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Guida Vertiv alla tecnologia 5G

Il 5G è la quinta generazione della rete di telecomunicazioni cellulari, che offre una maggiore larghezza di banda e velocità che consentono di realizzare qualsiasi cosa, dai video ad alta definizione ai giochi a latenza ultra bassa, alla telemedicina avanzata, con la promessa di applicazioni ancora più avanzate man mano che la tecnologia matura e si espande in tutto il mondo.

Il 5G è la quinta generazione della rete di telecomunicazioni cellulari, che offre una maggiore larghezza di banda e velocità che consentono di realizzare qualsiasi cosa, dai video ad alta definizione ai giochi a latenza ultra bassa, alla telemedicina avanzata, con la promessa di applicazioni ancora più avanzate man mano che la tecnologia matura e si espande in tutto il mondo.

Introduzione al 5G

Il 5G è la quinta generazione della rete di telecomunicazioni cellulari, che offre una maggiore larghezza di banda e velocità che consentono di realizzare qualsiasi cosa, dai video ad alta definizione ai giochi a latenza ultra bassa, alla telemedicina avanzata, con la promessa di applicazioni ancora più avanzate man mano che la tecnologia matura e si espande in tutto il mondo.

Si prevede che circa il 40% della popolazione mondiale avrà accesso al 5G entro il 2024, e che grazie al 5G, le vendite arriveranno ai 13,1 trilioni di dollari entro il 2035. Le spese in conto capitale (CapEx) e la ricerca e sviluppo (R&D) globali del 5G sono aumentate del 10,8% rispetto all’anno precedente e si prevede che raggiungeranno i 265 miliardi di dollari l’anno nei prossimi 15 anni.

La corsa al 5G è una corsa all'oro e gli operatori delle telecomunicazioni sono partiti rapidamente, dando priorità alla disponibilità e alla sicurezza con l’obiettivo di essere i primi. Questa corsa è comprensibile, tuttavia l’inevitabile aumento del consumo energetico rappresenta una sfida incombente.

5G: Come siamo arrivati fin qui

Il passaggio da 2G a 3G a 4G è stato abbastanza lineare ed è stato ottenuto attraverso qualcosa di più grande rispetto a un cambiamento incrementale, ma meno grande di una rivoluzione tecnologica. Il 3G ha reso possibile lo smartphone moderno e ha fornito dati di base e funzionalità Internet. Il 4G ha perfezionato queste reti e ne ha aumentato la velocità, rendendo fattibili i video mobile. Scopri di più su come il 5G è diverso dalle generazioni mobili precedenti in questo report di 451 Research, “Introduzione al 5G: Che cosa lo differenzia dai precedenti ‘G’?

Il 5G è la prossima evoluzione, ma non bisogna sottostimare il profondo cambiamento che rappresenta l’implementazione del 5G. Il 5G aumenta drasticamente la larghezza di banda della rete e aumenta in modo esponenziale le velocità di rete, consentendo applicazioni che prima non erano semplicemente possibili. Le reti 5G alla fine permetteranno veicoli autonomi, analisi avanzate in tempo reale e intelligenza artificiale che saranno trasformativi in tutti i settori e le aree.

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“La tecnologia 5G è l’aggiornamento della rete più importante e difficile del settore delle telecomunicazioni.”

Brian Partridge, Research VP, 451 Research

L'architettura 5G si basa sulle reti esistenti, ma introduce sistemi IT aggiuntivi che consentono un'elaborazione veloce e potente dal core all'edge. Questa è la promessa del 5G: la capacità di elaborare i dati ed eseguire l'elaborazione in ogni sito e microsito per abilitare applicazioni a latenza ultra bassa per l'utente finale.

Questa maggiore dipendenza dall'IT presenta nuove sfide e richiede alcuni cambiamenti fondamentali in tutta la rete. Le apparecchiature IT non si adattano perfettamente ai siti di telecomunicazioni tradizionali. Per gli operatori questo concetto è chiaro, soprattutto dopo aver passato l'ultimo decennio a trasformare gli uffici centrali in veri e propri data center al centro delle loro reti. L'infrastruttura 5G sarà un ibrido di modelli tradizionali di telecomunicazioni e infrastrutture IT, che richiede transizioni continue tra tutti i sistemi in ogni momento.

Comprendere l'architettura 5G

Le reti 5G saranno molto più dense rispetto alle reti 3G e 4G esistenti, al fine di mantenere le doppie promesse di maggiore larghezza di banda e latenza ridotta. Ciò significa che ci saranno molte più stazioni radio base nella rete e che ogni sito presenterà più apparecchiature IT. Si tratta di differenze significative. Gli operatori non si stanno limitando ad ampliare le proprie reti esistenti, ma stanno anche costruendo nuove reti su quelle architetture 3G e 4G.

Queste differenze si manifestano in vari modi. L'aggiunta di apparecchiature IT in rete richiede una maggiore attenzione alla protezione ambientale di tali componenti elettronici sensibili. Questo significa cabinet e armadi temprati e controllo dedicato di raffreddamento e umidità. Nelle reti di telecomunicazione tradizionali, il raffreddamento di precisione non era generalmente necessario in tutti i climi tranne quelli più estremi, dato che tali reti, comprese le iterazioni 3G e 4G, richiedevano una quantità minima di apparecchiature IT nello spazio di accesso. Non è così per il 5G.

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L'introduzione diffusa di sistemi IT in rete introduce un'altra complicazione. Le apparecchiature IT richiedono molta più energia per funzionare e quindi normalmente funzionano con l'alimentazione AC, mentre le reti e le apparecchiature di telecomunicazione esistenti si basano sull'alimentazione DC. Inoltre, in molte parti del mondo vengono utilizzate fonti di energia alternative per integrare l'alimentazione di rete e tali fonti producono anche l'alimentazione DC. Questa divisione può essere collegata, ma richiede il giusto partner. Vertiv vanta una profonda ed esclusiva esperienza sia nel settore IT che in quello delle telecomunicazioni che può aiutare gli operatori a navigare in quelle che possono essere architetture di alimentazione sconosciute.

Questa aggiunta di IT e l'introduzione di alimentazione AC si è svolta negli uffici centrali da diversi anni e continua oggi. Lo spazio di accesso è la nuova frontiera del 5G: i siti delle stazioni radio base vengono sottoposti a modifiche o aggiornamenti significativi per supportare il 5G e queste nuove risorse IT. Questi siti hanno provato diverse architetture, da RAN a D-RAN a C-RAN, e giungeranno ora a quella Cloud-RAN, o fondamentalmente una rete cellulare virtualizzata che sposta i carichi continuamente tra siti e aree geografiche.

Queste architetture si sono evolute per supportare le esigenze della rete, spostando le apparecchiature dal suolo alla stazione radio base e dalla base della stazione ad hub centralizzati in base ai requisiti di larghezza di banda e latenza.

La prima stazione base macro con architettura di rete di accesso radio (RAN) consisteva in una stazione radio base e un'antenna con tutte le apparecchiature associate alla base della stazione radio collegate all'antenna tramite cavo coassiale. Questi tipi di siti richiedevano più armadi, o a volte strutture più grandi, che ospitassero tutte le apparecchiature necessarie.

La rete di accesso radio distribuita (D-RAN) ha spostato le teste radio remote (RRH) dalla base alla parte superiore del ripetitore accanto all'antenna e ha sostituito il cavo coassiale con fibra. Il resto dell'apparecchiatura è rimasto alla base. Il D-RAN ha ridotto la potenza richiesta e ha aumentato la capacità di rete riducendo la distanza tra l'antenna e la radio (riducendo la perdita di segnale). L'uso di RRH sulla stazione radio base ha anche comportato un ingombro ridotto delle apparecchiature alla base della stazione.

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Il passaggio più recente alla rete di accesso radio centralizzata (C-RAN) è stato più innovativo. Le architetture C-RAN sono emerse per supportare il 4G e hanno spostato le apparecchiature della base in una posizione centralizzata per servire più siti. Questo ha ridotto l'ingombro fisico presso la stazione radio base e ha fornito altri vantaggi relativi al monitoraggio e alla manutenzione delle apparecchiature. Molti siti 4G attuali utilizzano architetture C-RAN, ma il passaggio al 5G richiede un'altra rivalutazione della progettazione delle stazioni radio base.

Anche in questo caso, la promessa del 5G si basa sulla capacità degli operatori di posizionare il computing il più vicino possibile al consumatore, iniziando da dove l’utente dispone già di accesso agli spazi: i siti delle stazioni radio base. C-RAN ha rimosso le apparecchiature di computing da tali siti. Non vedremo un’inversione immediata: quei siti centralizzati C-RAN giocheranno un ruolo nel 5G, tuttavia noteremo che più apparecchiature IT torneranno in quelle stazioni radio base, che avverrà l’introduzione della “open radio access network” (O-RAN) e che saremo posti di fronte a nuove sfide di implementazione.

Implementazione 5G al core

C’è una tendenza a pensare al 5G in quanto si applica ai siti con stazioni radio base esistenti, e certamente è uno dei protagonisti della campagna di distribuzione globale in corso. In realtà, tuttavia, l'implementazione del 5G sta avvenendo negli uffici centrali, in stazioni radio base nei campi verdi e nelle implementazioni IT ai confini della rete. Le reti 5G sono molto più dense e complesse rispetto alle generazioni precedenti e l'implementazione rappresenta la sfida a cui siamo di fronte.

Nell’ufficio centrale, ciò significa adattare le strutture esistenti per supportare i server IT necessari per il traffico 5G. Gli uffici centrali tradizionali erano centri di commutazione che funzionavano esclusivamente con alimentazione DC e con un carico termico di 2-3 kW che richiedeva poca attenzione al raffreddamento. Il 5G sta cambiando tutto. Questi cavi in rame e interruttori di linea sono stati sostituiti da rack di server, sistemi di alimentazione DC aggiuntivi e/o sistemi UPS AC e unità di condizionamento di precisione per gestire il carico termico corrispondente.

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Per decenni, queste sono state differenze fondamentali tra le telecomunicazioni e le architetture IT. Le telecomunicazioni si affidano all'alimentazione DC per far funzionare la rete e richiedono un raffreddamento minimo. I data center e le strutture IT utilizzano l'alimentazione AC per far funzionare i server e i componenti elettronici di tali server sono più sensibili al calore e richiedono un raffreddamento più sofisticato per funzionare correttamente.

Con il 5G, questi contorni sono sfocati. Vengono introdotte sempre più apparecchiature IT negli ambienti di telecomunicazioni tradizionali e questo va a cambiare completamente il profilo di alimentazione e raffreddamento di tali strutture. Nella maggior parte dei casi, non è una scelta semplice come quella tra l’alimentazione AC o DC. Queste strutture si stanno evolvendo per includere entrambi i tipi di alimentazione e ciò richiede competenze precise per ottenere un'installazione sicura e una gestione efficace. Vertiv, con decenni di esperienza nel supporto per infrastrutture di telecomunicazioni e data center, ha soluzioni per ambienti AC e DC ed è ugualmente abile con entrambe le architetture.

Per almeno 20 anni, il settore dei data center ha esplorato l'uso dell'alimentazione DC ad alta tensione come architettura di alimentazione alternativa. L'argomento è semplice: riduce la conversione di potenza, rendendola più efficiente. L'esperimento è rimasto in gran parte teorico, anche se in alcuni data center isolati e in numerosi progetti pilota sono state utilizzate architetture DC ad alta tensione. In ultima analisi, la mancanza di familiarità con la DC e la consapevolezza che la maggior parte dei server rimane alimentata da AC ne hanno precluso l'adozione diffusa.

Questo approccio è tra quelli che stanno ottenendo una certa trazione nelle nuove centrali di telecomunicazioni 5G ad alta intensità informatica. Si tratta di strutture già attrezzate per l'alimentazione DC e gestite da responsabili decisionali che si sentono a proprio agio con la corrente DC. L’inerzia nei confronti dello status quo che caratterizza i data center è assente nel settore delle telecomunicazioni.

Altri operatori stanno passando più o meno completamente a un'architettura di alimentazione AC simile a quella di un data center, quasi abbandonando le radici DC degli uffici centrali. In questi casi, le strutture sono completamente trasformate, poiché è stata rimossa la maggior parte delle apparecchiature dalla vecchia centrale e spesso è stata sostituita con soluzioni IT modulari, completamente integrate e spesso prefabbricate, come Vertiv SmartRow o SmartAisle.

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L'approccio più comune è una combinazione che sfrutta ancora i sistemi di alimentazione DC per alcuni elementi della struttura, aggiungendo al contempo sistemi UPS AC per l'alimentazione di riserva ai server. Un trend emergente in tutti i casi: l'introduzione del raffreddamento di precisione. È necessario per raffreddare le apparecchiature IT, ma aggiunge ulteriori apparecchiature al carico di alimentazione. Questo è uno dei motivi per cui, anche se il 5G è più efficiente del 4G in termini di gigabyte, il consumo energetico complessivo sarà molto più elevato con il 5G.

SmartRow e SmartAisle, sebbene siano stati originariamente progettati per ambienti di data center, possono essere configurati per supportare questi ambienti AC/DC misti, sebbene i pod AC e DC siano spesso separati per motivi di sicurezza. Negli uffici centrali, SmartRow e SmartAisle sono in genere implementati con 10-20 rack e incorporano il contenimento del corridoio caldo o freddo per l'efficienza energetica.

Implementazione 5G all’edge

L’integrazione di questo tradizionale modello core/access rappresenta un edge emergente della rete, necessario per supportare il 5G. Queste risorse edge avvicinano ulteriore computing all'utente finale, il che è necessario per abilitare le applicazioni a bassa latenza e alta larghezza di banda rese possibili dal 5G. Queste risorse possono essere distribuite presso le stazioni radio base o altrove nello spazio di accesso.

La proliferazione dell'edge sta avvenendo sul fronte data center da diversi anni e ora gli operatori di telecomunicazioni stanno implementando le proprie risorse di edge computing e, in alcuni casi, utilizzando i provider di edge computing/cloud esistenti per soddisfare le loro esigenze 5G.

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Questi data center edge sono sofisticati e fondamentali per fornire funzionalità 5G complete. Vertiv™ SmartMod™ è una soluzione modulare per questa esigenza, in genere distribuita come data center da 100 kW, con un massimo di 10 rack a 10 kW per rack. Lo SmartMod dispone di sale separate per apparecchiature IT, sistemi di alimentazione e batterie e include la gestione termica per tutti i sistemi.

Probabilmente sembra che il 5G richieda competenze che vanno oltre quanto richiesto dalle telecomunicazioni in passato, ma la realtà è che esattamente così. Queste reti 5G sono un ibrido delle risorse delle società di telecomunicazioni e data center che combina apparecchiature e architetture AC e DC in modi sconosciuti alla maggior parte degli operatori. L'esperienza in entrambe le aree è fondamentale per ottimizzare l'implementazione del 5G.

Vertiv è unica nella sua conoscenza ed esperienza sia nel settore del data center sia per quanto riguarda le apparecchiature e architetture di telecomunicazione. Stiamo supportando questi settori convergenti con competenze senza pari e soluzioni perfettamente integrate, eliminando questi ostacoli sconosciuti per gli operatori che non hanno tempo per una curva di apprendimento.

Implementazione del 5G nello spazio di accesso

Il 5G sta necessariamente apportando cambiamenti drastici alla rete di accesso proprio come quelli osservati in ambienti centrali. Le stazioni base presso le stazioni radio base supportano un carico di circa 5 kW in un sito 3G o 4G standard. Con 5G, questi carichi sono 20-40 kW. Questo tipo di aumento massiccio di potenza e computing richiede aggiornamenti significativi ai siti esistenti.

La gestione di spazi limitati in questi siti è la prima considerazione ed è stata un fattore determinante per spostare le radio in cima alle stazioni radio base, e queste celle possono contenere decine di radio. In alcuni casi, i raddrizzatori come NetSureTM serie IPE sono posizionati anche sulle stazioni radio base, consentendo all'operatore di alimentare la stazione radio base in AC, il che consente di risparmiare sui costi perché il cavo AC è meno costoso del cavo DC

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Tutto questo introduce altre complicazioni, tra cui le cadute di corrente dai sistemi di alimentazione alla base della cella alle radio in alto. Gli amplificatori di tensione possono superare tali cadute, incrementando da 48V a 57V per garantire che una potenza sufficiente raggiunga l'apparecchiatura sulla torre. In Nord America, Vertiv realizza questo obiettivo con una soluzione creativa, l’eSure Power Extend Converter, che si collega a un pannello di distribuzione DC esistente per risparmiare spazio alla base della stazione radio base.

Le apparecchiature aggiuntive in questi siti, in particolare le apparecchiature IT per abilitare le applicazioni 5G, richiedono un nuovo approccio di archiviazione, sicurezza e controllo ambientale. Anche in questo caso, le apparecchiature IT sono più sensibili delle tradizionali apparecchiature di telecomunicazione e devono essere immagazzinate in modo appropriato nelle stazioni radio base.

Questo può essere gestito in diversi modi, da cabinet separati e più piccoli ad armadi più grandi che possono ospitare rack di server e sistemi di gestione termica. La scelta è determinata da vari fattori, tra cui la dimensione del sito, la quantità di apparecchiature necessarie alla base e le condizioni ambientali standard.

Come per l’ufficio centrale, l’introduzione dell’alimentazione AC in questi siti può portare ad altre complicanze. Spesso la rete AC deve essere aggiornata o gestita tramite software per supportare l'aumento del carico AC che supporta a sua volta le apparecchiature IT. Questo software impedisce l'intervento dell'interruttore del sito AC durante le ore di punta, spostando i raddrizzatori e le batterie.

Vertiv adotta un approccio innovativo a questa sfida, utilizzando il bilanciamento trifase per evitare di far scattare l’interruttore. Questo tipo di gestione intelligente dell'energia è fondamentale, perché l'introduzione di una nuova rete AC dalla rete elettrica può essere costosa e dispendiosa in termini di tempo.

Progressi di 5G in tutto il mondo

Il 5G sarà anche una tecnologia globale, ma l’implementazione non avviene allo stesso ritmo o allo stesso modo in tutto il mondo. La Cina e la Corea del Sud sono salite avanti nella corsa al 5G, portando con sé il resto della regione Asia-Pacifico.

Gli operatori in quella parte del mondo sono stati più veloci nell’implementare nuove reti e apparecchiature di rete, eseguendo aggiornamenti dei siti secondo necessità e come complemento a un’implementazione aggressiva di nuovi siti. Sono state inoltre più aperti alle architetture DC ad alta tensione, cosa che non sorprende, considerando che molti di coloro che hanno di tale tecnologia nel data center si trovavano nella stessa regione.

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La strategia negli Stati Uniti è stata leggermente più conservativa di quanto sia successo in Asia, con gli aggiornamenti del sito dal 4G al 5G che hanno un ruolo importante. Sono state riscontrate differenze tra i vari fornitori: gli operatori più grandi hanno scelto procedere all’implementazione in modo da soddisfare le esigenze attuali e future, mentre gli operatori più piccoli hanno optato per implementazioni più piccole per ridurre al minimo gli investimenti di capitale.

L’eccezione sorprendente è l’Europa, dove i lanci del 5G sono arretrati di circa un anno rispetto all’Asia e agli Stati Uniti. Esistono numerosi problemi in corso, a partire dai continui ritardi nell'assegnazione delle frequenze sullo spettro.

Vi sono alcune eccezioni degne di nota: Francia e Finlandia si sono mosse presto e hanno ricevuto rapidamente assegnazioni di spettro, ma nella maggior parte dei casi le aste per lo spazio nello spettro elettromagnetico non sono ancora avvenute. L’aspettativa è che circa il 70-80% di tali assegnazioni possa avvenire entro la fine del 2021.

L’inizio lento non dovrebbe essere scambiato per una mancanza di attività in Europa. I primi che si sono messi in gioco stanno procedendo a ritmo sostenuto e anche gli operatori in attesa sono fortemente impegnati nella preparazione del sito, in modo da potersi muovere non appena arriva il momento atteso.

Molti operatori europei stanno rivendendo le loro stazioni radio base alle società di telecomunicazione per aumentare il capitale necessario per gli investimenti 5G. Poi noleggiano tali celle dalle società di telecomunicazione e la usano a seconda della necessità.

Ciò sta creando la necessità di una gestione intelligente dell'alimentazione in tali siti, in modo che gli operatori paghino solo per il tempo di utilizzo in una determinata cella. Vertiv offre soluzioni di misurazione e gestione dell’energia per questi accordi multi-tenant.

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L'Europa ha anche normative sul numero di stazioni radio base che possono essere implementate, quindi la densità della rete 5G si sta concretizzando in modi diversi. Per superare la mancanza di stazioni radio base, gli operatori distribuiscono molte piccole celle sovrapposte. Questi design sovrapposti consentono agli operatori di implementare alcuni siti senza alimentazione di backup, optando invece per lo spostamento di carichi in un sito sovrapposto.

Un problema sorprendente in Europa: garantire che le reti 5G possano supportare le comunicazioni vocali. Alcune reti 4G nella regione non sono attrezzate per supportare le chiamate vocali e si basano invece su reti 2G e 3G legacy. L'indicazione iniziale, tuttavia, è che molti operatori prevedono di disattivare questi siti 3G e mantenere il 2G precedente per le trasmissioni vocali.

L'implementazione più lenta in tutta Europa ha consentito agli operatori di concentrarsi maggiormente sul consumo energetico, sulle emissioni e sull'impatto ambientale complessivo delle reti. Queste questioni sono prioritarie in tutto il continente e le società di telecomunicazioni sono consapevoli dei problemi inerenti il 5G.

Le società di telecomunicazioni europee hanno da tempo adottato sistemi di alimentazione ibridi e si prevede che continuino a farlo per supportare il 5G e ridurre al minimo l’impronta di carbonio di tali reti.

Come previsto, gli investimenti e i progressi in Medio Oriente e Africa sono stati concentrati in Paesi e centri urbani più ricchi.

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Efficienza e sostenibilità 5G

Il 5G sarà la tecnologia di comunicazione più rivoluzionaria dell’ultima generazione, consentirà un universo di nuovi servizi, tra cui funzionalità avanzate di gestione dell’energia che saranno fondamentali per risolvere le sfide energetiche e di sostenibilità. Tuttavia, per gli operatori delle telecomunicazioni, che si trovano ad affrontare picchi nei consumi energetici e nelle emissioni dovuti al 5G, rimangono diverse sfide di natura pratica.

Anche se sono fino al 90% più efficienti delle precedenti reti 4G, le reti 5G richiedono molta più energia a causa dell’aumento della densità di rete, della forte dipendenza dai sistemi IT, dell’aumento dell’utilizzo della rete e della più rapida crescita del traffico. Gli operatori devono affrontare queste sfide adottando best practice efficienti dal punto di vista energetico in tutte le reti, in modo da contribuire a mitigare l'aumento dei consumi energetici e delle emissioni, nonché i costi associati.

Come per tutto ciò che riguarda il 5G, queste pratiche sono nuove, poco familiari e sostanzialmente diverse da qualsiasi altra cosa adottata in precedenza. Una rete 5G pienamente realizzata richiede più siti all’Edge ed è molto più densa dei suoi predecessori 3G e 4G: sono necessari enormi cambiamenti per supportare le frequenze 5G e soddisfare le richieste di larghezza di banda e latenza delle applicazioni 5G-enabled e dei loro utenti. I siti di cella stessi sono diversi e dispongono di molte più apparecchiature IT che consumano molta più energia.

In questo settore, si è sviluppata la tendenza – soprattutto all’inizio – a concentrarsi sul fatto che le reti 5G saranno più efficienti in termini di gigabyte rispetto al 3G o 4G. Questo è certamente vero, ma il massiccio aumento del numero di siti e la domanda di energia di tali siti dipendenti dall'IT determineranno un picco corrispondente nel consumo energetico. Questo picco sarà significativo.

Il traffico dati mobile globale crescerà di quasi il quadruplo entro il 2025, portando a un aumento complessivo del consumo energetico di rete del 150-170% entro il 2026. Gli operatori del settore delle telecomunicazioni lo sanno; infatti, il 94% prevede un aumento del consumo energetico con l'implementazione di reti 5G. Tuttavia, la distribuzione rapida è stata una priorità del 5G fin da subito. Ora, man mano che queste reti si espandono e l’adozione diventa sempre più diffusa, gli operatori stanno rivolgendo l’attenzione al consumo energetico e ai costi di gestione di queste reti.

Questa non è una nuova considerazione. Dopo tutto, il 92% dei costi operativi di rete viene speso in consumi energetici. Il 5G sta semplicemente amplificando il problema.

Ci sono molte strategie e tattiche da prendere in considerazione, che vanno da semplici pratiche che gli operatori dovrebbero già implementare, ad approcci più ambiziosi che richiedono un ripensamento fondamentale delle architetture dei siti.

Le reti 5G richiedono che molti nuovi siti di cella aumentino adeguatamente la densità di rete, ma centinaia di migliaia di siti esistenti in tutto il mondo sono sottoposti ad aggiornamenti 5G. Molti di questi siti, se non la maggior parte, sono dotati di apparecchiature meno recenti e inefficienti: la sostituzione di sistemi di alimentazione DC legacy con sistemi più recenti dotati di raddrizzatori ad alta efficienza può migliorare l'efficienza del 5-6%. Ovviamente, ogni nuovo sito deve dare priorità all'efficienza ed essere configurato con apparecchiature ad alta efficienza quando possibile.

I moderni sistemi di alimentazione DC sono più intelligenti e in grado di gestire l'energia in modo più avanzato, caratteristiche che sono state ampiamente ignorate a favore del funzionamento statico nelle tradizionali stazioni radio base. Gli operatori possono ridurre i costi sfruttando queste funzionalità. Ad esempio, gli operatori di telecomunicazioni possono selezionare modalità operative che consentono di immagazzinare energia meno costosa fuori dai momenti di picco da utilizzare durante le ore di picco per ridurre i consumi e i costi delle utenze.

I progressi tecnologici nelle batterie offrono ulteriori opportunità di miglioramento dell'efficienza. Le batterie agli ioni di litio (Li-ion) offrono diversi vantaggi rispetto alle tradizionali batterie al piombo-acido con regolazione a valvola (VRLA) con un prezzo in diminuzione che rende il ritorno sull'investimento più che accettabile.

Poiché le batterie agli ioni di litio sono più piccole e possono funzionare a temperature più elevate, non richiedono lo stesso livello di raffreddamento delle batterie VRLA, riducendo il consumo energetico e i costi.

Le batterie agli ioni di litio durano più a lungo di quelle VRLA e, prolungando la durata delle batterie, gli operatori riducono le esigenze di monitoraggio e sostituzione, gli interventi sul posto e i costi, oltre alle emissioni di anidride carbonica (CO2) associate a tali attività.

I moderni sistemi di alimentazione DC sono più intelligenti e in grado di gestire l'energia in modo più avanzato, caratteristiche che sono state ampiamente ignorate a favore del funzionamento statico nelle tradizionali stazioni radio base. Gli operatori possono ridurre i costi sfruttando queste funzionalità. Ad esempio, gli operatori di telecomunicazioni possono selezionare modalità operative che consentono di immagazzinare energia meno costosa fuori dai momenti di picco da utilizzare durante le ore di picco per ridurre i consumi e i costi delle utenze.

Inoltre, le batterie agli ioni di litio con sistemi intelligenti di gestione delle batterie contribuiscono a una strategia energetica di rete completa, consentendo la riduzione dei picchi, potenziando la conversione e consentendo il funzionamento di sistemi di alimentazione a capacità superiore.

Sono opportunità importanti e immediate per migliorare l'efficienza. Consideriamo il 2019: il 66% delle società di telecomunicazioni era in procinto di aggiornare le proprie batterie e l’81% ha affermato che lo avrebbe fatto entro cinque anni.

I miglioramenti incrementali, sebbene importanti, non saranno sufficienti per gestire la sfida energetica del 5G. La promessa principale del 5G è la capacità di elaborare i dati ed eseguire computing in ogni sito e microsito per consentire applicazioni a latenza ultra bassa per l'utente finale. Per fare in modo che ciò accada, gli operatori devono introdurre apparecchiature IT nelle vaste reti in crescita. Questa è la differenza più significativa tra 4G e 5G.

Sfortunatamente, tali apparecchiature IT sono progettate per data center sicuri e a temperatura controllata e non per il settore difficile e instabile della rete di accesso alle telecomunicazioni. Come discusso in precedenza, sono anche progettate per funzionare con alimentazione AC.

L'introduzione di apparecchiature alimentate in corrente alternata in questi ambienti di telecomunicazione aggiunge una fase di conversione dell'alimentazione e ogni conversione aggiuntiva comporta una caduta di energia. Questo significa che è necessario iniziare con più energia per ottenere lo stesso risultato. Più potenza significa più calore e le apparecchiature IT sono più sensibili al calore rispetto alle tradizionali apparecchiature per telecomunicazioni, il che significa che il raffreddamento diventa una priorità maggiore. Il raffreddamento consuma energia.

Il posizionamento di questa attrezzatura negli alloggiamenti in cemento da 12 metri comuni a molti siti di stazioni radio base significa che tali luoghi devono essere raffreddati. Il raffreddamento di strutture in cemento di grandi dimensioni, anche quando si utilizzano i sistemi IT ai limiti superiori della loro gamma termica, richiede molta aria fredda e molta energia.

Gli alloggiamenti più piccoli e moderni sono progettati per proteggere le apparecchiature sensibili dagli elementi atmosferici e possono essere dotati di diversi tipi di raffreddamento, dall'aria esterna libera alle tecnologie di raffreddamento a liquido per soddisfare le esigenze specifiche di qualsiasi sito, in qualsiasi luogo.

I sistemi di gestione intelligente utilizzano l'intelligenza artificiale (AI) e l'analisi dei dati per calibrare continuamente le impostazioni termiche ottimali, controllare le pompe e le ventole per ottenere il miglior risultato possibile.

Si tratta di problemi di piccole dimensioni per un singolo sito, ma questi siti di rete possono arrivare alle centinaia di migliaia. Anche piccoli aumenti del consumo energetico si accumulano rapidamente. Fortunatamente, anche i piccoli miglioramenti.

Il consumo energetico è solo una delle grandi sfide di sostenibilità che gli operatori di telecomunicazioni di oggi devono affrontare. L’attenzione globale al cambiamento climatico e alla riduzione delle emissioni sta già influenzando i decisori del settore.

Verizon e Vodafone puntano a zero emissioni nette entro il 2040 e Telefónica si è impegnata a raggiungere lo zero netto nei suoi quattro principali mercati operativi entro il 2030. Per arrivarci, Verizon e Vodafone puntano a una riduzione del 50% del consumo di elettricità entro il 2025 e Telefónica a una riduzione del 70% entro il 2030.

Si tratta di promesse coraggiose e le strategie per raggiungerle includeranno quasi certamente le best practice sopramenzionate. Queste strategie da sole, tuttavia, non saranno sufficienti.

Le fonti di energia rinnovabili e i sistemi di alimentazione ibridi devono far parte della soluzione. L’Africa e l’Europa stanno implementando sistemi ibridi da due decenni e altre parti del mondo stanno seguendo rapidamente. Gli Stati Uniti hanno in gran parte ignorato le tecnologie ibride nel settore delle telecomunicazioni, poiché il costo e la disponibilità di energia sono rimasti bassi e il costo dei pannelli e dell'energia solari è stato proibitivo.

Questo sta cambiando in alcune parti degli Stati Uniti con l’aumento dei costi energetici: la disponibilità sta diventando più precaria e i progressi delle tecnologie solari portano il costo per chilowatt/ora più vicino alla parità di rete.

Per le distribuzioni sulla rete, un componente aggiuntivo solare è un modo per ridurre la dipendenza dalla rete senza dover aumentare i costi infrastrutturali di batterie migliori. Quando gli incentivi disponibili sono presi in considerazione, si rivelano una raccomandazione solida. Con la crescita dei sistemi ibridi nel mercato statunitense, seguiranno gli investimenti a favore dell’innovazione e della riduzione dei costi.

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Passare al 5G con Vertiv

Grazie a un aumento esponenziale della velocità e del volume di trasmissione dei dati, le reti 5G apriranno le porte a innumerevoli applicazioni nuove, avanzate e sempre più preziose in ogni fase della vita. Quando ci affidiamo a queste applicazioni, l'affidabilità e la sicurezza della rete diventano ancora più critiche.

Questo rappresenta una sfida senza precedenti per gli operatori di telecomunicazioni di oggi, che devono aggiornare centinaia di migliaia di siti esistenti, costruirne di nuovi e gestire l'enorme picco di consumo energetico che arriverà con la proliferazione dei sistemi IT in tutta la rete.

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La diffusa introduzione dell'IT nel settore delle telecomunicazioni rappresenta il problema principale in termini di alimentazione e protezione delle reti 5G. L'aggiunta di IT al core, all'accesso e all'edge significa l'aggiunta di alimentazione AC in ambienti tradizionalmente alimentati a DC, un concetto estraneo per la maggior parte delle aziende di telecomunicazioni. La loro esperienza nell’alimentazione DC risale a oltre un secolo fa, ma la corrente alternata è nuova, diversa e aggiunge una complicazione che non possono ignorare.

Il modello emergente è un ibrido di architetture tradizionali di telecomunicazioni e data center. Vertiv, con competenze uniche in entrambi i settori, sta lavorando con operatori di tutto il mondo per implementare soluzioni infrastrutturali che supportino questi interessi a volte contrastanti, in modo da garante che le reti 5G funzionino in modo affidabile ed efficiente.

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