Sieć 5G to nie tylko wydajność – nowa infrastruktura oszczędzi prąd

Sieć komórkowa składa się z wielu elementów infrastrukturalnych, które nie są widoczne do odbiorców końcowych. Do poprawnie działającej sieci komórkowej nie wystarcza urządzenia końcowe takie jak smartfon czy tablet z wbudowanym modem sieci komórkowej oraz odpowiednio ustawione i skonfigurowane stacje bazowe. Cały ekosystem jest znacznie bardziej skomplikowany i składa się również z sieci transportowej, której zdaniem jest połączenie każdej stacji bazowej z centralną częścią sieci operatorskiej.

Schemat budowy sieci komórkowych został opracowany jeszcze w XX wieku, a przy aktualnej ilości urządzeń końcowych nie zawsze jest efektywny. Sieć komórkowa jest również niezwykle energochłonna, co w obecnych czasach stanowi nie lada problem.

Zobacz również:

Sieć komórkowa może zużywać nawet o 40% mnie energii elektrycznej

Z danych przedstawionych przez amerykańską firmę badawczą J. Gold Associates wynika, że modernizacja stacji bazowych może spowodować kompensację energii elektrycznej, która pozwoliłaby zasilić spore miasto takie jak Phoenix, Nowy Orlean czy Seattle.

W samych Stanach Zjednoczonych stacje bazowe sieci komórkowych (BTS’y) zużywają łącznie prawie 21 milionów megawatogodzin (MWh) energii elektrycznej, a mowa jedynie o jednym z elementów wchodzących w skład sieci komórkowej. Tak duża ilość energii elektrycznej pozwala bez problemu zasilać około dwóch milionów gospodarstw domowych dostarczając prąd niezbędny do życia nawet dla 10 milionów ludzi.

Usługi komórkowe są obecnie podstawowym elementem infrastruktury, bez której nie wyobrażamy sobie już codziennego życia. Z tego właśnie powodu nie zastanawiamy się nad ekonomiką i efektywnością działania tego systemu. Aktualnym trendem jest zapewnienie jak najlepszego zasięgu usług komórkowych na całym świecie, a dodatkowe stacje bazowe lokowane w różnych regionach dodatkowo obciążają system energetyczny, który w wybranych lokalizacjach jest bliski przeciążenia.

Dużo mówi się o potencjalnych blackoutach, stale zwiększające się temperaturze oraz nowych elementach infrastruktury, które obciążają system energetyczny. Mowa między innymi o coraz popularniejszych samochodach osobowych z napędem elektrycznym, które znacząco obrażają cały system energetyczny, a na dodatek wymagają znacznej rozbudowy infrastruktury, która wiąże za sobą konieczność tworzenia nowych linii przesyłowych o wysokiej wydajności.

Z badań przeprowadzonych przez J. Gold Associates wynika, że zrównoważona rozbudowa sieci komórkowej może w znaczący sposób przyczynić się do ograniczenia zużycia energii elektrycznej.

Redukcja wykorzystania energii elektrycznej przez stacje bazowe sieci komórkowej o 10% pozwala zaoszczędzić energię, która pozwoliłaby zasilić niemalże 200 tysięcy gospodarstw domowych.

Z badań US Cell Sites – a Sustainability Analysis wynika, że rozsądna rozbudowa sieci komórkowej z wykorzystaniem dobrodziejstw technologii 5G może pozwolić obniżyć zużycie energii elektrycznej nawet o 40%, co przełoży się na zacząć odciążenie systemu energetycznego.

Rachunki za usługi telekomunikacyjne w większości składają się z opłat za energię elektryczną

Aktualnie koszty budowy oraz utrzymania infrastruktury sieci komórkowej wpływają na rachunki za korzystania z usług telekomunikacyjnych, które ponoszą odbiorcy indywidualni oraz biznesowi. Przeważającą część kosztów za usługi telekomunikacyjne stanowią koszty energii elektrycznej niezbędnej do działania całego systemu. W dobie drożejącej energii elektrycznej operatorzy sieci komórkowej są coraz bardziej zainteresowani wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii oraz poszukiwaniem sposobów na ograniczenie wykorzystania energii elektrycznej.

Z badań przeprowadzonych przez Cellular Telecommunications Internet Association (CTIA) pod koniec 2020 roku operatorzy sieci komórkowych z USA posiadali łącznie aż 417 215 stacji bazowych, a liczba ta stale rośnie zwiększając zapotrzebowanie na energię elektryczną.

Aktualizacje stacji bazowych są rzadsze, niż nam się wydaje

Warto podkreślić również, że średni cykl życia jednego BTS’a wynosi około 8 lat. Po takim czasie konieczna jest gruntowna modernizacja, która pozwala przystosować stację bazową do pracy z nowymi standardami i częstotliwościami, które wprowadzane są raz na kilka lat.

Sieć komórkowa jest mocno zdecentralizowana i nie podlega kontroli jednego organu. Według rzecznika firmy Ericsson niemożliwe jest oszacowanie aktualnego stanu stacji bazowych sieci komórkowej oraz określenie, które z nich wymagają już wymiany lub modernizacji.

Aktualizacja BTS’ów to idealny moment na wprowadzenie nowego, energooszczędnego sprzętu, a także przygotowanie się do wirtualizacji części infrastruktury. Takie działanie pozwala znacząco obniżyć wykorzystanie energii elektrycznej przez stacje bazowe sieci komórkowej. Zwirtualizowane środowisko pozwala odciążyć system energetyczny oraz przenieść wykorzystanie energii elektrycznej do miejsc, w których system energetyczny jest do tego odpowiednio przystosowany.

Sztuczna inteligencja ograniczy zużycie energii elektrycznej

W ograniczeniu energii elektrycznej przez sieci komórkowe pomóc może również sztuczna inteligencja. Jej wykorzystanie w oprogramowaniu do zarządzania stacjami bazowymi może zoptymalizować obsługę infrastruktury, a konserwacja predykcyjna umożliwia rozwiązywanie problemów bez konieczności fizycznych wizyt w stacjach bazowych. Takie działanie umożliwia również proces wirtualizacji sprzętu, a eliminacja wizyt w stacjach bazowych przyczynia się do obniżenia emisji dwutlenku węgla w otoczeniu.

Narzędzia AI są przydatne w zarządzaniu siecią komórkową, poprzez lepsze zrozumienie, ile mocy jest potrzebne dla każdego połączenia, a nie tylko włączanie i wyłączanie radia przy pełnej mocy, co dzieje się na starszym sprzęcie bez możliwości kontroli mocy sygnału. Starsze stacje bazowe nadają z pełną mocą nawet w momencie, gdy odbiorca znajduje się niedaleko ich i wystarczyłby ułamek mocy szczytowej, aby zapewnić mu dostęp do sieci o takich samych parametrach.

Sieć 5G jest lepiej zoptymalizowana od starszych standardów

Powszechnie mówi się, że sieć 5G wymaga większego zapotrzebowania energetycznego, aby udostępnić swoje cechy charakterystyczne. Ericsson twierdzi jednak, że jego najnowszy system radiowy 5G może obniżyć zużycie energii o około 30%, gdy jest stosowany do modernizacji obecnej infrastruktury. System obsługuje technologie dostępu 5G, 4G, 3G i 2G. “Zapewnia wysoki poziom orkiestracji i automatyzacji dla wydajności operacyjnej, a także zapewnia do 20% oszczędności w infrastrukturze dzięki operacjom w chmurze” – powiedziała firma.

Według danych uzyskanych przez firmę Ericsson aktualizacja stacji bazowych może obniżyć całkowite wykorzystanie energii elektrycznej nawet o 15% pomimo większego zapotrzebowania na energię elektryczną przez standard sieci 5G.

Zgłoś naruszenie/Błąd