Miljømessig bærekraft er avgjørende for fremtiden til planeten vår. Telekomindustrien, som representerer om lag 2 % av det globale energiforbruket i dag, kan bidra betydelig til å nå dette målet ved å begrense sine utslipp og gjøre andre sektorer i stand til å bli mer energieffektive gjennom digitalisering.
Miljømessig bærekraft står øverst på telekomindustriens agenda. Det siste Mobile Net Zero-rapport fra GSMA avslører at 62 % av mobilindustrien er forpliktet til å redusere utslipp i løpet av det neste tiåret, og 50 % av mobilnettoperatørene har som mål å nå netto-nullmål innen 2050 eller tidligere, til tross for tosifret vekst i datatrafikk og nettverksutvidelser. Økende energipriser gjør også forbedring av energieffektiviteten i mobilnett viktigere ved å påvirke operatørenes bunnlinje.
Å begrense karbonutslipp krever investeringer i utstyr som er mer energieffektivt og en større bruk av fornybar energi. Det krever også å utnytte kunstig intelligens (AI), maskinlæring (ML) og virtualisering for å optimalisere strømbruken i utstyr, sentralisere nettverksressurser og begrense oppvarming og klimaanlegg.
Fokus på RAN for å øke energieffektiviteten i mobilnettverk
Mens et mobilnettverk består av flere deler, er radioaksessnettverket (RAN) ansvarlig for det meste av energiforbruket i et mobilnett. Ulike kilder anslår at denne delen av nettet står for alt mellom 70 og 85 % av det totale energiforbruket i et mobilnett.
Med 5G vil RAN-energiforbruket sannsynligvis øke ytterligere. Selv om energiforbruket per dataenhet er mindre for 5G sammenlignet med 4G, er strømforbruket mye høyere med flere antenner i basebåndenheter.
Mobilnettoperatører må overvinne denne utfordringen. Åpen RAN (O-RAN) kan hjelpe, men den disaggregerte og virtualiserte naturen til O-RAN-arkitekturen gir kompleksitet. Som svar har Deutsche Telekom, Orange, Telefonica, TIM og Vodafone utviklet seg tekniske krav å gradvis forbedre energieffektiviteten til O-RAN-nettverk og samtidig beholde fordelene det gir når det gjelder å fremme innovasjon og fleksibilitet.
Hver nettverkskomponents energieffektivitetsmål er definert basert på nettverksarkitekturen, konfigurasjonen og belastningen. Mye fokus har blitt satt på O-RAN radioenheter (O-RUs) fordi de representerer en betydelig del av det totale strømforbruket i O-RAN nettverk. Det første målet for andre nettverkskomponenter er å gjøre dem like energieffektive som tradisjonelle basebåndenheter med tilsvarende nettverkskonfigurasjon. De maksimale strømforbruksmålene for distribuert RAN med spesifikke nettverkskonfigurasjoner er definert og avhenger av kapasitet.
O-RAN-brukssaker for energieffektivitet dukker opp
Flere selskaper jobber med O-RAN energieffektivisering. Likevel er det nødvendig med mer testing for å drive innovasjon på dette området og sikre fordelene som tiltrakk industrien til å ta i bruk O-RAN i utgangspunktet. På 2022 Global Spring-pluggfesten til O-RAN Alliance slo Vodafone, Intel, Radisys, Wind River og Keysight seg sammen for å kvantifisere reduksjonen i strømforbruket til et multi-leverandør, skybasert og fullt virtualisert O-RAN-system . Systemet inkluderte containerisert O-DU- og O-CU-programvare, O-Cloud-programvare og toppmoderne prosessorer med telemetri- og strømstyringsfunksjoner og akseleratorer. Figur 1 viser oppsettet for denne brukssaken.
Figur 1 Oppsett for O-RAN energieffektivitetsbruk på O-RAN Alliance Global Spring plugfest i 2022.
Testen reproduserte virkelige trafikkscenarier, inkludert travle tider på et live mobilnettverk under pendling og etter skoletid, og stille tider om natten. Demoen kjørte forskjellige scenarier med forskjellige prosessortilstander – C0, C1 og P – og trafikkbelastninger. Brukssaken inkluderte også lukket sløyfe-optimalisering av strømsparingsparameterne som ble brukt i O-RAN-systemet.
Strømforbruket for scenarier med høy trafikk ble redusert med 9 % og gikk ytterligere ned til 12 % med lite trafikk. Scenariene som kombinerte C1- og P-tilstander ga mest energibesparelser. Besparelsene var mer betydelige når C1-tilstanden var på for alle belastningsnivåer, noe som tyder på at C1-tilstanden bør forbli på som standard for å maksimere energibesparelsene.
Den samme pluggfesten inneholdt en O-RAN energisparingsbrukssak som besto av å simulere et storskala O-RAN-nettverk med en energisparende applikasjon som kjører på den ikke-sanntids RAN intelligente kontrolleren (ikke-RT RIC), Juniper Networks ‘ Energisparing rApp. rApp brukte det O-RAN-kompatible O1-grensesnittet til å samle standardkompatible ytelsesmålinger og rekonfigurere E2-nodene emulert av Keysights RIC-løsning, RICtest.
Demooppsettet besto av Junipers Energy Savings rApp og service management and orchestration (SMO) O1-konfigurasjon og ytelsesstyring (CM/PM)-tjenester og Keysights RICtest-agenter, som vist i Figur 2. Junipers 5G energisparende rApp kjørte på sin ikke-RT RIC for å kontinuerlig overvåke cellelastutnyttelsen emulert av RICtest-agentene, ved å bruke O1-grensesnittet og i henhold til standardiserte ytelsesmålinger.
COSMOS Testbed sandkasse ved WINLAB, Rutgers University
Figur 2 Oppsett for O-RAN energisparing på O-RAN Alliance Global Spring plugfest i 2022.
Når rApp oppdaget lav belastning på en celle, ville den sjekke dekningen og belastningsnivåene til cellene mot andre i nærheten i klyngen emulert av Keysights RICtest. rApp vil da utløse energisparehandlinger på cellene basert på operatørdefinerte kriterier via O1-grensesnittet. Keysights RICtest-agenter ville etterligne handlingene og gå inn i en energisparetilstand. rApp vil deretter fortsette å overvåke belastningen på nabocellene og aktivere cellens energisparemodus hvis nivået overskrider kriteriene.
Demoen viste den vellykkede introduksjonen av Junipers ikke-RT RIC og dens rammetjenester og distribusjonen av 5G energisparings-rApp. RIC leverte vellykket O1 CM/PM-tjenester til rApp, via et forhåndsspesifisert R1-grensesnitt. rApp var i stand til å konsumere tjenestene for å samle ytelsesmålingene generert av RICtest-agentene og endre konfigurasjonen av E2-nodene emulert av agentene over O1-grensesnittet.
RIC og dets rammeverkstjenester samhandlet med SMO O1 CM/PM-tjenestene for å samle ytelsesmålinger og modifisere E2-nodene. rApp-en overvåket nettverket, oppdaget lave belastningsnivåer og aktiverte og deaktiverte energisparemodusen på E2-nodene for å spare energi.
RICtest-agenter spilte en kritisk rolle i denne brukssaken ved å generere cellelast- og utnyttelsesytelsesmålinger, simulere brukerutstyr (UE) med forskjellig mobilitet og trafikkmønstre, som vist i Figur 3, og emulerer aktiveringen og deaktiveringen utløst av rApp. RICtest støttet også O-RAN-kompatible O1 CM/PM-grensesnitt mot SMO og ikke-RT RIC.
Figur 3 RICtest-agenter som simulerer UE-er med ulik mobilitet og trafikkmønstre.
Denne demoen representerte en bemerkelsesverdig milepæl for O-RAN 5G energisparingsbruk fordi den viste O1 ytelsesstyring interoperabilitet mellom SMO, ikke-RT RIC og RICtest agentene, noe som muliggjorde innsamling av celleutnyttelse og belastningsinformasjon som kreves av brukssaken . Den demonstrerte også interoperabilitet for konfigurasjonsadministrasjon mellom disse komponentene for å utløse aktivering og deaktivering av energisparende funksjoner på E2-nodene. Og begge resultatene ble oppnådd i samsvar med O-RAN O1 og 3rd Generation Partnership Project (3GPP) spesifikasjoner.
På vei mot større energieffektivitet i mobilnett
Å redusere energiforbruket i mobilnett er en av de viktigste utfordringene telekomindustrien står overfor dette tiåret. Med 70 til 85 % av energiforbruket i et mobilnett som kommer fra RAN, kan O-RAN bidra enormt til denne innsatsen. Dens disaggregerte og virtualiserte arkitektur gir kompleksitet; energi er imidlertid den neste store utfordringen O-RAN må overvinne. Flere selskaper jobber allerede med denne utfordringen, og O-RAN energieffektivitet, besparelser og brukssaker dukker opp. Likevel er det nødvendig med mer arbeid for å drive innovasjon på dette området.
Jessy Cavazos er direktør for O-RAN Market Development hos Keysight.
Relatert innhold