A inteligência artificial pode criar eficiência na gestão de torres de telecomunicações e pode reduzir o consumo de energia em 40%.
Por Lucas Mearian
A modernização das torres de telecomunicações para torres mais eficientes poderia poupar eletricidade suficiente para alimentar cidades como Phoenix, Nova Orleães ou Seattle, de acordo com um novo estudo produzido pela empresa de investigação norte-americana, J. Gold Associates.
Todos os anos, as torres de telecomunicações dos EUA utilizam um total de quase 21 milhões de megawatts-hora (MWh) de energia. Isto é o equivalente à energia média utilizada por quase dois milhões de lares.
“Os serviços de telecomunicações tornaram-se numa componente crítica da infraestrutura da vida moderna. É difícil imaginar não ser capaz de comunicar em qualquer lugar com os nossos dispositivos móveis ou, cada vez mais, através de um dispositivo sem fios, permitindo serviços de Internet para clientes residenciais e empresariais”, disse o relatório. “Mas não se discute frequentemente o fardo que as numerosas torres de telecomunicações colocam sobre o fornecimento de eletricidade necessária para os manter alimentados e os custos associados à energia fornecida”.
Cada 10% de redução na potência total das torres de telecomunicações resulta em poupança de energia suficiente para alimentar o equivalente a 195.000 lares. E uma redução de 40% fornece eletricidade suficiente para alimentar o equivalente a quase 782.000 lares, de acordo com o estudo “US Cell Sites – a Sustainability Analysis”.
Ao atualizar o hardware de rádio e o software de gestão, cada estação poderia poupar até 40% das suas necessidades de eletricidade, afirma o relatório.
“A reutilização sustentável da eletricidade pode ser utilizada para alimentar um grande número de casas equivalentes sem a necessidade de novas fontes de energia”, diz o relatório. “A quantidade e o custo da eletricidade para gerir a nossa moderna infraestrutura de telecomunicações é enorme e afeta os custos de subscrição dos utilizadores, bem como a carga na rede elétrica e a criação de gases com efeito de estufa a partir da produção de energia.
“Seria benéfico para a indústria avançar nesta direção o mais rápido possível”, conclui o estudo.
Uma típica torre de telecomunicações moderna e de alto desempenho custaria provavelmente cerca de 200.000 dólares, segundo Jack Gold, analista principal e autor do relatório. Cada operador seria responsável pelo seu próprio equipamento, mesmo que partilhasse uma torre física com outros. Tipicamente, a torre é propriedade de uma empresa de torres, que depois aluga o local aos vários operadores (semelhante a um aluguer de várias unidades, tal como um condomínio ou edifício de apartamentos).
“Assim, cada operador é responsável pela atualização do seu próprio equipamento”, disse Gold numa entrevista.
De acordo com a Cellular Telecommunications Internet Association (CTIA), existiam 417.215 torres de telecomunicações nos EUA no final de 2020. Embora este número não seja fixo, uma vez que mais torres são acrescentadas à medida que novas áreas e/ou serviços são implantados, J. Gold A Associates utilizou este número para os cálculos no seu relatório. (A CTIA é uma associação comercial que representa a indústria de comunicações sem fios dos EUA).
O elemento de rádio de uma rede de telecomunicações chama-se RAN (que é a abreviatura de rede de acesso rádio). A típica RAN dura cerca de oito anos antes de necessitar de atualizações ou substituições, disse Gold.
(Porque existe uma grande variação na idade das torres de telecomunicações em todo o mundo, é difícil estimar quantas precisam atualmente de ser substituídas, de acordo com um porta-voz da empresa sueca de redes e telecomunicações, Ericsson).
Em vez de simplesmente substituir hardware antigo, a mudança para um ambiente mais virtualizado em vez de hardware dedicado ajudará a diminuir a necessidade global de energia, disse Gold.
A IA oferece oportunidades
Além disso, ao utilizar inteligência artificial (IA) no software de gestão de torres de telecomunicações, os prestadores de serviços podem operar a infraestrutura mais proactivamente com ferramentas para controlar o equipamento passivo e permitir a manutenção preditiva e a resolução de problemas sem contacto para reduzir os custos, a utilização de energia da torre e as visitas ao local.
“As ferramentas de IA são úteis na gestão do hardware da torre, compreendendo melhor a quantidade de energia necessária para cada ligação, em vez de apenas ligar e desligar os rádios na potência máxima, que é basicamente o que acontece em equipamentos mais antigos”, disse Gold. “Se estiver perto da torre, não tem de me transmitir um sinal com toda a força”.
A IA pode também reconhecer padrões anteriores e gerir equipamento com base nisso (o software pode “aprender” que uma torre raramente tem tráfego das 2h às 3h e configurá-la para a potência mínima). Este tipo de gestão granular pode reduzir significativamente a potência. E melhores antenas, tais como dispositivos de MIMO (Massive Multiple Input Multiple Output) 5G mais eficientes, podem também ajudar a limitar a potência de transmissão necessária.
A Ericsson anunciou recentemente uma RAN mais eficiente em termos energéticos alimentada pelo silício de próxima geração da empresa, que afirma utilizar 25% menos energia. A atualização da carteira inclui tudo, desde rádios de banda dupla a rádios ultraleves, Massivos MIMO, antenas de baixo impacto e funcionalidades de software de poupança de energia.
“Além disso, os dispositivos mais recentes podem ter instalado software que pode interagir melhor com a gestão para ter em conta uma série de características de poupança de energia, tal como os PCs mais recentes também o fazem melhor do que os PCs mais antigos”, disse Gold.
Outro componente crucial para a eficiência energética é o amplificador de potência (PA) no rádio utilizado para gerar os sinais a serem transmitidos, segundo a Ericsson. Normalmente, o PA consome mais de 60 por cento da potência do rádio. Como resultado, a eficiência do hardware do rádio pode ser otimizada para a potência ou configuração de saída específica utilizada, integrando sem problemas passos mais discretos num único pacote, adotando novas tecnologias como o nitreto de gálio de alta eficiência (GaN) e rádios multibandas com tecnologia PA de banda larga, disse o porta-voz da Ericsson.
A mudança para 5G
Cerca de um quarto da população mundial tem atualmente acesso a uma cobertura de 5G. Cerca de 70 milhões de assinaturas de 5G foram adicionadas só no primeiro trimestre de 2022, segundo a Ericsson. Até 2027, cerca de três quartos da população mundial terá acesso a 5G, de acordo com o Relatório de Mobilidade de Junho de 2020 da Ericsson.
Desde a criação das 5G RANs em 2015, a Ericsson afirmou ter enviado 8 milhões de aparelhos aos seus clientes.
Atualmente, existem cerca de 210 redes 5G em serviço comercial e a Ericsson afirma liderar o mercado com cerca de 50% (120 redes) do tráfego móvel 5G do mundo fora da China.
Num relatório anterior, a Ericsson afirmou que existe uma perceção de que os equipamentos mais antigos nas torres celulares podem lidar com o aumento da procura de tráfego de mais dispositivos móveis e atualizações para 5G, o que a empresa contesta.
“A transição de 4G para 5G traz um grande aumento nos requisitos informáticos – eles aumentaram num fator de mais de 150”, disse o porta-voz da Ericsson. “Embora as soluções computacionais gerais possam ser utilizadas para 5G, para realmente proporcionar um desempenho 5G com a mais alta eficiência energética, é necessário silício especificamente desenvolvido. O sistema Ericsson em chip (SoC) é a solução ideal para o conseguir”.
A Ericsson afirma que o seu mais recente sistema de rádio 5G pode reduzir o consumo de energia em cerca de 30 por cento quando utilizado para atualizar a infraestrutura atual. O sistema suporta tecnologias de acesso autónomo e não autónomo 5G, 4G, 3G e 2G. “Oferece elevados níveis de orquestração e automatização para eficiência operacional e proporciona até 20% de poupança na infraestrutura com operações nebulosas”, afirmou a empresa.
“Em alguns casos, até paga a atualização em três anos”, disse a empresa no seu relatório. “Os casos de clientes mostram que os prestadores de serviços reduziram o consumo de energia das torres até 15% através de soluções inteligentes de controlo de torres”.
No entanto, alguns estudos afirmam que 5G consome até duas vezes mais energia do que os sistemas 4G. “Uma estação base típica de 5G consome até ao dobro ou mais da potência de uma estação base de 4G, escreveu Matt Walker, Analista Chefe da MTN Consulting, num relatório intitulado “Operadores que enfrentam crise de custos de energia”.