제공_ 애로우 일렉트로닉스
5G 및 Wi-Fi 6와 같은 기술이 등장하면서 앞으로는 무선 인프라를 채택할 거라는 사실이 거의 확실해지고 있습니다. 셀룰러, Wi-Fi, 블루투스 및 라디오는 가장 일반적인 기기 중 하나로, 거의 모든 컴퓨터에 내장된 휴대용 기기에는 이러한 무선 연결 기능이 있습니다. 전체 네트워킹 인프라는 정보통신기술(ICT)이라고 하며, 이는 최근 가장 중요한 기술 분야 중 하나입니다. ICT의 주요 응용 분야 중 하나는 전 세계 모든 스마트폰의 존재[기반] 뒤에 있는 기본 블록인 통신 네트워크입니다.
현재, 네트워크 인프라는 ICT에서 에너지 탄소 배출량의 상당 부분을 차지합니다. 전 세계 탄소 배출량의 2~4%를 ICT가 차지하는 것으로 추정됩니다. 활성 사용자가 50억 명이 넘으며 인터넷 사용자 수가 매우 빠르게 늘어나고 있으며, 내년에는 3억 명이 더 증가할 것으로 예상됩니다. 그 결과, 전력 수요가 늘어날 것으로 예상됩니다. 따라서 에너지 효율이 유선 네트워크 및 서비스 인프라의 최우선 순위가 될 것이며, 5G와 같은 무선 기술의 배치에 대한 최적화된 계획이 그 뒤를 이을 것입니다.
네트워크 장비의 현재 소비량을 분석하고 서비스 품질에 영향을 주지 않으면서 전력 소비량을 최소화할 수 있는 해결책을 마련하고자 꾸준히 연구가 진행되어 왔습니다. ICT의 에너지 절약 전략을 채택하여 전 세계 탄소 배출량의 약 15%를 줄일 수 있으며, 이러한 전략 중 몇 가지를 아래에서 설명하도록 하겠습니다.
네트워크 일부를 최대 절전 모드로 전환하거나 끄기
현재 통신 네트워크는 최대 수요를 견디도록 구축되어 있으며, 중부하 및 저부하 시나리오에는 거의 주의를 기울이지 않습니다. 따라서 수요가 낮을 때 부품의 전원을 끌 수 있는 네트워크는 적응성이 더 높고 전반적으로 전기를 덜 사용할 것입니다. 이를 달성하기 위한 전략 중 하나는 동적 토폴로지 최적화를 사용하는 것인데, 이는 최대 부하 수요가 최대 수요의 50% 미만일 때 매우 효과적입니다. 이 전략은 사용 가능한 여러 토폴로지 중에서 전력 소비량이 최소인 토폴로지를 선택하여 현재의 부하 요구를 충족합니다.
동적 광역폭 할당이라는 유사한 전략은 네트워크의 유선 액세스 유형에도 사용됩니다. 이를 통해 사용자는 더 높은 비트 전송률을 가질 수 있으며, 동일한 매체에서 더 낮은 비트 전송률을 필요로 하는 사용자에게도 제공할 수 있습니다. 이러한 전략은 고급 리피터를 갖춘 LTE의 후속 기술인 LTE-Advanced에 사용되고 있습니다. Quectel Wireless Solutions의 Quectel EM06은 이러한 LTE-Advanced 기반 제품 중 하나이며 M2M(기계 간) 및 IoT 애플리케이션에 특히 최적화되어 있습니다. M.2 형상 계수를 갖추고 있으며 최대 300Mbps의 다운링크 속도와 50Mbps의 업링크 데이터 정격을 제공할 수 있습니다.
기존 리피터는 항상 켜져 있어 기지국의 신호를 증폭하거나 재생하여 네트워크 범위를 늘립니다. 고급 리피터를 사용하면 네트워크는 사용자가 범위 내에 있을 때만 리피터를 제어하고 활성화할 수 있습니다.
광 우회
위에서 설명한 바와 같이 개별 부품의 전원을 끄면 상당한 양의 에너지가 절약되며, 몇 가지 다른 기술을 사용하면 실행 중인 부품에 대해 더 많은 에너지를 절약할 수 있습니다. 이러한 기술 중 하나는 광 우회로, 이 기술은 실행 중인 부품의 부하를 줄이고 비용을 절감하기 위해 이미 사용되고 있습니다. 메인 라우터는 중간 노드에 대한 트래픽만 처리하고 나머지 트래픽은 광학 링크에 남게 됩니다. 이를 위해 OADM(광 분기/결합 다중 통신용 장치)을 사용하여 입력 광섬유가 나가는 광섬유 링크와 직접 연결되도록 광 경로를 전환할 수 있습니다. Finisar의 FWSF-M/D-1310/CWDM-LC는 단일 채널 입력을 지원하고, 1,310nm LC 커넥터를 특징으로 하는 OADM 중 하나입니다.
광 우회는 OXC(광 교차 연결) 또는 OADM을 사용하여 각 노드에서 OEO(광학-전기-광학) 변환을 제거합니다. PEGA(전력 효율적 그루밍 알고리즘)로 라우터, 광 증폭기, 송수신기 등과 같은 네트워크 부품의 전력 소비를 분석하여 광 경로의 분할을 결정할 수 있습니다. 이 방식으로 라우터 용량을 줄일 수 있으므로, 전체적인 비용과 전력 소비를 줄일 수 있습니다. 광 우회 기술을 활용하면 에너지 사용량을 45%까지 줄일 수 있습니다.
적응형 링크 속도
실행 중인 부품의 부하를 줄이는 또 다른 방법은 네트워크 라인에서 적응형 링크 속도를 사용하는 것입니다. 이를 통해 단일 링크에서 낮은 속도와 높은 속도의 여러 링크 속도가 지원됩니다. 낮은 링크 속도에 대한 수요가 충족되는 사용자는 소비되는 에너지를 더 절약할 수 있으며, 이 전략은 이미 홈 게이트웨이에서 잠재력을 발휘하고 있습니다. 이러한 전략을 사용할 수 있는 제품 중 하나는 Intel의 PEF22622FV1.4입니다. 스타트업이 내장된 SDSL 원칩 속도 적응형 송수신기입니다. 144kBit/s에서 최대 2.3MBit/s의 모든 데이터 정격을 8kBit/s 단계로 지원합니다.
단, 최대 10Gb/s의 더 높은 링크 속도가 필요한 사용량이 많은 사용자는 전력 소비량이 항상 높은 쪽에 있기 때문에 큰 차이를 느끼지 못할 수 있습니다. 이 전략은 처리되는 트래픽 양이 항상 일정하고 변동이 적기 때문에 코어 네트워크에 미치는 영향도 적습니다.
하이브리드 광학 스위칭
대규모 트래픽을 지속적으로 처리하는 데이터 센터와 같은 곳은 배포 규모와 연중무휴 작동으로 인해 ICT에서 가장 전력 소모가 많은 부품 중 하나입니다. 데이터 센터의 절전 잠재력은 매우 높으며, 연구에 따르면 HOS(하이브리드 광학 스위칭)를 사용하면 에너지를 최대 32% 절약할 수 있습니다. HOS에는 동일한 네트워크에서 광 회로, 버스트 및 패킷 교환이 통합되어 있습니다. 용도에 따라 HOS 기반 네트워크를 데이터 센터의 요구 사항에 가장 적합한 광 전송 메커니즘으로 조정할 수 있습니다.
HOS는 전력 소비를 줄이고 동시에 네트워크 성능을 높이도록 두 개의 병렬 광학 스위치로 구성됩니다. 첫 번째는 긴 버스트를 가진 느리고 에너지 효율적인 스위치이고, 다른 스위치는 전송을 위한 짧은 버스트를 가진 빠른 스위치입니다. 이는 큰 수정 없이 현재 인프라에 신속하게 통합할 수 있는 유연한 전략입니다.
결론
통신은 에너지 절약 폭이 매우 큰 가장 빠르게 성장하는 분야입니다. 5G가 도입되면서 에너지 최적화를 수행하고 에너지 효율을 높이기 위해 많은 전략을 사용할 수 있습니다. 홈 네트워크의 게이트웨이는 주거 지역에서 전력 소비의 상당 부분을 차지하기 때문에 이러한 전략을 통합하고 있습니다. [arrow.com]
