Сотовые сети обеспечивают связью миллиарды человек, но за это приходится расплачиваться огромным количеством электроэнергии и дизельного топлива. Из-за этого они очень неэкологичны, но исследователи говорят, что уже скоро они станут значительно более дружественными к природе. И при этом останутся такими же надежными и удобными.
Согласно исследованиям современная сотовая сеть потребляет порядка 0,64 микроджоулей энергии на каждый переданный бит. В прошлом году пользователи МТС, например, при помощи одного лишь мобильного интернета сгенерировали 11700 ТБ данных. Это означает, что для передачи такого объема информации понадобилось, по грубым оценкам, около 0,15 млн кВт-часов энергии. Сюда следует добавить еще объем голосовых данных, которые трудно в байтах оценить косвенными методами. Для сравнения, Киевская ТЭЦ-6 мощностью 500 МВт вырабатывает за год 2,2 млрд кВт-часов электроэнергии.
Меньше сота – больше экологии
Больше всего энергии закономерно потребляют базовые станции: на них требуется до 58% от всех затрат. Переключение между ними потребляет примерно 20%, а функционирование опорной сети и дата-центров требуют соответственно 15% и 5%:
Показатели энергопотребления сотовой сети можно уменьшить, если внедрить энергоэффективные базовые станции. В качестве таких эксперты предлагают использовать фемто- и пикосоты. Они в десятки раз меньше типичных базовых станций и позволяют установку практически везде. При этом благодаря своей компактности (некоторые помещаются на ладони) они требуют значительно меньше энергии и даже могут работать от аккумуляторов.
Стабильная независимость от электросети
Фемто- и пикосоты удобно обеспечивать энергией при помощи «зеленых» источников: солнечных батарей и ветрогенераторов. Однако у них есть критический недостаток: их выработка очень переменчива и зависит от погоды и времени суток. Это не подходит для базовых станций, которые должны работать круглые сутки, а, значит, потребляют энергию постоянно.
Ученые из Университета Южной Калифорнии решили эту проблему тем, что предложили устанавливать по несколько фемтосот рядом. Они с помощью математической модели рассчитали, что в таком случае если у одной подобной базовой станции сядут батарейки, ее выручит соседняя.
Их коллеги из других институтов говорят, что подобная работа очень важна. «Одним из основных препятствий для разворачивания современных систем коммуникаций является обеспечение надежным источником энергии, – говорит директор Центра беспроводных исследований технологического университета Вирджинии Джеф Рид. – Коллеги показали теоретический механизм, который позволит возобновляемым источникам энергии стабильно обеспечить электричеством сотовую сеть».
Сотовые сети и экология
По различным оценкам, телекоммуникационные компании генерируют примерно 1% глобальных выбросов углерода в атмосферу. Последний получается из-за того, что большая часть электричества вырабатывается в мире на угольных и нефтяных электростанциях. И этот показатель в ближайшие несколько лет, по прогнозам, утроится. В некоторых странах затраты на энергию уже составляют половину расходов мобильных операторов.
«Мы должны стремиться к улучшениям технологий сбора и хранения энергии. Однако наибольшая выгода будет при уменьшении энергопотребления самого оборудования сотовой сети», – отмечает руководитель программ по разработке энергоэффективного мобильного оборудования Alcatel-Lucent Bell Lab Тиерри Клейн.
По материалам Technology Review, Bell Labs University of Melbourne, IEEE
