Мы наш, «зеленый» мир построим

Система Alcatel-Lucent lightRadio, размер которой значительно меньше по сравнению с традиционной БС, позволяет операторам организовать предоставление высококачественных услуг без обязательного развертывания дорогостоящих сотовых вышек Источник: Alcatel-Lucent

Эволюция мобильных устройств, новых приложений и услуг, а также неуклонный рост требований к пропускной способности заставляют операторов увеличивать производительность сетей, используя такие технологии, как LTE. Параллельно увеличиваются эксплуатационные расходы, потребности в электропитании и общая сложность сети. Отрасль нуждается в эффективных концепциях применения экологичных решений, и с годами эта потребность будет все острее.

Если раньше массовое внедрение «дружественных» окружающей среде технологий затрудняли высокие расходы на модернизацию сетевой инфраструктуры, то теперь игроки отрасли вынуждены использовать оборудование, соответствующее определенным стандартам. Регулирующие органы разных стран на законодательном уровне обязывают участников рынка использовать разработки, отвечающие новым, повышенным требованиям экологичности. Телекоммуникационным решениям с неудовлетворительными показателями энергоэффективности дорога в цивилизованные страны заказана.

Внимание — экология!

Одними из первых задумываться о снижении негативного влияния на окружающую среду стали европейские операторы связи. В частности, компания Orange еще в 2004 году установила в Шотландии две автономные базовые станции с источниками питания на водородно-топливных элементах. Один проект был реализован в центре Абердинширского леса, второй — возле популярного центра лыжного спорта.

Оператор Vodafone двумя годами позже установил факт опосредованного воздействия используемого оборудования на окружающую среду. В компании было создано специальное подразделение «Инфраструктура и энергетика» и объявлено о намерении снизить к 2020 году свои выбросы двуокиси углерода на 50%.

По данным Международного союза электросвязи (МСЭ), в 2004 году количество абонентов сотовой связи составляло почти 1,7 млрд человек, а в 2008 году выросло до 4 млрд человек. Таким образом, более 60% населения Земли стало использовать мобильные технологии. Несколько последних лет инфраструктура сетей связи росла колоссальными темпами. И тогда стало ясно, что отдельными проектами и разовыми «зелеными» инициативами в отрасли не обойтись – внедрение экологичных решений должно вестись повсеместно и систематично.

В 2008 году Ассоциация GSM выступила с «зеленой» инициативой, предложив массово использовать экологичные базовые GSM-станции с автономным питанием. Было заявлено, что эти БС не подключаются к общей электрической сети, а получают энергию от возобновляемых источников, таких как солнце, ветер, биотопливо и т. д. Планировалось к 2012 году установить около 118 тыс. «зеленых» станций. Результатом инициативы должна была стать экономия примерно 1,5 млн тонн дизельного топлива и уменьшение выброса двуокиси углерода в атмосферу на 6,3 млн тонн. Инициативу поддержали операторы Telefonica, Vodafone и Orange и др.

На сегодняшний день базовые станции потребляют самое большое количество электроэнергии из всех компонентов сетевой инфраструктуры – по разным оценкам, от 80 до 90%. В распоряжении российской «большой тройки» находятся десятки тысяч БС: каждый из операторов предоставляет услуги на базе стандартов GSM и UMTS, а также осуществляет плавное внедрение LTE. Переход на технологии «четвертого поколения» требует обеспечения более высокого качества сетевой инфраструктуры в части надежности и пропускной способности. Можно сказать, что развитие сетей LTE – хорошая возможность для совершенствования телекоммуникационной отрасли в целом.

При всех известных преимуществах у LTE есть один существенный недостаток – значительные капитальные затраты на фоне несформировавшегося еще спроса на услуги 4G. Эксперты сходятся во мнении, что в России переход на LTE произойдет не так быстро, как ожидалось. Скорее всего, рынок созреет для новых услуг к 2015 году, и только к этому времени стоит ожидать существенных изменений сетевой инфраструктуры.

Сейчас операторы говорят о том, что переход на LTE не несет почти никаких новых требований по части энергоэффективности. Дмитрий Солодовников, руководитель направления по взаимодействию со СМИ компании МТС, отметил, что базовые станции LTE, как правило, устанавливаются в точках, где уже стоят вышки операторов; вопрос подведения к ним электроснабжения уже решен, а их энергопотребление незначительно отличается от базовых станций третьего поколения. Таким образом, переход на новые технологии оставит без изменения главное ожидание игроков отрасли: решения для сетевой инфраструктуры должны обеспечивать максимальную энергоэффективность без потери качества предоставления услуг.

«Зеленый» арсенал

Производители начали работать в направлении создания «дружественных» экологии экономичных решений еще несколько лет назад. Одной из первых «зеленое» движение поддержала компания Nokia Siemens Networks. В 2008 году ее специалисты заявили, что энергопотребление базовой станции может быть уменьшено до 70% первоначальной мощности. NSN снизила энергопотребление базовых станций GSM и WCDMA до 800 и 500 Вт соответственно. Более того, компания поставила перед собой цель добиться значений 650 и 300 Вт.

Большой вклад в создание экологичных решений сделал Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI), опубликовавший Методику анализа энергоэффективности для оборудования беспроводных сетей доступа. Основная цель этой технической спецификации заключается в определении референсной конфигурации базовых станций и уровней нагрузки, на основе которых можно оценивать потребляемую БС мощность в одинаковых условиях. В спецификации учитываются различные условия для проведения измерений, такие как температура, давление и влажность окружающей среды.

Первыми данные об энергоэффективности, полученные с использованием нового технического регламента, были опубликованы для базовой станции Flexi EDGE производства NSN. Измеренное энергопотребление базовой станции Flexi EDGE в типичной конфигурации, с тремя секторами и четырьмя несущими на сектор, в базовом режиме работы составило в среднем 978 ватт.

Сегодня все крупные производители решений для сетевой инфраструктуры имеют в своем арсенале «зеленые» решения. Особенно активно ведут разработки компании Alcatel-Lucent, Huawei, NSN, Ericsson. У каждого вендора свой взгляд на современную экологию и свое представление о том, как органично «вписать» в нее собственные разработки. Однако существуют и общие тенденции.

Холодный расчет

Известно, что приблизительно половина энергии при работе базовых станций расходуется на охлаждение оборудования. Чтобы снизить зависимость от кондиционеров, в компании Huawei решили расширить температурный режим сетевых решений. Константин Коловский, старший менеджер отдела маркетинга Huawei в России, рассказал, что даже модули БС Huawei, предназначенные для установки внутри помещения, поддерживают температурный режим от –20 до +55 °С, что позволяет большую часть года (а в условиях многих регионов России и круглый год) использовать для этого оборудования прямое охлаждение уличным воздухом вместо кондиционеров.

Huawei вообще предлагает не только расширять температурные режимы и использовать вентиляторы, но и применять так называемое интеллектуальное охлаждение. По словам Коловского, все оборудование на сайте сотовой сети может быть разделено в зависимости от температурных режимов и выделяемого тепла. Некритичные модули можно охлаждать простой вентиляцией, критичные — с помощью теплообменника или термоэлектрического охлаждения изолированно. В результате на поддержание температурного режима сайта будет затрачиваться гораздо меньше энергии.

Интеллектуальный подход к охлаждению используют сегодня «ВымпелКом» и МТС, активно внедряя технологию Free cooling. Это решение позволяет экономить электроэнергию на базовых станциях оператора, где надо сохранять определенный уровень температуры, чтобы поддерживать работоспособность оборудования. По данным «ВымпелКома», указанная технология помогла сэкономить до 40% электроэнергии в прошлом году.

Меньше, да лучше

Также повышение энергоэффективности современных БС может достигаться минимизацией габаритов оборудования. Здесь нужно упомянуть разработку Alcatel-Lucent lightRadio, идея которой была представлена в 2011 году на Всемирном мобильном конгрессе в Барселоне. Эта система, размер которой значительно меньше по сравнению с традиционной БС, позволяет операторам организовать предоставление высококачественных услуг без обязательного развертывания дорогостоящих сотовых вышек. Она может работать в сетях LTE, WCDMA и GSM, а также «по совместительству» предоставлять функциональность точки доступа Wi-Fi. В компании отмечают, что элементы lightRadio используют практически на 35% меньше электроэнергии, чем сопоставимые по производительности традиционные удаленные радиоблоки. При развертывании lightRadio в таких крупных городах, как Нью-Йорк, за пять лет можно снизить выбросы углекислого газа в таком объеме, что это будет сравнимо с удалением примерно 14 тыс автомобилей с магистралей города.

Готовы экономить с LTE

Архитектура сетей LTE предполагает широкое использование распределенных базовых станций. По заявлению производителей, такие БС позволяют значительно экономить ресурсы (подобные решения есть, в частности, у Huawei и NSN). Это подтверждают и данные операторов. К примеру, представители «ВымпелКома» сообщили, что уже используют распределенные базовые станции, благодаря чему экономия потребляемого электричества достигает 30-35%.

Константин Коловский рассказал, что в решения LTE и LTE-Advanced был добавлен ряд функций, позволяющих эффективно координировать настройки оборудования сети, перераспределять трафик и ограниченные частотные ресурсы между базовыми станциями разных диапазонов частот и уровней (макро, микро, пико). По его словам, это позволит максимально эффективно использовать инфраструктуру сети LTE, то есть повысить ее пропускную способность при минимальном энергопотреблении, снизив таким образом расход энергии на единицу информации.

Участвуют все

Завершая разговор об энергоэффективности решений сотовой связи, стоит отметить, что наилучших результатов позволяет добиться комплексный подход. Это понимают, в частности, в Alcatel-Lucent, специалисты которой работают над созданием экологичных решений не в отдельных линейках, а во всем продуктовом портфеле. «Комплексный подход является неотъемлемой частью концепции высокопроизводительной экономически эффективной сети High Leverage Network, на основе которой Alcatel-Lucent создает решения для сетей связи, — отмечает Филипп Ричард, вице-президент компании, возглавляющий отдел «зеленых» технологий в Alcatel-Lucent. – Концепция HLN, представленная в 2009 году, была разработана для того, чтобы помочь операторам экономически эффективно масштабировать пропускную способность сети и увеличивать ее производительность. Внедрение наших продуктов в рамках концепции HLN, за счет их более низких потребностей в энергообеспечении и занимаемом рабочем пространстве, ведет к более экологически устойчивому и эффективному использованию электроэнергии, а также к снижению затрат на охлаждение систем и рабочих объемов. Например, наши новые интегральные платы для оптических и IP-систем позволяют увеличить пропускную способность в четыре раза, используя для этого вполовину меньше электроэнергии, чем продукты предыдущего поколения».

Исследовательское подразделение Alcatel-Lucent Bell Labs ведет исследования в области «зеленых» технологий, которые базируются на целостном комплексном подходе и охватывают все сетевые домены: беспроводные и проводные сети, мобильный и фиксированный доступ, пакетные данные и оптические системы передачи. Разрабатывается и телекоммуникационное оборудование с пониженным потреблением энергии, включая не только БС и различные компоненты сетей сотовой связи, но также решения для магистральных сетей связи, потребность в которых с развитием ШПД постоянно увеличивается. В рамках данного направления руководители Bell Labs в начале 2010 года предложили создать глобальный консорциум GreenTouch с целью существенного повышения энергоэффективности коммуникационных сетей. Сейчас консорциум GreenTouch насчитывает 58 членов, объединяя ведущие научные организации и институты и такие компании, как Vodafone Group, Fujitsu, CommScope, Huawei и др.

В процессы перехода к экологичным решениям, которые происходят сегодня в отрасли параллельно с внедрением технологий нового поколения, будет вовлекаться все больше участников. Стремление к экономии и эффективности привлечет на «зеленую» сторону производителей и игроков рынка, которые пока остаются в стороне. По предварительным оценкам Pike Research, в 2013 году «зеленое» сетевое оборудование составит 46% 277-миллиардного (в долларах) глобального рынка телекоммуникационных продуктов.