5G jest z natury zielone. Nowy standard łączności zmniejszy ślad węglowy

Intuicja podpowiada, że będzie to wpływ raczej korzystny. Automatyzacja i inteligentne zarządzanie urządzeniami pozwoli oszczędzać energię i optymalizować wykorzystanie zasobów. To powinno przynieść oszczędności zarówno w naszych domach, jak i w skali całych miast, a dla przemysłu na skale globalna. 

Liczby to potwierdzają. Sieć w standardzie 5G może być pierwszą siecią telekomunikacyjna, która nie zostawi śladu węglowego. Mimo że sieć będzie wymagała gęstszego rozmieszczenia stacji bazowych.

Przez sieć w standardzie 5G prześlemy dwadzieścia razy więcej danych w tym samym czasie. Nie oznacza to jednak, że będzie ona pobierać dwadzieścia razy więcej energii. Na szczęście to tak nie działa.

Plus jako pierwszy operator zapowiedział uruchomienie komercyjnej sieci 5G już w I kwartale 2020.

Temperatura – podstawowy problem stacji bazowych

Gdy rozwijany był standard łączności LTE, jeszcze niewiele firm myślało o energooszczędności. Stacje bazowe LTE są pod tym względem nieco „zacofane”. Nawet 90 proc. konsumowanej przez nie energii jest zamieniana na zupełnie zbędne ciepło.

Stacje bazowe w standardzie 5G nie będą miały tego problemu. Wiosną 2019 roku Nokia zapowiedziała, że planuje wyposażyć swoje urządzenia w chłodzenie cieczą. To powinno zmniejszyć zużycie energii o połowę w porównaniu do chłodzenia powietrzem, a operator może odzyskać część energii cieplnej. W połączeniu z ulepszeniami czipów i odnawialnymi źródłami energii stacje bazowe Nokii mogą zredukować zapotrzebowanie na energię o 70 proc., a wraz z nim emisję dwutlenku węgla.

Pierwszą taką stację bazową mogliśmy zobaczyć podczas MWC w 2019 roku. To Nokia AirScale Base Station 5G. Nokia dąży do opracowania całkowicie bezemisyjnych rozwiązań, które czerpią energię ze źródeł odnawialnych i nie wymagają zasilania do chłodzenia. Ciekawe rozwiązania w tej dziedzinie stosuje też Huawei – to materiały biomimetyczne (inspirowane naturą) do rozpraszania ciepła.

Usypianie – niby oczywiste, a jednak go nie było

Przy projektowaniu pierwszych stacji bazowych nie myślano też o tym, jak mają się zachować, gdy nie będą potrzebne. To nieco dziwne, bo od lat każde urządzenie elektroniczne w naszych domach ma jakiś licznik czasu, po którym zostanie uśpione, by nie pobierać energii bez potrzeby. Tymczasem stacje bazowe działały dzień i noc, często niepotrzebnie.

Przyczyną jest budowanie na zapas. Konstruktorzy sieci radiowych woleli zmarnować więcej energii, niż ryzykować, że połączenie zostanie utracone. W sieciach pojawiła się więc spora nadmiarowość, przez którą zużywają niemal tyle samo energii w czasie bezczynności, co podczas intensywnej pracy. 

Dziś wiemy, że to nie jest potrzebne, a nowoczesna sieć nie może pracować w taki sposób. Raport ITU-R wykazał, że nawet w godzinach szczytu korzystania z sieci komórkowej w centrach miast pojawiają się przerwy w transmisji danych. To cenne ułamki sekund, podczas których można zmniejszyć pobór energii stacji bazowej. Trzeba tylko zastąpić czymś sygnał nadawany ciągle jak CRS (Cell Specific Reference). 

Tu do gry wchodzi 5G NR, czyli New Radio. Nie potrzebuje ono stałego nadawania, więc komponenty stacji bazowych można bez obaw usypiać przy małym ruchu. Gęstsze rozmieszczenie stacji bazowych nie oznacza więc, że zużycie energii znacząco wzrośnie. 

Ericsson przygotował symulację sieci ze stacjami bazowymi LTE i 5G NR w gęsto zaludnionym obszarze. W przeliczeniu na kilometr kwadratowy, sieć w standardzie 5G może zużywać mniej niż jedną trzecią energii, którą pochłania LTE na tym samym terenie. 

Ericsson tłumaczy to dwoma czynnikami. Po pierwsze, możliwość uśpienia stacji bazowej 5G przekłada się bezpośrednio na oszczędność, gdy dane nie są przesyłane w sieci. Po drugie, oszczędności generują także wyższe prędkości. Jak? Wyższe prędkości pobierania zapewniają szybsze zakończenie zadań. W efekcie stacja bazowa 5G ma więcej czasu, by nic nie robić.

W skrócie sieci 5G mają więc możliwość dopasowania zużycia energii do aktualnych potrzeb. Rozwiązania Ericssona także znajdziemy w sieci 5G Plusa. Dodatkowo Plus będzie wykorzystywał technikę TDD (Time Division Duplex), która przyniesie dodatkowe oszczędności. Dzięki niej żadne pasmo częstotliwości nie leży odłogiem. Zależnie od potrzeb, pasma można wykorzystać jako downlink lub uplink. Podobnie jak na nowoczesnej autostradzie: w zależności od natężenia na drodze otwieramy kilka pasów ruchu w jedną stronę (downlink), a w razie wzmożonego ruchu w odwrotnym kierunku – przeznaczamy je do jazdy w drugą stronę (uplink), zwiększając tym samym płynność ruchu. 

Im szybciej ruszy 5G, tym więcej zaoszczędzimy

Nic dziwnego, że pojawiają się głosy za szybkim uruchomieniem sieci 5G w skali globalnej. To obietnica ogromnych oszczędności i kolejna cegiełka, która pomoże ratować planetę. Dzięki wdrożeniu sieci 5G nastąpi rozwój technologii związanych z przechowywaniem danych w chmurze zamiast na prywatnym sprzęcie. Idealnym przykładem może być cloud gaming. Strumieniowanie gier z chmury umożliwi granie online bez konieczności pobierania lub zakupu oprogramowania.

Zgodnie z raportem Ericssona na temat cyfrowego śladu węglowego, by ograniczyć emisję dwutlenku węgla, lepiej przechowywać dane w chmurze niż na specjalnie do tego przeznaczonym sprzęcie. Nowoczesne centra danych stosują najnowsze rozwiązania nie tylko w zakresie bezpieczeństwa, ale również ochrony środowiska i oszczędzania energii. Reasumując, im szybciej wdrożymy 5G, tym lepiej dla środowiska i naszych portfeli. 

Plus jako pierwszy operator zapowiedział uruchomienie komercyjnej sieci 5G już w I kwartale 2020.

Za emisję dwutlenku węgla odpowiadają głównie: energetyka, transport, przemysł, rolnictwo i w mniejszym stopniu budynki. Nowoczesne rozwiązania i sztuczna inteligencja mogą zoptymalizować procesy w każdym z tych sektorów. Sieć 5G będzie szkieletem rolnictwa precyzyjnego, autonomicznego transportu miejskiego, inteligentnego zarządzania energią i wielu innych rozwiązań podnoszących efektywność. Trzeba tylko podejść do sprawy kompleksowo. 

Według analizy wykonanej przez STL Partners zmiana standardu łączności w 2020 roku pozwoli zredukować skumulowany ślad węglowy o pół miliarda ton w skali świata. W Polsce byłaby to redukcja nawet o 23,5 mld ton.

W sieci 5G na tym samym terenie będzie można przesłać przynajmniej dziesięciokrotnie więcej danych niż w sieci LTE, wykorzystując tyle samo energii. Szczególne nadzieje pokłada się w transmisji z wykorzystaniem fal milimetrowych (mmWave). Przesłanie tej samej ilości danych będzie wymagało zaledwie 1-2% energii, którą pochłonęłaby sieć LTE. Jeśli połączymy to z inteligentnym zarządzaniem infrastrukturą i optymalizacją wykorzystania surowców, mamy gotową receptę na ekologiczny sukces.

Technologia 5G, której wprowadzenie niesie za sobą zmiany nie tylko technologiczne, ale także ekologiczne, zbliża się do nas wielkimi krokami. Wdrożenia i intensywne prace nad uruchomieniem sieci najnowszej generacji trwają na całym świecie. Ericsson zawarł już 81 umów handlowych i kontraktów z operatorami telekomunikacyjnymi niemal na każdym kontynencie, a lista wciąż rośnie. W Polsce jest dostawcą sprzętów dla Plusa, który zgodnie z zapowiedziami zamierza uruchomić 5G na częstotliwości 2600 MHz TDD w ciągu kilku tygodni w siedmiu miastach: Gdańsku, Katowicach, Łodzi, Poznaniu, Szczecinie, Warszawie i Wrocławiu.