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Reti wireless più veloci con il 5G, ma anche più efficienti?

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Immagine da Depositphotos

Il progresso tecnologico del 5G sta per trasformare il modo in cui ci collegheremo a Internet attraverso i nostri dispositivi portatili, offrendo maggiore ampiezza di banda, velocità di trasferimentio dei dati più elevate, minore latenza. Insomma, collegarsi alla rete ovunque ci troveremo sarà molto più produttivo… ma l’efficienza energetica del sistema migliorerà o il 5G assorbirà più energia?

La rete 5G sta per cambiare il modo in cui potremo lavorare e fruire dei servizi online: essenzialmente potremo scaricare informazioni multimediali e accedere a piattaforme online molto più velocemente.

Si pensa subito che a beneficiarne sarà l’industria dell’intrattenimento; infatti, con il 5G potremo scaricare un film in alta risoluzione in 5-10 secondi, contro i circa 10 minuti del 4G.

Ma con tale velocità sarà possibile lavorare remotamente su sistemi appositamente realizzati in modo efficace, senza latenze o perdite di connessione. Insomma, siamo agli albori di una nuova forma dell’uso della Rete.

In tutto questo viene però da chiedersi se il 5G da un punto di vista energetico sia migliore rispetto al 4G. La risposta, come sempre, è dipende… La transizione al 5G, infatti, può implicare un consumo di energia più elevato a causa della maggiore densità dei siti e dell’uso non ottimale delle risorse.

Per questo è fondamentale che i service provider lavorino per trovare metodi innovativi per migliorare l’efficienza energetica e ridurre l’impatto ambientale dei propri servizi.

La progettazione dei sistemi deve essere ottimizzata e le operazioni di rete devono avvenire utilizzando hardware ad alta efficienza energetica, sfruttando tecniche di gestione energetica e termica avanzate.

Inoltre, per migliorare sempre più l’efficienza energetica le reti moderne si affidano ad architetture software-defined e a tecnologie cloud-native; secondo uno studio sulla sostenibilità sponsorizzato da Red Hat, infatti, la Radio Access Network (Ran) è responsabile del 75% del consumo energetico totale di un service provider ed è quindi l’area che necessita di maggiore intervento.

È per questo che Red Hat e Arm hanno avviato una collaborazione per offrire soluzioni 5G e vRan (virtual radio access nettwok) più efficienti energeticamente attraverso le tecnologie open source di Red Hat e le piattaforme di calcolo Arm.

Ma per approfondire il tema, abbiamo intervistato Hanen Garcia, Global Telco Solutions manager di Red Hat, rivolgendogli una serie di domande sul 5G e sulla sua efficienza energetica.

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Hanen Garcia – Red Hat

Normalmente la rete 5G è più dispendiosa energeticamente del 4G; ci può spiegare a grandi linee il perché?

Secondo un rapporto realizzato dalla Gsma, l’efficienza delle reti 5G è destinata a migliorare a livello di singolo bit rispetto alle generazioni precedenti. Tuttavia, la maggiore densità della rete 5G e tecnologie innovative come le antenne a onde millimetriche e massive Mimo richiedono agli operatori 5G di trasportare un maggior numero di bit su una superficie più ampia di siti, con il risultato finale di costi energetici più elevati rispetto al 4G.

Di conseguenza, la misurazione e il consumo di energia rappresentano una sfida per le reti dei service provider.

Un ostacolo fondamentale è la mancanza di interfacce programmabili per le applicazioni (Api) standardizzate o di fonti di dati da cui ottenere informazioni sulle emissioni di CO2, Scope 2 del protocollo sui gas serra (Ghg) derivanti dall’energia consumata dai nodi di rete in un determinato momento e in un luogo specifico.

Sebbene siano diversi i fornitori di queste metriche con vari gradi di accuratezza, e addirittura alcuni le forniscono a costo zero, in genere la loro copertura geografica e risoluzione risultano limitate.

La community open source si sta impegnando per stabilire un protocollo per ottenere queste informazioni in modo cloud-nativo o tramite la Green Software Foundation con il suo kit di sviluppo software (Sdk) sensibile alle emissioni di carbonio, con l’obiettivo di aiutare i provider di tali servizi a integrare il loro software.

Tuttavia, nonostante questi sforzi, mancano ancora fornitori di metriche in grado di operare su tutto il territorio nazionale o a livello internazionale e manca anche uno standard condiviso da seguire.

Si tratta di una questione su cui il settore delle telecomunicazioni dovrebbe far convergere i propri sforzi per avere Api, fonti di metriche e risoluzioni standardizzate per tutti.

Come funziona la Ran e in che modo viene approcciata per renderla più efficiente?

Una rete di accesso radio (Ran) fa parte di un sistema di telecomunicazioni wireless. È costituita da stazioni base dotate di antenne, unità radio e controller che collegano dispositivi come telefoni cellulari, computer o qualsiasi altro apparato controllato a distanza ad altre parti della rete attraverso un collegamento radio.

Noi di Red Hat puntiamo a supportare modelli Ran aperti, in cui la Ran è basata su interfacce e architetture aperte che consentono il supporto di più fornitori, per permettere ai service provider di scegliere vari elementi della Ran da diversi fornitori in base alle loro esigenze specifiche.

Ottimizzazioni a livello di dominio possono ridurre significativamente il consumo della Ran, che secondo uno studio sponsorizzato da Red Hat rappresenta il 75% del fabbisogno energetico di una rete di service provider.

Per concretizzare queste prospettive di ottimizzazione, i service provider dovrebbero incoraggiare i fornitori di software Ran a integrare queste ottimizzazioni già all’interno della soluzione Ran desiderata.

La possibilità di ridurre i consumi utilizzando l’intelligenza artificiale e il controller intelligente della Ran (Ric) per controllare la potenza di ogni settore di cella sono ben note e documentate da organizzazioni come l’alleanza Open-Ran (O-Ran), l’Istituto europeo per gli standard di telecomunicazione (Etsi), Green G, Next G Alliance e altri.

Purtroppo, queste ottimizzazioni sono possibili solo se il fornitore della Ran le supporta. Per esempio, per un’antenna programmabile, la particolare soluzione Ric deve aver implementato le integrazioni specifiche del vendor, sia con il provider dell’antenna che per quel determinato software Ran.

Qual è il contributo di Red Hat all’accordo con Arm pre rendere più efficiente energeticamente queste soluzioni?

Red Hat e Arm stanno testando e sviluppando proof-of-concept di efficienza energetica utilizzando Red Hat OpenShift e Red Hat Enterprise Linux su unità di elaborazione centrale (Cpu) Arm Neoverse.

Oltre a contribuire con le proprie tecnologie, Red Hat sta partecipando a ulteriori sperimentazioni con Arm volte allo sviluppo di soluzioni che soddisfino i requisiti di efficienza energetica.

Quali tempi prevedete per il rilascio di queste soluzioni?

La collaborazione tra Red Hat e Arm è già attiva con l’obiettivo di offrire soluzioni ancora più efficienti dal punto di vista energetico.

Nei prossimi mesi intendiamo invitare altri partner dell’ecosistema a partecipare alla sperimentazione per soddisfare le esigenze specifiche dei service provider e dei loro clienti.

Quali effetti di efficientamento vi aspettate?

L’unità di elaborazione centrale (Cpu) è fondamentale per qualsiasi strategia di costruzione di reti 5G efficienti.

L’architettura Reduced Instruction Set Compute (Risc) è ampiamente adottata nello spazio infrastrutturale che abbraccia edge, networking e cloud, grazie a progetti innovativi incentrati sull’efficienza del calcolo.

Questo offre ai service provider e alle organizzazioni con reti 5G private la possibilità di integrare il 5G in modo più semplice nelle loro operazioni.

Per questo motivo, Red Hat e Arm stanno testando e sviluppando proof-of-concept per l’efficienza energetica utilizzando Red Hat OpenShift e Red Hat Enterprise Linux sulla Cpu Arm Neoverse, che fornisce un’architettura ad alte prestazioni ed efficienza energetica per eseguire applicazioni cloud-native più velocemente per reti 5G a bassa latenza.

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