Comment les stations de base 5G consomment-elles de l énergie 

À propos de Comment les stations de base 5G consomment-elles de l énergie 

L' des communicationsest devenue une préoccupation majeure dans l'évolution des , dans un contexte où l' devient plus important. Du côté des opérateurs, l'utilisation de la technologie Massive , une nouvelle organisation d'accès au ainsi qu'une concentration des équipements vont permettre une meilleure efficacité énergétique. Du. L' des communicationsest devenue une préoccupation majeure dans l'évolution des , dans un contexte où l' devient plus important. Du côté des opérateurs, l'utilisation de la technologie Massive , une nouvelle organisation d'accès auainsi qu'une concentration des équipements vont permettre une meilleure efficacité énergétique. Du côté des utilisateurs, des technologies sont déployables, tel lepermettant d'économiser laet les communications directes entre . Suivre l'évolution des technologies de laà la permettra de comprendre l'évolution et les priorités de chaque évolution technologique.

Selon l'association française , le numérique était responsable de 3,7 % des émissions demondiales en 2018 (contre 2,5 % en 2013). C'est plus que le trafic aérien. En outre, l'empreinte énergétique du numérique est en croissance de 9 % par an . En outre, comme le souligne Frédéric Bordage, expert en , l' ne se limite pas à la consommation d'électricité, mais il inclut aussi l'épuisement des ressources abiotiques (). Il est donc nécessaire d'adopter une posture de .

Il n’existe pas de définition universelle de l’efficacité énergétique. Généralement, elle consiste à utiliser moins d'énergie pour produire le même service ou le même rendement utile (Patterson, 1996) , mais qui physiquement tend à atteindre ses limites selon le . D'un point de vue macroscopique, de simultanéité, par exemple une voiture qui fait du covoiturage aura une meilleure efficacité énergétique qu'une voiture avec seulement le conducteur . On utilise des indicateurs d’efficacité énergétique pour estimer l’importance des améliorations apportées à l’efficacité énergétique pour réduire la consommation d’énergie . La définition de l'efficacité énergétique courante est le rapport entre l'(en utilisation bit/canal ) et la puissance émise (en utilisation Joule/canal) . • EE Réseau : définie comme la quantité de bits d’information transmis ou reçus par les utilisateurs par unité de consommation d’énergie RAN en bit/Joule ;• EE Terminal : définie comme la quantité de bits d'information par unité de consommation d'énergie du module de communication en bit/Joule.Dans le domaine des communications mobiles, plusieurs facteurs sont à prendre en compte:• l'énergie coûte cher aux opérateurs et aux utilisateurs et sa production a des effets sur l'environnement ;• la capacité de la batterie n'augmente que d'un facteur 1,5 par décennie (ou de 4 % par an) ;• le trafic mobile augmente de manière exponentielle et la consommation d'énergie doit être adaptée à la charge de trafic.

Pour la , plusieurs recherches ont été faites pour augmenter le débit fourni, mais également pour réduire l’. Tout d’abord le côté financier qui permet d’estimer les dépenses d’installation par rapport au débit fourni, mais aussi l’optimisation de la consommation d’énergie et de l’efficacité énergétique pour la . La consommation électrique de chaque peut être réduite par l’augmentation du nombre d’antennes . C’est là qu’intervient la technologie . L’idée de massive consiste à densifier le nombre d’antennes déployées. En massive MIMO, les réseaux conventionnels avec seulement quelques antennes alimentées par du matériel volumineux et coûteux sont remplacés par des centaines de petites antennes alimentées par des amplificateurs et des circuits peu coûteux . La densification des antennes présente deux avantages principaux : • Une excellente , obtenue par spatial de nombreux terminaux dans la même ressource temps-fréquence. Un multiplexage efficace exige que les canaux de différents terminaux soient suffisamment différents, ce qui s’est avéré réaliste, théoriquement et expérimentalement, dans divers environnements de propagation. Plus précisément, il est connu que Massive MIMO fonctionne aussi bien en visibilité directe qu’en diffusion dense .• Une efficacité énergétique supérieure, grâce au gain de réseau, qui permet une réduction de la puissance rayonnée. De plus, la capacité à obtenir d’excellentes performances tout en utilisant des signaux de faible niveaux et un traitement linéaire permet en outre des économies considérables.Jusqu’à récemment, la puissance de calcul desétait ignorée ou simplement fixée comme une petite constante de l’énergie consommée. Avec laet la technologie Massive MIMO, il a été constaté par des simulations que la puissance de calcul des stations de base augmente à mesure que le nombre d’antennes augmente et que la largeur de bande augmente. Par rapport à la puissance de transmission, la puissance de calcul jouera un rôle plus important dans l’optimisation de l’efficacité énergétique des réseaux à petite. L’optimisation de l’efficacité énergétique des réseaux de petites cellules 5G devrait prendre en compte simultanément calcul et puissance de transmission . Malgré l’augmentation du nombre d’antennes, les stations de base de la 5G seront moins énergivores qu’enselon Emil Björnson. En effet la technologie Massive MIMO grâce au multiplexage spatial, va permettre de servir beaucoup plus d’utilisateurs en.

L'efficacité énergétique ne se cantonne pas uniquement à l'optimisation deset autres . Cela concerne aussi la partie utilisateur et leurs terminaux mobiles. L'équipement utilisateur peut émettre un signal de réveil vers la station de base. Elle peut être implémentée de plusieurs façons: • L'équipement utilisateur peut émettre des signaux de réveil périodiques en continu, de sorte que toutes les petites cellules s'activent lorsqu'il s'en approche. Cela signifie que la couverture fournie par les petites « suit » le terminal utilisateur lorsqu'il se déplace et garantit une couverture de cellules chaque fois que cela est possible. Un inconvénient tout de même, cette mise en œuvre réduit l'efficacité énergétique, car les petites cellules passeraient plus de temps dans l’état actif à écouter de manière soutenue les signaux de réveil, ce qui à pour conséquence directe de faire augmenter la consommation de batterie de l'utilisateur en raison d'émissions périodiques.• L'équipement utilisateur peut aussi ne diffuser des signaux de réveil qu'à la demande, par exemple en l'absence d'une couverture macrocellulaire suffisante ou pour des besoins en débit de données plus élevés. Dans une telle situation, l'équipement utilisateur peut émettre des signaux pour tenter de réveiller toutes les petites cellules à portée. L'approche à la demande peut générer de meilleures économies d'énergie, car la petite cellule peut être dans l'état de veille plus souvent et ne passe à l'état active que lorsque cela est nécessaire. Le terminal utilisateur fait également des économies d'énergie.En mode veille la station de base n'émet ni ne reçoit rien, mais écoute le trafic utilisateur entrant. Lorsqu'un utilisateur demande un service pendant cette période d'inactivité il faut que sa demande soit conservée dans une mémoire tampon jusqu'à la réactivation de la station de base. La durée de la mise en mémoire tampon dépend de la profondeur de l'état de veille: plus la veille est profonde, plus la station de base met longtemps à se réveiller. Cela dépend également de l'état de la station de base pendant la période d'inactivité: lorsque la demande de service de l'utilisateur survient pendant la pente de désactivation, cet utilisateur devra attendre que les composants correspondant au module de gestion actuel aient terminé leur désactivation, puis se soient réactivés. Si cette demande survient pendant la période de veille, l'utilisateur doit être mis en mémoire tampon pour une durée égale au délai d'activation nécessaire pour se réveiller à partir du mode veille en cours. La demande de service peut également survenir pendant l'activation de la station de base; dans ce cas, l'utilisateur doit attendre le temps restant pour que l'activation soit servie . Il est possible de combiner plusieurs optimisations de veille pour augmenter l'efficacité énergétique des terminaux utilisateur . Par exemple, le mode veille à l'aide d'une structure de trame : • Ce mode de fonctionnement consiste à rajouter une trame entre celle du contrôle d'information et celle de la donnée. Cette trame indique quand la transmission de la donnée va se faire et de ce fait, le terminal va pouvoir se mettre en sommeil en attendant la transmission. Le terminal enpourra appliquer un micro sommeil de 12 symboles sur 14, alors que la permet un micro sommeil de 8 symboles sur 14. L'estimation d'énergie consommée est la suivante : 10mJ pour la LTE contre 8mJ pour la 5G.• Une autre optimisation possible est la réutilisation (venant de la ) de la réception discontinue (DRX.

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