5GやWi-Fi 6などのテクノロジーの台頭により、将来はワイヤレス インフラストラクチャへと移行することがほぼ確実になりました。ほぼすべてのコンピューターに組み込まれたハンドヘルド デバイスには、何らかのワイヤレス接続機能が備わっています。最も一般的な接続には、携帯電話、Wi-Fi、Bluetooth、ラジオなどがあります。ネットワーク インフラストラクチャ全体は情報通信技術 (ICT) と呼ばれ、近年最も重要なテクノロジ分野の1つです。ICTの主な用途の1つは通信ネットワークであり、これは世界中のすべてのスマートフォンの存在 [基盤?] の背後にある基本的なブロックです。
現在、ネットワーク インフラストラクチャはICTにおけるエネルギー フットプリントの大部分を占めています。ICTは世界の炭素排出量の2 ～ 4パーセントを占めていると推定されています。また、インターネット利用者数も急速に増加しており、アクティブユーザー数は50億人を超え、来年にはさらに3億人増加すると予想されています。その結果、電力需要が増加すると予想されます。したがって、エネルギー効率は有線ネットワークとサービス インフラストラクチャの最優先事項の1つとなり、5Gなどの無線テクノロジの導入の最適な計画がそれに続きます。
ネットワーク機器の電流消費を分析し、サービス品質を損なうことなく 電力消費を最小限に抑える ソリューションを見つけるための一貫した研究努力が行われてきました。ICTで省エネ戦略を採用することで、世界の二酸化炭素排出量を約15% 削減できます。以下では、これらの戦略のいくつかについて説明します。
ネットワークの一部を休止状態にするまたはオフにする
現在、通信ネットワークはピーク時の需要に耐えられるように構築されており、中負荷および軽負荷のシナリオにはほとんど注意が払われていません。したがって、需要が低いときにコンポーネントをオフにできるネットワークは、より適応性が高く、全体的な電力消費が少なくなります。これを実現するための戦略の1つは、動的トポロジ最適化を使用することです。これは、オフピーク負荷需要がピーク需要の50% 未満の場合に非常に効果的です。この戦略は、複数の利用可能なトポロジの中から消費電力が最小のトポロジを選択することで、現在の負荷需要を満たします。
動的帯域幅割り当てと呼ばれる同様の戦略は、固定回線アクセスタイプのネットワークにも使用されます。これにより、ユーザーはより高いビット レートを利用できるようになると同時に、同じメディア上で、必要とするユーザーにはより低いビット レートも提供できるようになります。これらの戦略は、高度なリピーターを備えたLTEの後継であるLTE-Advancedで採用されています。Quectel Wireless Solutionsの Quectel EM06 は、LTE-Advancedベースの製品の1つであり、M2M (マシンツーマシン) およびIoTアプリケーション向けに特別に最適化されています。M.2フォーム ファクターを備え、最大300Mbpsのダウンリンクと50Mbpsのアップリンク データ レートを実現できます。
従来のリピーターは常にオンになっており、基地局からの信号を増幅または再生してネットワーク範囲を拡大します。高度なリピーターを使用すると、ネットワークは、ユーザーがその範囲内にいる場合にのみリピーターを制御し、アクティブ化できます。
光バイパス
上で説明したように、個々のコンポーネントをオフにすると、かなりの量のエネルギーが節約され、他のいくつかのテクニックを併用すると、実行中のコンポーネントに対してさらにエネルギーを節約できます。これらの技術の1つは光バイパスであり、実行中のコンポーネントの負荷を軽減し、コストを削減するためにすでに使用されています。メイン ルータは中間ノード宛のトラフィックのみを処理し、残りは光リンクに残ります。この目的のために、光アド/ドロップ マルチプレクサ (OADM) を使用して光のパスを切り替え、入力ファイバー リンクが出力ファイバー リンクに直接接続されるようにします。FinisarのFWSF-M/D-1310/CWDM-LC は、シングル チャネル入力をサポートし、1310nm LCコネクタを備えたOADMの1つです。
光バイパスは、光クロスコネクト (OXC) またはOADMを使用して、各ノードでの光-電気-光 (OEO) 変換を排除します。電力効率の高いグルーミング アルゴリズム (PEGA) は、ルーター、光増幅器、トランシーバーなどのネットワーク コンポーネントの電力消費を分析して光パスの分割を決定するために使用されます。この方法では、ルーターの容量を削減できるため、全体的なコストと消費電力を削減できます。光バイパス技術を利用することで、エネルギー使用量を最大45パーセント削減できます。
アダプティブリンクレート
実行中のコンポーネントの負荷を軽減するもう1つの方法は、ネットワーク ラインで適応リンク レートを使用することです。これにより、低速と高速の複数のリンク レートが1つのリンクでサポートされます。より低いリンク レートで需要が満たされるユーザーは消費エネルギーをさらに節約でき、この戦略はすでにホーム ゲートウェイでその可能性を示しています。この戦略を使用できる製品の1つが、Intelの PEF22622FV1.4 です。これは、スタートアップが組み込まれたSDSLワンチップ レート適応型トランシーバーです。144 kBit/sから2.3 MBit/sまでのすべてのデータ レートを8 kBit/s単位でサポートします。
ただし、最大10 Gb/sのより高いリンク レートを必要とするヘビー ユーザーの場合、消費電力が常に高いため、大きな違いは感じられない可能性があります。この戦略では、処理されるトラフィックの量は常に一定であり、変動も少ないため、コア ネットワークへの影響も少なくなります。
ハイブリッド光スイッチング
膨大な量のトラフィックを常に処理するデータセンターなどの場所は、その大規模な展開と24時間365日の運用により、ICTの中で最も電力を消費するコンポーネントの1つです。データ センターには大きな省電力の可能性があり、 研究 によれば、ハイブリッド光スイッチング (HOS) を使用することで最大32パーセントのエネルギー節約が達成できることがわかっています。HOSは、光回線、バースト、パケット スイッチングを同じネットワーク上で組み合わせます。アプリケーションに応じて、HOSベースのネットワークを、データ センターの要件に最適な光転送メカニズムに調整できます。
HOSは2つの並列光スイッチで構成されており、消費電力を削減すると同時にネットワーク パフォーマンスを向上させます。1つ目は、長いバーストを持つ低速でエネルギー効率の高いスイッチであり、もう1つは、送信用の短いバーストを持つ高速スイッチです。これは、大きな変更を加えることなく、現在のインフラストラクチャに迅速に統合できる柔軟な戦略です。
結論
電気通信は、エネルギー節約の余地が非常に大きい、最も急速に成長している分野の1つです。5Gの導入により、さまざまな戦略を使用して エネルギー最適化 を実行し、エネルギー効率を高めることができます。ホームネットワークのゲートウェイも、住宅地の電力消費のかなりの部分を占めるため、これらの戦略を取り入れています。
