Cellular networks have become one of the critical infrastructures, as many services depend increasingly on wireless connectivity. Therefore, it is important to quantify the resilience of existing cellular network infrastructures against potential risks, ranging from natural disasters to security attacks, that might occur with a low probability but can lead to severe disruption of the services. In this paper, we combine models with public data from national bodies on mobile network operator (MNO) infrastructures, population distribution, and urbanity level to assess the coverage and capacity of a cellular network at a country scale. Our analysis offers insights on the potential weak points that need improvement to ensure a low fraction of disconnected population (FDP) and high fraction of satisfied population (FSP). As a resilience improvement approach, we investigate in which regions and to what extent each MNO can benefit from infrastructure sharing or national roaming, i.e., all MNOs act as a single national operator. As our case study, we focus on Dutch cellular infrastructure and model risks as random failures, correlated failures in a geographic region, and abrupt increase in the number of users. Our analysis shows that there is a wide performance difference across MNOs and geographic regions in terms of FDP and FSP. However, national roaming consistently offers significant benefits, e.g., up to 13% improvement in FDP and up to 55% in FSP when the networks function without any failures.


翻译:蜂窝网络已成为关键基础设施之一,因为众多服务日益依赖无线连接。因此,量化现有蜂窝网络基础设施对潜在风险的韧性至关重要——这些风险包括自然灾害和网络攻击,虽发生概率低,但可能导致服务严重中断。本文结合模型与来自国家机构的公开数据(涉及移动网络运营商基础设施、人口分布和城市化水平),在国家尺度上评估蜂窝网络的覆盖率和容量。我们的分析揭示了需要改进的潜在薄弱环节,以确保低水平断连人口比例和高水平满意人口比例。作为韧性提升方法,我们研究了各运营商在哪些区域以及何种程度上可从基础设施共享或全国漫游(即所有运营商作为单一国家运营商运作)中获益。在案例研究中,我们聚焦荷兰蜂窝基础设施,将风险建模为随机故障、地理区域关联故障以及用户数量激增。分析表明,各运营商和地理区域在FDP和FSP方面存在显著性能差异。然而,全国漫游始终能带来显著优势——例如在网络无故障运行时,FDP改善幅度可达13%,FSP改善幅度可达55%。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
【推荐】用TensorFlow实现LSTM社交对话股市情感分析
机器学习研究会
11+阅读 · 2018年1月14日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月28日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
【推荐】用TensorFlow实现LSTM社交对话股市情感分析
机器学习研究会
11+阅读 · 2018年1月14日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员