​Comment créer des réseaux mobiles plus durables ?

Les Nations unies ont exhorté les pays à s'engager à atteindre des objectifs leur permettant de parvenir à une consommation nette zéro d'ici à 2050. Pour que le réchauffement climatique ne dépasse pas 1,5 °C, comme le prévoit l'accord de Paris, les émissions doivent être réduites de 45 % d'ici à 2030.
 
La durabilité fait donc partie intégrante de la conception et de l'objectif des futurs réseaux mobiles. Nokia estime que la numérisation et les solutions de connectivité sont essentielles pour soutenir la résolution de nombreux problèmes mondiaux auxquels la société est confrontée notamment environnementaux, voici comment on peut y parvenir :

L'évolution vers le "net zero" se fera de manière progressive pour les réseaux mobiles. Les étapes décrites ci-dessous contribueront non seulement à réduire la consommation totale d'énergie, mais permettront également au réseau d'offrir une meilleure expérience à l'utilisateur.
 
La modernisation du réseau sera un élément important dans la progression vers le "net zero" et comprendra un réseau d'accès radio (RAN) en constante évolution, des logiciels mis à jour et des solutions de site innovantes.
 
Les progrès récents en matière d'automatisation, d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique (AI/ML) joueront également un rôle crucial à mesure que le secteur passera de la 5G à la 5G-Advanced et à la 6G. Les opérateurs télécoms pourront exploiter les capacités offertes par les spécifications de la 5G pour élargir les possibilités de mise en sommeil du réseau et améliorer l'efficacité énergétique par rapport à la LTE. La 5G-Advanced introduit des capacités supplémentaires pour augmenter les économies d'énergie - jusqu'à environ 15 à 30 % - à des niveaux de charge faibles à moyens, sans compromettre les performances de l'utilisateur final.
 
La 6G ira encore plus loin en matière d'efficacité énergétique, puisque l'utilisation minimale d'énergie et l'efficacité énergétique seront au cœur de sa conception, de sa mise en œuvre et de son fonctionnement.

Une étape importante dans le développement des réseaux consisterait à exploiter les composants matériels avancés et à adopter de nouvelles architectures d'unités radio dans le RAN. La consommation d'énergie du réseau pour un déploiement donné dépend de la charge du système, qui n'est pas linéaire. La charge varie considérablement tout au long d’une journée de 24 heures, les pics de charge ne se produisant que quelques fois.

Étant donné que le réseau est dimensionné pour gérer les heures de pointe, on estime qu'en moyenne, jusqu'à 70 % des ressources radio sont inutilisées et que 80 % des sites ne supportent qu'environ 20 % du trafic, ce qui offre de nombreuses possibilités de réduire la consommation d'énergie.
 
Les algorithmes vont pouvoir faire fonctionner efficacement juste le nombre approprié de modules en fonction du trafic et des niveaux de charge.
 

« Contrairement aux réseaux précédents qui sont "toujours actifs", les réseaux 6G seront conçus pour être "toujours disponibles". Cela signifie que le réseau ne sera réveillé qu'en cas de nécessité, par exemple lorsqu'un appareil demandera à fonctionner. Pour y parvenir, il faudra optimiser la conception du signal toujours disponible, ce qui se traduira par une porteuse plus légère que celle de la 5G. Cela permettra de réaliser d'importantes économies d'énergie au niveau de la station de base et d'assurer une connectivité transparente sans avoir à compromettre la consommation d'énergie », explique Daniela Laselva, membre distingué de l'équipe technique de Nokia.

 
Pour améliorer encore l'efficacité énergétique, il sera également primordial de concevoir des techniques d'adaptation optimisées permettant de désactiver les ressources inutiles, en particulier les antennes et la puissance d'émission, lorsque la capacité maximale n'est pas nécessaire.

Le logiciel Single RAN de dernière génération de Nokia peut prendre en charge simultanément les technologies radio 2G-5G. La technologie la plus économe en énergie est aujourd'hui la 5G Standalone avec Carrier Aggregation, avec laquelle Nokia est en mesure de maximiser à la fois l'efficacité énergétique et la performance par rapport aux générations précédentes.
 
L'efficacité énergétique peut encore être améliorée grâce à un large éventail de fonctions logicielles RAN économes en énergie, conçues pour mettre les ressources en sourdine lorsqu'elles ne sont pas nécessaires. Par exemple, il est possible de désactiver les amplificateurs de puissance lorsqu'il n'y a pas de données à transmettre pendant les opérations actives. Et lorsque le trafic est très faible, voire inexistant, les émetteurs MIMO et Massive MIMO peuvent être partiellement mis en sourdine pour maintenir la disponibilité du réseau, ou même l'unité radio entière peut être désactivée et mise en sommeil profond, lorsqu'il n'y a pas de trafic mobile.
 
En général, les opérateurs conçoivent leurs réseaux avec une puissance d'émission maximale pour toutes les cellules d'une couche de réseau, d'une bande de spectre ou d'une porteuse. Une bonne méthode consiste à réduire les efforts nécessaires lors de la phase de conception du réseau et à simplifier les contrôles de cohérence des paramètres du réseau. Toutefois, cette approche ne tient pas compte des conditions individuelles des cellules en ce qui concerne les interférences et la charge, ce qui signifie que certaines cellules se verront attribuer beaucoup plus de puissance d'émission que nécessaire.

L'approche Digital Design de Nokia prend en compte chaque cellule du réseau en ce qui concerne les interférences, la charge et la configuration du faisceau. Le résultat est une configuration optimisée par cellule avec une puissance d'émission globalement plus faible qui a un impact positif sur l'empreinte environnementale et la facture énergétique, sans compromettre la performance du réseau et l'expérience de l'utilisateur final.
 
L'efficacité énergétique sera un paramètre important pour la prochaine génération de réseaux et, dans le cas de la 6G, elle doit figurer parmi les premiers éléments fondamentaux de la conception. Ce principe directeur, associé à des innovations dans l'exploitation, l'architecture et les composants technologiques des réseaux, pourrait être synchronisé pour améliorer considérablement l'efficacité énergétique de la 6G.

Même s'il faudra attendre environ 2030 pour que les premiers réseaux 6G soient commercialisés, il est essentiel que l'industrie des télécommunications commence à planifier ceci dès maintenant.