Auf dem Weg zu einem umweltfreundlicheren Kabel mit adaptiver Stromversorgung
Der Energieverbrauch von Breitbandnetzen ist beträchtlich, und damit auch ihre Umweltauswirkungen. Laut einigen Studien übersteigt der CO1-Fußabdruck des Internets bereits den des weltweiten Flugverkehrs [XNUMX], was für die traditionell energieabhängige Kabelindustrie eine Herausforderung darstellt. Trotz der zunehmenden Umweltbedenken müssen die Betreiber mehr Netzwerkkapazitäten aufbauen, um die hohe Verfügbarkeit von Breitbanddiensten aufrechtzuerhalten und mit der zunehmenden Online-Aktivität Schritt zu halten. Es bedarf neuer Lösungen, um das Wachstum zu bewältigen und gleichzeitig die Umweltprobleme ernsthaft zu berücksichtigen.
Adaptive Powering: immer eingeschaltet, aber nicht voll beladen
Die Kabelindustrie arbeitet im Allgemeinen als „immer eingeschaltetes, voll ausgelastetes“ Netzwerk. Die Entwicklung und Bereitstellung von Kabelnetzwerkprodukten ist jedoch, was den übertragbaren Frequenzbereich betrifft, immer weit von dem entfernt, was für die Signalübertragung tatsächlich erforderlich ist. In der Praxis bedeutet dies, dass die im Feld verwendeten Verstärker und Knoten zwar normalerweise so betrieben werden, als ob die Übertragungsfrequenzbereiche jederzeit voll ausgelastet wären, das voll ausgelastete Netzwerk jedoch selten benötigt wird, um die tatsächlichen Serviceanforderungen der Abonnenten zu erfüllen.
In 2018, Teleste [2] stellte eine Energiesparinnovation vor, die adaptive Stromversorgung nutzt, um die Netzwerkleistung entsprechend den tatsächlich benötigten Signalpegeln zu optimieren. Der Kern der Innovation, dargestellt in Abbildung 1, ist einfach: Ein Großteil des Energieverbrauchs des Kabelnetzes wird für Geräte im Feld aufgewendet, insbesondere für deren Verstärkerkomponenten, die mit voller Leistung betrieben werden. Wenn die volle Leistung nicht erforderlich ist, können die Verstärkerkomponenten mit einem niedrigeren Ruhestrom betrieben werden, ohne dass dies die Servicequalität für die Abonnenten beeinträchtigt. Die Innovation besteht aus drei Methoden [3]:
- Per Fernzugriff anpassbare Leistungsstufen: Kabelfernsehnetzgeräte wie optische Knoten und Verstärker können je nach verwendeter Kapazität in zwei oder mehr vordefinierte Energiesparmodi versetzt werden, um den optimalen Verstärker-Vorspannungsstrom basierend auf der gesamten HF-Last einzustellen. Die Modi werden von den Bedienern vor Ort oder aus der Ferne aktiviert.
- Autonome Leistungsanpassung: CATV-Netzwerkgeräte können über eine integrierte HF-Leistungsmessfunktion verfügen, die die gesamte HF-Downstream-Leistung misst. Die im Netzwerk zu verwendende Kapazität wird anhand der HF-Messungen bestimmt und der Stromverbrauch der Verstärkerkomponente wird basierend auf diesen Ergebnissen automatisch angepasst.
- Lastabhängige Leistungsanpassung: Die gesamte HF-Last wird von einem Remote-PHY-Gerät analysiert. Diese Analyse wird verwendet, um die Vorspannung der nachgeschalteten Verstärker anzupassen, was zu einem optimalen Stromverbrauch führt. Der Betrieb ist völlig autonom.
Die Berechnungen zeigen, dass sich mit den drei Methoden bis zu 30 Prozent des von den Verstärkerkomponenten verbrauchten Stroms einsparen lassen. Da HF-Verstärkerkomponenten in Außenanlagen 70 Prozent des gesamten Stroms verbrauchen, führt dies zu einer Reduzierung des gesamten Stromverbrauchs des Zugangsnetzes um bis zu 20 Prozent. [4]
Stromspareffekte in der Praxis messen
Kürzlich führten wir eine Studie [5] in einer realen Netzwerkumgebung durch, um die Auswirkungen der Energiesparfunktion in der Praxis zu untersuchen. Der Stromverbrauch wurde in einem Segment gemessen, das aus einem RPD-Knoten und 28 Line-Extender-Verstärkern bestand. Die Referenzlast-Betriebspunkte (Volllast) wurden etwa 3 dB unter dem Maximalpegel gewählt.
In Abbildung 2 sehen wir, dass die Aktivierung der Energiesparfunktion zu einer 26 % weniger Stromverbrauch im Segment. Der größte Teil der Reduzierung kommt von den Line Extender-Verstärkern, aber auch in den Knoten- und Koaxialkabeln wird Strom gespart. Aufgrund der Anzahl der Verstärker spielt die in ihnen eingesparte Energiemenge offensichtlich eine bedeutende Rolle bei der Senkung der Stromrechnung des Netzwerks in der Praxis.
Als nächstes haben wir untersucht, was mit der Netzwerkleistung in drei verschiedenen Kapazitätsauslastungsszenarien passiert. Die Ergebnisse sind in Abbildung 3 dargestellt:
- Bei der Referenzlast (Volllast) treten in SC-QAMs einige Bitfehler auf (vor FEC), die jedoch keine Auswirkungen auf die Dienstqualität haben. Das empfohlene Konstellationsschema für OFDMs beträgt jedoch 1K, wenn die Energiesparfunktion aktiviert ist.
- Wenn die Gesamtnetzwerkbelastung durch Abschalten des höchsten OFDM-Blocks verringert wird, verschlechtert sich die System-MER nur bis zu einem gewissen Grad, wenn die Energiesparfunktion aktiviert ist, und sogar 4k OFDM ist möglich. Die Nutzung der Energiesparfunktion ist sehr zu empfehlen.
- Darüber hinaus können durch Herunterfahren des nächsten OFDM-Blocks und Betreiben des Netzwerks mit einer 860-MHz-Last bei aktivierter Energiesparfunktion gleiche MER-Ergebnisse wie bei maximaler Leistung erzielt werden. Es macht nicht Sinn, die volle Leistung zu nutzen.
Die Messungen verdeutlichen, dass die Aktivierung der Energiesparfunktion bei nicht erforderlicher voller Netzlast zu erhebliche Reduzierung des Stromverbrauchs im Netzwerk ohne Einbußen bei die hohe Servicequalität, die die Abonnenten erfahren.
Adaptive Powering ist ein besonders geeignetes Instrument, um die Energieeffizienz der Hardware zu steigern und den ökologischen Fußabdruck der Kabelindustrie zu verringern. Darüber hinaus ermöglicht es den Betreibern, Energiefragen neu zu überdenken, um die Betriebskosten zu kontrollieren, von denen die Energiekosten einen großen Teil ausmachen. Da die Kabelindustrie auf maximale Verfügbarkeit der Abonnenten und erweiterte Kapazitäten abzielt, wird die Nutzung solcher Innovationen den Energieverbrauch in der Branche in den kommenden Jahren neu gestalten: Das Kabel kann auf eine Weise umweltfreundlicher werden, die sowohl für Unternehmen, Kunden als auch für die Natur von Vorteil ist.
Der Beitrag wurde ursprünglich im Herbst 2019 in der Broadband Library veröffentlicht.
Literaturhinweise
[1] Climate Care. Infografik: Der COXNUMX-Fußabdruck des Internets http://climatecare.org/infographic-the-carbon-footprint-of-the-internet/. Abgerufen am 2. Juli 2019.
[2] Teleste Unternehmen. 2018. TelesteDie Stromsparinnovation von wurde zum Gewinner der Adaptive Power Challenge gewählt! http://wf1j.waki-aiai.net/news-and-insights/press-and-stock-releases/net/telestes-power-saving-innovation-selected-as-a-winner-in-adaptive-power-challenge/ Zugriff am 24. Oktober 2018.
[3] Väre, Jani, Dr. 2018. Die Energieherausforderung der Kabelindustrie und was wir dagegen tun können. http://wf1j.waki-aiai.net/news-and-insights/articles-and-blogs/net/blog/the-cable-industrys-energy-challenge-and-what-we-can-do-about-it/. Abgerufen am 1. Juli 2019.
[4] [5] Kimari, Rami. Teleste Energiespar-Innovation – Reduzieren Sie den Stromverbrauch und schonen Sie die Umwelt. http://www.slideshare.net/telestecorporation/teleste-power-saving-innovation-reduce-operational-costs-and-save-nature. Abgerufen am 3. Juli 2019.
Rami Kimari
Rami Kimari
Ich verfüge über fast 20 Jahre Erfahrung im Bereich Festnetze (HFC). Nach meinem Einstieg Teleste im Jahr 2000 habe ich in verschiedenen Positionen vom Designer bis zum Produktmanager gearbeitet und bin derzeit verantwortlich für TelesteGeschäftsbereich Access Networks (HFC).
