Teniendo en cuenta los impactos sísmicos que nuestro mundo ha soportado durante los últimos dos años, parece imprudente hacer predicciones sobre cómo será dentro de diez años o más.

Pero lo que podemos predecir con certeza es que el consumo de energía seguirá siendo una de las mayores preocupaciones de la humanidad. Y la urgencia de la lucha contra el cambio climático será aún más apremiante de lo que es ahora.

Dadas estas dos verdades, ya no podemos depender de los combustibles fósiles para impulsar el crecimiento económico.

Hablando de crecimiento, los expertos predicen que el sector de TI seguirá en auge. Esa es una buena noticia, ya que las tecnologías digitales contribuyen a una mayor eficiencia energética y sostenibilidad. Tome la telepresencia, por ejemplo, que puede reducir nuestra necesidad de viajar.

No obstante, el desafío de la sustentabilidad es tan grande que no podemos permitirnos ignorar el impacto ambiental de la propia infraestructura de TI.

Afortunadamente, los consumidores y la industria son cada vez más conscientes de este impacto. La eficiencia energética se está convirtiendo en un punto de venta válido para dispositivos como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles. Y especialmente con el debate sobre el costo ambiental de las criptomonedas, nadie puede alegar ignorancia del impacto potencial de los centros de datos en nuestro consumo de energía global.

Una de las áreas donde comparativamente falta conciencia es el costo de la energía de nuestra infraestructura de red inalámbrica. Los proveedores de estaciones base están comenzando a analizar la eficiencia energética de sus dispositivos. Pero los operadores de red tardan en considerar el costo total de energía de sus operaciones.

Desde su punto de vista, eso es comprensible. La complejidad de tal consideración es sustancial. Y cuando avancemos más allá de 5G, esa complejidad solo aumentará. ¿Las buenas noticias? Nuestros modelos para evaluar ese impacto también se están volviendo más sofisticados.

¿Más estaciones base o más potencia?

Aunque los detalles aún están en discusión, ya está claro que 6G incluirá varias innovaciones de hardware. Algunos ejemplos son compartir espectro e infraestructura, MIMO masivo sin celdas y la convergencia de comunicación y detección. Pero, lo que es más importante, 6G requerirá un cambio a frecuencias más altas, por encima de 100 GHz.

Estos factores se sumarán a la evolución que ya ha comenzado con 5G hacia arquitecturas de red más complejas. Por un lado, un cambio a frecuencias (mucho) más altas a menudo significará que el rango de cada estación base será (mucho) más corto. Eso generalmente conduce a la necesidad de más estaciones base para garantizar una cobertura completa con la máxima capacidad.

¿Son malas noticias desde la perspectiva del consumo de energía?

La respuesta corta es sí. Como regla general, es más derrochador agregar estaciones base que aumentar la potencia de salida de una estación existente. Hay una razón sencilla para esto:agregar más estaciones base significa desacoplar los recursos compartidos, como la refrigeración, lo que disminuye la eficiencia energética general.

Esa es una de las razones por las que MIMO masivo ya es una valiosa adición a las tecnologías de conectividad inalámbrica para 5G. No aumenta el consumo de energía por estación base. Mientras tanto, amplía el alcance a nivel de red y permite una comunicación más rápida hacia múltiples usuarios en paralelo.

Entonces, ¿es una buena idea aumentar aún más los niveles de potencia de las estaciones base para disminuir la necesidad de estaciones base adicionales? Tal vez, desde una perspectiva puramente teórica. Pero en el mundo real, los obstáculos aparecen con frecuencia, como las regulaciones EMF locales e internacionales que limitan la exposición a la radiación electromagnética.

Otra consideración del mundo real en el diseño de redes inalámbricas va más allá de la cantidad de clientes dentro de un área determinada. También tiene en cuenta sus necesidades de ancho de banda. No podemos olvidar que la tasa de bits también afecta el consumo de energía de las estaciones base. Aunque 6G podrá ofrecer rendimientos astronómicos, ¿debería estar disponible en todas partes todo el tiempo?

Modelos para optimizar la eficiencia energética de las redes 6G

Si nos tomamos en serio la limitación del uso de energía de las complejas infraestructuras de redes inalámbricas del mañana, no podemos seguir contentándonos con modelos relativamente simples y teóricos.

El desafío radica en encontrar el equilibrio óptimo entre los costos de energía de agregar más estaciones base y aumentar los niveles de potencia de salida de cada estación base. Ese es un ejercicio que debe repetirse para cada implementación concreta. Y debemos considerar factores tales como el entorno físico, la infraestructura existente, los criterios de instalación predefinidos, las necesidades de ancho de banda de los usuarios humanos y no humanos, las pautas de EMF, etc.

El grupo de investigación WAVES de imec en la Universidad de Ghent ha desarrollado una herramienta de diseño de red de acceso de radio (RAN) independiente de la tecnología y el proveedor precisamente para tales propósitos. Crear un modelo 3D del área y llenarlo con usuarios virtuales permite a los diseñadores de redes calcular la cantidad, las ubicaciones y los niveles de potencia de las estaciones base para garantizar una cobertura óptima dentro de un área determinada. Ya es compatible con una variedad de tecnologías y se actualizará continuamente para incluir las emergentes como mmWave.

La mejor manera de impulsar la eficiencia energética 6G

La clave es utilizar herramientas que puedan gestionar tanto la complejidad de nuestras redes inalámbricas como la del mundo real. Eso nos permite limitar al máximo el consumo de energía sin afectar la calidad del servicio.

Estas herramientas ayudarán a limitar la parte que la conectividad inalámbrica quita del presupuesto energético mundial. Pero solo nos llevará hasta cierto punto. A nivel de red, ninguna de las tecnologías planteadas para el 6G nos ofrecerá más grados de libertad que las que tenemos ahora. Esos son:los niveles de potencia de las estaciones base, sus ubicaciones y adaptaciones inteligentes a las cambiantes demandas de tráfico de datos.

Si queremos controlar el uso de energía de nuestras redes inalámbricas, el trabajo pesado deberá hacerse a nivel de dispositivo. Al explorar nuevos materiales y arquitecturas, deberíamos poder desconectar un salto en el rendimiento de un aumento proporcional en el consumo de energía. Por ejemplo, las tecnologías III/V no solo permiten amplificadores de potencia más eficientes. También impulsan arquitecturas óptimas hacia un número reducido de antenas y componentes analógicos. + Explora más

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