系统里，由于研究的时间在2G与3G过渡时期，2G用户还未全部迁移 完，但是这个趋势却不可避免。在这个主要的反馈环里，在 3G用户数到 3G年收入之 间，有另外一条环路是从数据业务收入到 3G年收入，但是可以看出这条环路和上面的 环路大同小异，没有太大的差别，在此不予列出。 (五)流位流率系的建立 在本模型中一共有7个流位变量 (1evel variable)，对应 1 1个流率变量，流位流率 系如下： {2G固定资产 (t)(单位：亿元)，2G年建网投入额 (t) 一2G折旧 (t))}， {(2G网络容量 (t)(单位：爱尔兰)，2G年扩容量 (t) 一2G年损失量 (t))} {(2G用户数 (t)(单位 ：百万人)，2G年新增用户数 (t) 一2G年迁移用户 (3G固定资产 (t)(单位：亿元)，3G建网年投入额 (t) 一3G年折旧 (t))} (3G可承载话务量 (t)(单位：爱尔兰)，3G年扩容量 (t))} (3G用户数 (t)(单位：百万人)，3G年增加用户数 (t))} 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与2G协调发展的系统动力学分析 {(总利润 (t)(单位 ：亿兀)，2G年利润 (t) +3G年利润 (t))} (六)仿真主要的方程及其说明 (1) dFC 2c=IoN2G一。 G FC2G／ 2加5=82．5(亿元) [Fc2G表示 2G固定资产，ION2G表示 2G年建网投入额，D 。表示 2G折旧]；[6】 (2) dNC 2c - ADD2c-LOss2G FNC2G／t2005=4(百万爱尔兰) [NC G表示2G网络容量，ADD G表示 2G年扩容量，LOSS 。表示 2G年损失量 ]；[ 】 (3)TdUSER2c=AUSERzc-LUSER2c FUSER2G／ 一 20o5=8．68(百万人) [USER c表示 2G用户数，AUSER c表示 2G年新增用户数，LUSER c表示 2G年迁移 用户]； (4) dFC 3c=ION3c—D3c FC3c／ 一 200 =O(亿元) [FC3c表示3G固定资产，ION3c表示 3G年建网投入额，D3c表示 3G折旧]； (5)丁dHWL3c = ADc3c FHw L3G／ 一 嬲 =0(亿元) [HWL3c表示 3G可承载话务量，ADC c表示 3G年扩容量]； (6)丁dUSER3c = AUSER3c FUSER3c／t一2005=0(百万人) [USER3G表示 3G用户数，AUSER G表示 3G年增加用户数]； (7) =PROFIT3G+PROFIT G Ftotalp／ 一 2伽5=40(亿元) [total P表示总利润，PROFIT3G表示 3G年利润，PROFIT2G表示2G年利润] 以上是七个流位的方程， 这些方程的确定是准确而简单的。在本模型中，我们还 用到了两个延迟函数，两个回归方程，六个表函数和六个修正函数。 。 其余的 58个方程 都是非常明确的加减乘除运算，如：3G话务量 3G语音业务资费 =3G年语音业务收 入。这些方程极易理解，对于这些方程和流位方程将不再赘述。本文只对延迟函数．两 个拟合方程，表函数，修正函数的建立作些简要的说明。 1．延迟函数：两个延迟函数分别用在 2G、3G年网络扩容量上。由于网络的建设是 需要较长一段时间的，专家经验估计：2G建网周期一般是半年到一年，3G建网周期一 般是三至五年。我们用建网延时这个量来表征这个过程所需的时间，用延迟函数 (de． R1 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 lay函数)来模拟这个过程。 2．拟合方程。本文中，对资费与 MOU (单位用户月消费的业务量)之间，2G网 络利用率与2G网络接通率之间分别作了拟和分析。拟合结果如下： A=4．607， I E=0．224 MOU：EXP (4．607) POWER (平均资费，一0．224) 注：exp(x) =e的x次方，power(a，b) =a的 b次方 时间 网络利用率 无线接通率 拟和值 残差 2003年 l2月 56．48％ 99．65％ 99．74％ 一0．09％ 2004年 1月 58．76％ 99．58％ 99．69％ 一0．11％ 2004年 2月 62．42％ 99．9D％ 99．61％ 0．29％ 2004年 3月 64．20％ 99．63％ 99．57％ 0．06％ 2004年4月 63．94％ 99．56％ 99．57％ 一0．01％ 2004年 5月 66．16％ 99．55％ 99．53％ 0．02％ 2004年 6月 72．25％ 99．38％ 99．41％ 一0．03％ 2004年 7月 71．97％ 98．69％ 99．42％ 一0．73％ 2004年 8月 73．10％ 99．23％ 99．40％ 一0．17％ 2004年 9月 76．84％ 99．40％ 99．33％ 0．07％ 2004年 10月 79．66％ 99．51％ 99．28％ 0．23％ 拟和结果 ：无线接通率 ：0．9898 power(网络利用率，一0．0134) 注：power(a，b) =a的b次方；拟和时去除了会严重影响拟和效果的异常点2004年 7月和 1O月的数据 3．表函数的建立：表函数的建立带有一定程度的主观性。但建立表函数的过程中 我们听取了几个从事电信投资分析专家和老师的意见。在此，我来谈谈建立方程的思 路：首先，我们先估计出表函数中自变量和因变量的范围。然后，我们将画出图形的形 状，确定图形的变化趋势。为此，我们主要凭一些常识，更为重要的是利用了微观经济 学中的一些经济原理，如：边际效应递减原理，做了些简单的分析。例如：在建立 3G 新业务研发投入与3G新业务吸引度之间的表函数时，跟据常识，当3G新业务研发投 入很低时，‘新业务吸引度 ’停留在较低的水平，极其缓慢的增加；当 ‘新业务研发投 入’达到一定的量后，‘新业务吸引度’会有一段急剧增加的过程，之后尽管 ‘新业务 研发投入’继续增大，跟据边际效益递减原理，这时 ‘新业务吸引度 ’的增加率会不 断降低。这样我们就可以画出其表函数图形。其他表函数的建立类似。 4．修正函数：如：在建立2G用户入网率的方程时，2G用户入网率在不受 2G业务 吸引度，2G用户满意度，通信支出因子和3G吸引度影响的情况下，仍会有一个基本入 网率，通过以往数据的分析取为0．01较合适。【9 每年迁移率受2G业务吸引度，2G用户 82 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与 2G协调发展的系统动力学分析 满意度，通信支出因子和3G吸引度的影响会发生变化，所以用这些因素来修正它，正 相关的用乘表示，负相关的用除表示。2G用户入网率 =0．01 2G业务吸引度 2G用 户满意度 通信支出因子／3G吸引度。其他修正函数的建立类似。 m 三、仿真结果与控制 (一)仿真结果及分析 根据上述流图及方程，可以得到如下仿真结果： 1．2G用户数变化情况 20 百万人 0．8 百万人 2百万人 l0百万人 0．4 百万人 1百万人 0 百万人 0百万人 0百万人 3(3用户数变化情况 }一 Z ～ ／ 。 。 。 。 ． 日一 ’ — — 一 。 — 一 l _一r ， ， — 一 叶 一r 丑e(年) -3G甩户数 ·：55_一3G年投资系数之 比为11rt -2G年迁移用户-：55．．． 年投资系数之比为lift -3G年新增用户-：55．～ 年投资系数之比为lift 注：3G年投资系数之比是指：3G与2G年投资系数之比。 百万人 百万人 绰 百万人绰 从图中可以看出： 1．2G用户总数在 2007--2009仍会继续上升，在 2009年达到峰值 ，之后呈直线下 滑趋势。出现峰值的主要是因为在 2009年之前，2G年新增用户数大于2G年迁移用户 数，在09年之后，2G年新增用户数小于2G年迁移用户数。 2．2G年新增用户数呈现逐年下降的趋势。2009年之前，每年还仍然保持着高速的 增长一达80万左右。但在 2009年骤降，达 35万左右，09年后，年增长量下降速度逐 年放缓。 3．2G迁移用户数呈现逐年上升的趋势，从 2007年的 25(万人／年)一直增长到 2013年的80(万 年)。其中，在 2009到 2011年增长速率最大，经过一段时间的稳 定增长 (年增长 80万)后出现下降的趋势。 2G年新增用户数和2G年迁移用户数出现以上变化的主要原因是：在 3G网络运行 的前两年，3G网络的运营和业务的发展均不太成熟，使得用户的满意度和业务的吸引 度相对 2G比较低。随着 3G业务研发费用的增加，3G数据业务的种类会更加丰富多 彩，从而业务的吸引度不断增加；其次，网络运营的费用增加将使得网络的掉线率，呼 83 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 损率，和网络延迟等性能指标下降，网络的可靠性，和传输质量的提高将增加用户的满 意度；这些因素共同作用，使得 3G吸引度增加 (3G吸引度是用 3G用户满意度，3G 业务吸引度，补贴因子和3G与 2G语音资费之比来修正的)，从而使得 2G入网率逐年 下降，迁移率逐年上升。(见下图所示)在 2014年后，迁移用户出现向下减少的趋势， 主要是受 2G用户数减少造成的。 2．3G用户数变化情况 80 亿元绰 200 亿：rra~ 60 亿元绰 98 亿元绰 40 亿元障 亿元绰 2c以G利润比较 ●—一 叶 ———+——． ～ _ ／ 。 ／ 、人 ／ 。＼＼ ／ ＼ 。 — t 。 — — ● ．． 一 2007 2005 2009 2010 20Il 2012 20l3 2叭4 2叭5 2叭6 西m(年) ·2G年利涓 ·：55．一3G年投资jl《披之比为lr,J ·3G年利渭 -：55．～3G年投资系数之比为1时 亿元库 亿元犀 从图中可以看出： 1．3G用户数逐年递增，在 2008年达 1百万左右，2010年突破 2．5百万人。而且 增长率逐渐增大。 2．3G年新增用户逐年增加，2007年新增用户数达到3O万人，然后逐年增大，到 2013年年新增用户数基本稳定在 1百万人左右。3G新增用户数曲线的斜率开始较大， 最后逐渐趋于零。这种趋势是比较符合常理的。 3．图中显示出一个较有趣的现象：通过系统仿真，我们发现在 3G用户当中，很大 一 部分都来 自于 2G用户的迁移。在 2014年之前，迁移用户数一直大于年新增用户数。 这是符合实际情况的。因为，我们定义的迁移用户是该省移动公司原有的2G用户，而 新增用户是来 自3G潜在用户。我们定 ， 的3G潜在用户包括两部分：一，该省其他移 动运营商的原有的2G用户中具有迁移需求和迁移能力的用户，在本文中我们以月收入 大于3000元为判断的依据。二，月收入在 3000元以上且曾经未使用过移动手机的用 户。根据我们的常识可知，这部分用户数是非常少的。故新增用户主要来自其他公司的 2G用户。 中国移动湖南省公司在该省移动市场中的市场份额高达 65．8％ (将小灵通用户也 记作移动用户计算得出的)见；_3 而所有的因素都是一样影响新增用户的入网率和 2G 迁移率的。所以说，年迁移用户数大于年新增用户数是正确的。到2014年后，迁移用 户数小于新增用户数主要是由于 2G用户数减少所致。 84 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与 2G协调发展的系统动力学分析 3．2G、3G利润比较 舶0 万l量尔兰，年 8∞ 置尔兰 姗 万l量尔兰，年 姗 万l量尔兰 。 万l量尔兰，年 姗 万l量尔兰 20网络窖量的变化情况 f ／。 ／I． 、 、 硼 硼 硼 2010 20Il 加 l2 加 l3 加 1．I 加 l5 加 l6 Tim#C镑 ·如—培年扩{豺 ：5 一3a单投资泰敲乏比为l时 -柏—鼬肥鞘豺 ：5 一30单投资ji《擞乏比为l时 —1——1一 万l量尔兰，年 ——t— 万t尔兰 通过上图可以看出： 1．在2010年之前，2G年利润逐渐增加，之后缓慢下降。这主要是由于 2G用户数 的变化引起的。由于在本文中，我们把 2G业务的资费固定了 (0．2 分钟)。为此， 2G业务的年收入完全正相关于 2G用户数。而年利润又正相关于年收入，所以得出的年 利润曲线与2G用户数是相似的。 2．在2007年 3G年利润出现负值 ，之后逐年增加。出现负值是由于前期投入过大， 而在起步阶段 ，业务量发展发展缓慢 ，使得收入较少所致。这是符合实际的。 4．2G网络容量的变化情况 2 ，G投入比发生变化时2e_dl户歙的变化情况 ∞ 一万人 l0 一万人 l0 一万人 l3 一万人 8 一万人 7 可万人 6 可万人 6 可万人 4 可万人 -，—r — ' 一 ’r ：==! ， 、 '口 h 一 一 ， 、 ●_，一 '_===； ∞ 口7 硼 加 盼 ∞ l0 ∞ ll ∞ 12 ∞ 13 ∞ l● ∞ lS ∞ l6 Tim (翰 ‘ q啊户t。： 一∞睾投崔 t之七 2时 ‘ q啊户t‘： -_∞睾投崔 t之七 ●时 ‘ q啊户t‘： ．_∞睾投崔 t之七 8时 百万人 百万人 百万人 通过上图：我们得出，在 2007年到2009年2G网络还会扩容，不过年扩容量每年 迅速递减，到 2010年几乎就停止了对网络的建设。2G网络的容量就维持在 780万爱尔 兰左右。这主要是因为从 2009年开始，2G用户数开始急剧下降，使得年均网络利用率 低，从而逐渐减少网络投入额，最终停止对网络的建设。 (二)仿真模型结果的控制分析 改变 3G与2G的年投入比例，观察它的变化对系统的影响： 分别让 3G／2G年投入额之比为2，4，8，即3G年投入额分别占年总投入额的2／3， 8S 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 4／5，8／9；通过仿真可以得出以下结果： 1．投入比发生变化时，2G用户数的变化情况 加 百万人 加 百万人 l0 百万人 l0 百万人 0 百万人 0 百万人 ．—--| 2OO7 硼 2009 2010 20Il 加l2 加l3 加l4 加l 加l6 Tm 蝴 户it。： 。粥用户纛。： 百万人 百万人 参考 3C投入系数为 2和 4的两种情况可以看出：当 3G投入系数为 4，即增加 3C 的投入比例，在2007至2009年期间对2G用户数没多大影响。但在2009年后会破坏 2G 用户增长的趋势，而使得 2G用户数开始下降。 2．投入比发生变化时，3G用户数的变化情况 投入比发生变化时2G G年利润的变化情况 ， 一 ＼ l ． ， ． ， - 一 ‘， -一 ’璺、 ， ，／ ‘ 、 ＼ 2007 2008 2009 2010 201 l 2012 2013 2014 2015 2016 Tune(年) '嗍 ■。：j，--婢 litt■■之也舶 时 '嗍 ■。：j，--婢 litt■■之也 时 '嗍 ■。；j，-_婢 litt■■之也， 时 嗍 ■。：j，--婢 litt■■之也舶 时 嗍 ■。：j，-_撕●litt■■之也 时 嗍 ■。：j，-_撕●litt■■之也， 时 伽 簟 伽 簟 伽 簟 伽 簟 伽 簟 伽 簟 从上图可以看出：3C的投入比例由66．6％增加到 80％时，3C用户数会有很大的 提高。 3．投入比发生变化时，2G、3C年利润的变化情况 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动 3G与 2G协调发展的系统动力学分析 投入比发生变化时2G G年利润的变化情况 ／ ，一 —争、 ＼ ． ● ． 厂 ，， 一’ ● 一 、＼ — ， ／／一，‘ — ‘＼ _ 。 。．e一 2007 2008 2009 20l0 2叭 l 2叭2 2叭 3 2叭4 2叭 5 2叭6 Tmae(年) 它 它 它 它 它l庳 它 上图表明：3G的投入系数之比由2增加到4时，3G的年利润在变大；当3G的投入 比例由4增至8时，发现 3G年利润出现了较小程度的下降；这种现象是符合经济学原 理的。即：一定程度上增加投入，会使得边际收益增加；投入超过了一定的量，边际收 益会下降。 4．投入比发生变化时，总利润的变化情况 l舢 亿元 l舢 亿元 1．ooo 亿元 500 亿元 500 亿元 500 亿元 。 亿元 。 亿元 。 亿元 ． 。 J． 。 ， ． ‘ ． — 一 。— — 200／ m 20O9 2010 20儿 加l2 2o13 加l4 2olj 加l6 Tim 总利湃 ：J6．-30~投冀系数之比为埘 总利湃 ：J6．-30~投冀系数之比为耐 总利湃 ：J6．-30~投冀系数之比为翻咔 亿元 亿元 亿元 通过上图，我们发现：当3G投入比例系数由2增到4时，总利润在增加，再由4 增到8时，总利润又下降了。这告诉我们在过渡时期，3G的年投入比例系数应保持在 一 定的水平，并不是越大越好，适度的提高3G的年投入比例会增加总利润，过高反而 会降低总利润，影响2G／3G的发展。比较理想的系数范围4—8。 5．改变 3G语音资费，观察它对系统的影响： 55．_3G年投资系数之比为4时的3G语音业务资费是0．2 分钟。在此基础上， 87 时叶叶叶一时 期 期 t ttttt 艇艇艇篷艇 ‘‘‘‘董‘ t t t t t t 投 投 投 投 投 投 器器嚣 ■ ■■■■■ 瀚瀚誊墓 ， ， ， 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 我们将它调低至 0．1 分钟，调高至 0．4 分钟。观察不同的资费对系统的影响。 88 55．一3G 投 之七 时 ． 55．一3G 投 之七 时 55．一3G 投 之七 时 ． 户 。 l0匡 l5卜一 ■■阜 5卜一 0 —一 2 l l 0 0 ■1_}语l自} 奠 ■高语l自} 奠 一2=G 用户■J_I 。 0 。、一 1 ■— —{}| ‘●一 一 。 ’ I ●叠 。 - 一 _ V —V 一' ( ) 6 55，0 Gj吲鳓E】耐l之H ，．时．■酗 古 奠 -3 笨■脯 。 11 匡 卜一 l卜__ 0 三 0 -3a 。 一 I+ —' ’ -!一 - 一 。 T -f锄 6 我们先来分析对2G／3G用户数的影响，通过上面两组图形我们发现，增加 3G资费 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国移动3G与2G协调发展的系统动力学分析 至0．4 分钟，3G新增用户数增加非常缓慢，与资费为 0．2 分钟时相比，数量下 降了2／3。迁移用户数的变化趋势与 3G年新增用户数是一样的。这说明目前，用户对 资费还是极其敏感的。 有趣的是3G资费越高，2G年增加新用户数越多。其中的原因主要是 3G资费增 加，降低了3G用户的满意度，从而使得 3G年新增用户和2G年迁移用户数量较小。当 新用户在 3G／2G间进行选择时，3G资费的增加肯定会在一定程度上驱使用户选择 2G 网络，从而使得 2G年新增用户数量较大。 【三)通过系统仿真可得出以下结论 1．当3G网络开始运营的时候，2G年新增用户数开始下滑，但在最初的前三年里， 年新增用户数仍相当大，基本维持在 80万人左右，下降率非常小。2010年出现骤降， 从以前的约每年新增 80万突然降至 35万左右，然后年新增用户数开始一直缓慢的 下降。 2．2G迁移用户数在2007年约为25万，之后保持着约为 30％的年增长率。其中， 2009到2011年增长率最大，2011年以后，增长开始放缓，一段时间里基本稳定在 80 万人／年左右，之后会由于 2G由用户数的减少而下降。 3．当3G网络开始运营的时候 ，2G用户数不会立刻减少。相反在最初的三年里， 仍会继续增长。三年之后，2G用户数才开始迅速下滑。 4．2G网络在前三年里，仍会继续扩容，但年扩容量逐年减少。201 1年之后才停止 扩建 2G网络。 5．在2014年之前，3G用户主要来自于2G迁移用户。这是因为期间来 自于2G迁 移的用户数一直高于 3G年新增用户数。3G用户数逐年平稳增加，07年末，约为 60 万。到 2012年用户数将近达到 5百万。 6．3G年利润最初出现负值，即会出现亏损，但在第二年就扭亏为盈，之后持续增 长；2G年利润在 2010年之前继续稳定增加，之后开始下滑。过渡时期的总利润一直是 正的，而且逐年稳定的增加。 7．3G年投入系数比例并非越大越好，而应保持在一个适当的范围里，较理想的范 围是4—8。否则，过大的3G年投入系数比例会使得2G与3G发展不协调。因为这将使 得 3G的边际收益下降，而 2G收益又受到限制，最终使得总利润下降。 参考文献： [1]贾仁安 ，丁荣华．系统动力学——反馈动态性复杂分析 [M]．高等教育出版社，2002(10)． [2]王其潘．高级 系统动力学 [M]．清华大学出版社，1995． [3]贾仁安 ，胡玲．系统动 力学流率基本入树 建模 法及应 用 [M]． 系统工程理论与 实践，20Ol (10)． [4]王倩倩．平衡2G、3G投资成未来发展关键 [J]．通信世界．2005 (15)． [5]胡鞍钢．中国世纪3G报告 [R]，2005． [6]刘达明，陈力．对3G运营的探讨 [N]．重庆邮电学院学报 (社会科学版)，2004(5)． [7]2G通向3G的成功运营模式 [J]．电信网技术，2003(1】)． [8]《全球 (及中国)3G市场和产业链》2004 (6)[EB／OL]．http：／／www．mswk．cnSoft182 89 维普资讯 http://www.cqvip.com 中山大学研究生学刊 (社会科学版) 二o o七年第一期 922006055614．asp． [9]信息产业部网站 [EB／OL]．http：／／www．mii．gov．en／mii／index．htm1． [1O]国家统计局网站 [EB／OL]．http：／／www．stats．gov．cn／． The systematic dynamics analysis of 2G and 3 G’S harmonious development in China M obile L／Shun-ji ，LIU Guan-jia (1．School ofBusiness，Sun Yat-sen Univemity，Guangzhou 510275； 2．Economics and Management School，Beijing Univemity ofPost and Telecommunication，Beijing 100876) Abstract：With the issue of the 3G license，it can be predicted that in the next few years．China Mobile will have to mR 2G and 3G nets at the salne time．During the transitional period when 2G an d 3G networks are run． ning simultaneously，it is very significan t for China Mobile to actively promote the harmonious development of them，to properly distribute the limited resources and to timely decide on the investment scale upon 3 G． This thesis is based on the systematic theory of dynamics an d modeling method and is focused on the har- monious development of 2G and 3G，which includes their network scales，users ， the total profit an d some other aspects．In addition to detailed analyses of the subsystems，causality relationship chart and flowing chart are set up in the thesis，an d a series of System Dynamics equations are established．Through initial analysis of the mod — el emulation result，interaction of all influencing hetors is expounded further．By adjusting values of the varia- bles constan tly，the control for the simulation model is realized．Finally ， we