Consumi e risparmi energetici nelle reti di accesso fisse

Anche nel settore dell’ICT, quello del consumo energetico è un tema molto dibattuto: è stimato, infatti, che questo settore sia responsabile di circa il 4% delle emissioni globali di CO2. Focalizzando l’attenzione sulle reti di telecomunicazioni, nei prossimi anni la massiccia crescita del traffico dati, dovuta principalmente all’esplosione dei servizi video, imporrà stringenti requisiti in termini di disponibilità di banda, alla reti di accesso.

Le odierne reti di accesso in rame non saranno in grado di soddisfare pienamente tale richiesta di banda, e dovranno essere sostituite con reti di accesso in cui la fibra ottica arriverà sempre più vicino alla casa dell’utente finale (Fiber To The Building/Home, FTTB/FTTH). Tale sostituzione comporterà, di fatto, la realizzazione di nuove reti di accesso sul territorio nazionale, con la necessità di enormi investimenti da parte degli operatori di rete.

Come già dimostrato, l’adozione delle tecnologie ottiche, oltre a migliorare le prestazioni delle reti, consente di avere anche un maggior risparmio energetico. FUB ha condotto un’analisi sperimentale sui consumi di potenza nelle reti di accesso fisse al fine di quantificare il risparmio energetico dovuto alla sostituzione completa della rete in rame con una in fibra ottica. Le misure sono state effettuate sulle reti di accesso presenti presso i laboratori dell’Istituto Superiore delle Comunicazioni e Tecnologie dell’Informazione (ISCOM) e hanno riguardato accessi di tipo xDSL (Digital Subscriber Line) e GPON (Gigabit Passive Optical Networks).

Relativamente al caso di reti di accesso in tecnologia ADSL, è stato misurato il consumo del modem ADSL2+ e del DSLAM utilizzando un power analyzer. Sul DSLAM, le misure sono state fatte con (ON state) e senza traffico (IDLE State), variando il numero di utenti agganciati da 1 a 48. Sui modem, il consumo è stato misurato in presenza (ON state) e assenza (IDLE state) di traffico, ma comunque a link attivo tra modem e DSLAM. Il traffico di test (ON state) è di 15 Mbit/s in download e 512 kbit/s in upload. Le misure mostrano come un DSLAM ADSL2+ consumi circa 90W, mentre un modem ne consuma circa 8.2W (consumi medi in un’ora). Tali consumi sono indipendenti dal traffico e non variano al variare del numero di utenti attestati al DSLAM. Nel caso di reti di accesso ottiche, le misure hanno riguardato la OLT e le ONU/ONT.

  • La OLT è composta da una scheda GPON (GPON Card), una scheda di controllo (control card) e da una di uplink (uplink card) che collega la OLT al router. La scheda GPON ha 4 porte GPON, ognuna delle quali può servire fino a 64 ONU/ONT. Ogni singola scheda è stata misurata variando il numero di ONU connesse e registrate sia in presenza (ON state) che in assenza (IDLE State) di traffico. La OLT ha un consumo totale di circa 77W, ottenuto sommando i consumi della GPON card, della control card e uplink card. I consumi risultano essere invarianti rispetto al traffico e al numero di ONU registrate. Inoltre, anche se non esplicitamente riportato, tali consumi non variano al variare del numero di porte GPON attive.
  • Le ONU sono state misurate negli stati ON e IDLE, a registrazione avvenuta. La ONU mostra un consumo di circa 10 W.

Guardando al consumo di potenza delle due reti di accesso considerate, la rete di accesso ottica appare più “green” rispetto a quella basata su rame. Tuttavia, per introdurre una considerazione di tipo economico, è utile fare riferimento alla Potenza (consumata) per Utente. Per una rete ADSL2+ è stato considerato uno scenario in cui il DSLAM è collegato con un link a 1 Gbit/s alla rete di aggregazione, 48 utenti sono attestati al DSLAM, e ogni utente ha  una velocità di 15 Mbit/s. Per lo scenario considerato, la potenza per utente di un accesso ADSL risulta pari a Pu= 2.8 W, considerando solo la parte di potenza in carico agli Operatori di Rete. Per la GPON è stato considerato uno scenario in cui la OLT è composta da 4 porte GPON, ognuna servente fino a 64 utenti; il link verso la rete di aggregazione è un link a 10 Gbit/s. In questo modo, la OLT è in grado di servire 256 utenti con una velocità garantita di almeno 30 Mbit/s. Pertanto, per lo scenario considerato, si ha una potenza per utente pari a circa 0.45 W, considerando solo la parte di potenza in carico agli Operatori di Rete. Come evidenziato dai risultati, la GPON ha un consumo nettamente inferiore rispetto a un accesso ADSL2+: tale differenza è pari a 2.3W in 1 ora, cioè un differenziale nei consumi di energia pari a 2.3Wh.

Assumendo di sostituire totalmente la rete ADSL2+ con una GPON, in un anno si potrebbero risparmiare circa 20 kWh. Considerando lo scenario italiano, dove il numero di unità immobiliari è di circa 25.3 milioni, e assumendo di coprirne il 100%, si potrebbe avere un risparmio di 510GWh/anno, che porterebbe, secondo le tariffe in vigore, a un risparmio economico di circa 71.4 M€/anno.
Pertanto, considerando il risparmio economico derivante da un minor consumo di potenza, e i relativi effetti indiretti derivanti dalle minori emissioni di CO2, è possibile risparmiare circa 80 M€/anno; se si considera un orizzonte temporale di 20 anni, tempo considerato normalmente per l’ammortamento degli investimenti in una nuova rete di accesso, è possibile risparmiare 1.6B€. Peraltro, tale valutazione non tiene conto di ulteriori ottimizzazioni che possono essere realizzate nelle reti core e che possono portare a ulteriori risparmi energetici e quindi economici.