Ще увеличи ли 5G драстично енергопотреблението

5G ще даде тласък на иновациите в здравеопазването, енергетиката, транспорта и образованието
(снимка: CC0 Public Domain)

Телекомуникационната индустрия има отговорност да разгърне пето поколение (5G) безжични комуникационни мрежи, без да увеличава потреблението на енергия, отбелязва шведският телекомуникационен гигант Ericsson в доклад, който очертава колосално енергийно предизвикателство пред новата генерация клетъчни системи.

„Консумацията на енергия ще се увеличи драстично, ако 5G мрежите се внедряват по същия начин, както се внедряваха 3G и 4G”, предупреждава Ericsson в доклада, публикуван през март. „Някои доставчици на комуникационни услуги дори са преценили, че предстои удвояване на потреблението на енергия, ако искат да отговорят на нарастващите нужди, като същевременно подобряват мрежата си и разгръщат 5G”, пише Ерик Екудден, старши вицепрезидент, технически директор и ръководител на отдела за технологии за групови функции в Ericsson. „Това не е устойчиво нито от ценова гледна точка, нито от гледна точка на околната среда”.

В същото време 5G е „най-будният” от енергийна гледна точка стандарт. Това означава, че той носи технологични подобрения като по-интелигентни режими на хибернация и по-ефективно предаване на данни. Те биха могли да помогнат за намаляване на консумацията на енергия на свързаните устройства.

Въпросните функции, комбинирани с нов подход за разгръщане на мрежата, правят възможно „утрояване на трафика на данни без увеличаване на консумацията на енергия”, смятат експертите. „Всъщност ние вярваме, че това е наша отговорност, заедно с всички други участници в ИКТ индустрията”, заключава Екудден.

В исторически план разгръщането на телекомуникационните мрежи винаги е ставало с цената на нарастващо потребление на енергия, обяснява в подкаст на доклада Матс Пелбяк Шарп, ръководител по устойчивостта в Ericsson. „Всеки път, когато въвеждахме нов стандарт – имам предвид 2G, 3G, 4G – консумацията на енергия се увеличаваше значително”, казва той. „Не можем да си позволим това да се случи и сега, когато стартираме 5G В исторически план разгръщането на телекомуникационните мрежи винаги е ставало с цената на нарастващо потребление на енергия. Трябва да прекъснем енергийната крива”.

ЕС форсира внедряването на 5G

Европейската комисия търси как да насърчи разгръщането на петото поколение телеком мрежи. Миналия месец (на 30 юни) изпълнителната власт на ЕС прие „Наредба за внедряване на малки клетки”, позволяваща 5G антени да бъдат инсталирани без индивидуални разрешителни – стига да спазват строгите ограничения за експозиция на ЕС, както и всички национални или местни изисквания.

„Това означава, че 5G антените могат да бъдат инсталирани по-бързо, тъй като обикновено разрешенията могат да отнемат няколко месеца”, заяви говорител на Европейската комисия пред EURACTIV.

Ускореното внедряване на 5G мрежи се разглежда като „основен фактор” за постигане на по-широките цели на ЕС, включително тези, свързани с енергетиката и изменението на климата. Новата технология би трябвало да даде тласък на иновациите в здравеопазването, енергетиката, транспорта и образованието.

В крайна сметка 5G мрежите ще осигурят много по-високи скорости на комуникациите, което ще улесни навлизането на технологии като „интернет на нещата” (IoT) и изкуствен интелект. Това на свой ред може да се използва за редица приложения, като например оптимизиране на използването на енергия, твърди изпълнителната власт на ЕС.

Зелено предизвикателство

„Но ИКТ секторът също е изправен пред собственото си зелено предизвикателство”, добавя говорителят. Оценките показват, че в момента той представлява между 5 и 9% от глобалното потребление на електроенергия и повече от 2% от глобалните емисии на парникови газове. Това, наред с всичко друго, означава, че индустрията трябва да работи усилено за трайността, поддръжката, ремонта и рециклирането на електронни устройства чрез „мерки за енергийна и материална ефективност”, заяви говорителят. Тенденцията включва и енергийно-ефективни мрежи.

Умни мрежи?

„Когато използвате 5G, консумацията на енергия на бит е с 90% по-малка, отколкото при 4G”, казва говорителят на Комисията. Ала всеки, който познава света на технологиите, е наясно, че подобен начин на мислене не води до нищо.

„Консумацията на енергия на ниво мрежа не е пропорционална или пряко свързана с това колко данни преминават през мрежата”, казва Матс Пелбяк Шарп. „Консумацията на енергия нарасна, когато изградихме 4G мрежите преди десетилетие, а не когато трафикът на данни нарасна. Това се случи по-късно”.

Освен това увеличеният обем данни днес няма особено значение за консумацията на енергия в мрежата, според Пелбяк Шарп. По-важно е, според него, къде се използват данните, както и какви са дневните колебания в трафика. „Това оказва много голямо влияние върху оразмеряването на местата и оборудването, както и на това колко ще пестят енергийните режими за хибернация”.

За да може петото поколение мрежи да са енергийно-ефективни, според доклада, е нужна промяна на начина на изграждане на мрежите.

„Предишните внедрения на мобилни мрежи често се случваха чрез добавяне на ново оборудване, като същевременно се запазваха съществуващите мрежови активи”, се посочва в доклада. „Тази практика трябва да се промени”. Новият подход, който докладът препоръчва, може да бъде обобщен в 4 стъпки:

• Подготвяне на мрежата: това включва подмяна на съществуващите мрежови активи, а не просто добавяне на нови;
• Активиране на софтуер за пестене на енергия: това се отнася до функциите за пестене на енергия в 5G мрежовите компоненти, като функциите за хибернация;
• Изграждане на 5G прецизно: става въпрос за мащабиране на хардуерните ресурси, като се вземат предвид нуждите на конкретна област, за да се пестят енергия и разходи;
• Интелигентно управление на инфраструктурата, включително използване на изкуствен интелект за работа с инфраструктурата на място.

Ако се спазва този модел, разходите за енергия могат да намалят, казва Пелбак Шарп. От друга страна, ако 5G се гради по същия начин, по който са изградени традиционните мрежови технологии, разходите за енергия ще се увеличат значително, предупреди той.

Изследванията продължават

Учените, от своя страна, все още не са готови да правят количествени оценки за потреблението на енергия в 5G мрежите. „Трудно е да се правят окончателни изводи”, казва Алесио Запоне, доцент по предаване на сигнали в Университета на Касино и Южен Лацио. „Въпреки това може да се каже, че 5G няма да постигне целта за намаляване на консумацията на енергия в сравнение с 4G”, коментира той пред EURACTIV.

„Една от причините за това е много по-големият обем от данни, с който 5G трябва да борави”, обяснява той. „Това доведе до нови техники на предаване, които могат да осигурят много по-високи скорости на комуникация, но чиято енергийна ефективност е съмнителна”.

Несигурността произтича и от различния дизайн на електрониката, като например по-многобройните, но по-малки антени. „Компромисът между тези два фактора в момента не е ясен”, казва Запоне. По думите му, все още продължават изследванията по въпроса.

Барт Смолдърс, професор по електромагнитност и антени от Техническия университет в Айндховен, се съгласява, че няма „лесен отговор” на енергийната ефективност на 5G, когато се измерва за бит информация. „Глобалното използване на данни в мобилните мрежи нараства ежегодно, с приблизителен фактор 10 на всеки 5 години”, казва той. „Всеки бит, който изпращате, струва енергия, затова консумацията на енергия също расте”.

Ако обемът на трафика на данни се увеличи с 5G, изглежда логично и консумацията на енергия в мрежата да се увеличи. Ала тази връзка не е толкова очевидна, обяснява Смолдърс, защото новата мрежа наистина ще бъде от съвсем различно поколение. Бъдещите антени, например, ще са „интелигентни” и вече няма да излъчват сигнали навсякъде около себе си, а ще ги насочват към приемника, за който са предназначени сигналите. Трудно е да се оцени до какво енергийно потребление ще доведе това.

Според Смолдърс, енергийните характеристики на 5G ще зависят и от етапа на разгръщане, който според него може да бъде разделен на три фази:

• От 2020 г. 5G ще се въвежда на по-ниски честоти (700 MHz, 1400 и 2100 MHz) и ще има „сравнима производителност с 4G по отношение на скоростта на данни и използването на енергия”;
• От 2023 г. 5G ще бъде въведен на 3,5 GHz. Това ще означава по-висока скорост на данните, но „вече ще са необходими още няколко антенни станции (около 10% повече)”;
• От 2025 г. 5G ще бъде въведен на 26 GHz. Това ще означава „много по-висока скорост на данните (фактор 100)” и „досега пренаселените региони ще изискват много повече антени”.