Radio spectrum valuation and market effects

Radio spectrum is a fundamental input for modern technology and communication applications and it's the direct enabler of 2-3% of Worldwide GDP. Due to its physical characteristics spectrum is a scarce resource and there is on one side the necessity to avoid technical interferences to the communication services, on the other side to ensure that this important good gives the highest possible contribution to the social welfare. For this reason regulation policies have been central to the debate for decades, identifying a wide set of methods for allocating and assigning spectrum to private operators and public services, which can or cannot rely on market mechanisms. A prerequisite for designing efficient assignment methods is that regulatory agencies, which typically rely on incomplete and asymmetric information, clearly identify the expected value of the spectrum, to be used to set auction bases, prices in beauty contests, incentive prices and other value references for spectrum assignment. It is also important that they understand the economic impact of spectrum allocation and assignment choices on the market. The thesis aims at giving regulators more visibility on the spectrum value and on the impact of its availability and fees on the operators Revenue and Investments. The research activity developed a robust techno-economic model for assessing the spectrum value in each international Country for a wide range of services. The model derived the value of the spectrum for DVB-T/DVB-T2 within the Digital Dividend bandwidth in Italy, placing it in the range 1.6 – 4.4 M€ / MHz, meaning 12-35 MHz per channel. Calculations were also developed to obtain the opportunity cost of the spectrum assigned to 3G services, to compare it with the results of DVB-T/DVB-T2 and to understand which allocation would create the highest welfare. The model obtained a value for 3G in the range 5-9.9 M€ / Mhz (Average 7.4), in line with the average of those emerged in spectrum auctions at the time of the evaluation. Because DVB-T/DVB-T2 value is lower than what can be obtained allocating the same spectrum to mobile services, it indicates that, when not considering "soft" benefits deriving from the service such as population education and pluralism support, there might be economic reasons for further restructuring the spectrum dedicated to TV broadcasting. Given its objectivity and the possibility of applying the same methodology to different areas and scenarios, the model may also be used to perform homogeneous international comparisons of the value of specific portions of the spectrum, in particular obtaining the value of the spectrum allocated to the 4G service. The model, tested with the results of 4G auctions in 24 Countries, shows good prediction capabilities and represents a good base for regulators needing to set their auction bases or to define alternative pricing methods at the time many 3G licenses had to be renewed and there was the opportunity to increase the spectrum available for Mobile, using part of the Digital Dividend. The research also built an original dataset including mobile spectrum auction variables –prices, spectrum quantity, license duration- and fixed and mobile telecom market indicators –revenue, investments, competition- for the period 2004-2015. The dataset includes 24 Countries and even though selected regressions suggest the existence of a correlation between spectrum fees and Mobile revenue realized by the operators, when it is introduced an estimate able to take into consideration the presence of regressors which might not be strictly exogenous the analysis provides evidence that spectrum license fees are sunk costs for the mobile operators, since they appear not to impact operators' future Revenue and Investments. This result shows that regulatory agencies and Governments adopted correct policies and spectrum valuations to maximize the national welfare, though few bids appear to be excessively high.

Lo spettro radio è un componente fondamentale delle innovazioni tecnologiche e di comunicazione recenti ed è direttamente responsabile per il 2-3% del PIL mondiale. Per le sue caratteristiche fisiche lo spettro è una risorsa limitata e vi è da un lato la necessità di evitare interferenze tecniche ai servizi di comunicazione, dall'altro lato di garantire che questo importante bene dia il massimo contributo possibile al benessere sociale. Per questo le politiche di regolamentazione sono state al centro del dibattito per decenni ed hanno portato all'identificazione di numerosi metodi per l'allocazione e l'assegnazione dello spettro ad operatori privati ed utilizzatori pubblici, basati sia su meccanismi di mercato che su modalità di allocazioni differenti. Un prerequisito per la progettazione di metodi di assegnazione efficienti è che le agenzie di regolamentazione, che in genere si basano su informazioni incomplete e asimmetriche, identifichino chiaramente il valore atteso dello spettro per impostare le basi d'asta, i prezzi in beauty contest, i prezzi incentivanti e altri riferimenti di valore per assegnazione delle frequenze. E 'anche importante che capiscano l'impatto economico dell'assegnazione dello spettro e gli impatti sui mercati influenzati. La tesi offre ai regolatori una visibilità sul valore dello spettro e sull'impatto della sua disponibilità sui ricavi e sugli investimenti degli operatori di comunicazione mobile. L'attività di ricerca ha sviluppato un robusto modello tecnico-economico per valutare il valore dello spettro in un elevato numero di Paesi e per una vasta gamma di applicazioni. Il modello ha inizialmente derivato il valore dello spettro per la tecnologia DVB-T / DVB-T2 e per le frequenze facenti parte del "Dividendo digitale" in Italia, assegnandole valori compresi tra 1,6 e 4,4 M € / MHz, il che significa 12-35 MHz per canale. I calcoli sono stati poi sviluppati per ottenere il costo opportunità dello spettro assegnato ai servizi 3G, per confrontarlo con i risultati di DVB-T / DVB-T2 e per capire quale l'assegnazione creerebbe il più alto benessere. Il modello ha ottenuto un valore per i servizi mobili 3G compreso tra 5 e 9.9 M € / Mhz (7.4 medi), in linea con i risultati emersi nelle aste per l'assegnazione dello spettro al momento della valutazione. Dal momento che il valore per DVB-T / DVB-T2 è inferiore a quello che può essere ottenuto assegnando lo stesso spettro ai servizi comunicazione mobili la ricerca indica che, quando non considerando i benefici "soft" derivanti dal servizio televisivo (quali l'educazione della popolazione e il sostegno del pluralismo), ci potrebbero essere ragioni economiche per un'ulteriore ristrutturazione dello spettro dedicato alle trasmissioni televisive. Il modello è poi utilizzato per ottenere il valore dello spettro assegnato ai servizi mobili 4G, eseguendo un confronto internazionale omogeneo. Il modello, testato con i risultati delle aste 4G in 24 Paesi, dimostra una buona capacità predittiva e rappresenta una buona base per le autorità di regolamentazione che hanno bisogno di un riferimento per impostare le basi d'asta o per definire metodi di determinazione dei prezzi alternativi. La ricerca ha poi costruito un set di dati originale sulle aste per le frequenze mobili che include prezzi, quantità di spettro, durata delle licenze e indicatori del mercato delle telecomunicazioni mobili come ricavi, investimenti, e livello di competizione per il periodo 2004-2015. Il set di dati comprendente 24 Paesi è stato utilizzato per effettuare analisi di regressione tra le variabili, ottenendo che gli importi pagati per l'acquisizione dello spettro da parte degli operatori mobili si possono considerare "costi affondati", dal momento che non sembrano avere un impatto sulle entrate e sugli investimenti degli operatori. Questo risultato si ottiene introducendo una stima capace di tenere in considerazione la presenza di regressori che potrebbero non essere strettamente esogeni e si può ritenere valido anche se alcune regressioni suggeriscono l'esistenza di una correlazione tra gli investimenti in spettro e i ricavi mobili realizzati dagli operatori. Il risultato dimostra che anche se alcune aste sembrano aver indotto risultati eccessivamente elevati la maggior parte delle agenzie di regolamentazione e dei governi hanno adottato politiche di assegnazione dello spettro corrette, basate su valutazioni adatte a massimizzare il benessere nazionale.