Die Mobilfunknetze der fünften Generation sind wahrscheinlich die wichtigsten Technologien dieses Jahrzehnts. Wenn sich das Potenzial dieser Technologie ausschöpft, dann rechnen Expert*innen damit, dass sie die Art und Weise, wie wir arbeiten, kommunizieren und Unterhaltung konusmieren, verändern wird.
Die Einführung, die in immer mehr Ländern Fahrt aufnimmt, könnte eine dringend benötigte neue Umsatzquelle für Telekommunikationsbereiter darstellen, die den Fall ihrer Serviceleistungen −Telefonie, Nachrichtendienste und Breitband-Konnektivität − und der Profitmargen miterleben mussten.
Laut einer Prognose sollten etwa 40 % der Weltbevölkerung bis 2024 Zugang zu 5G haben. Eine weitere geht davon aus, dass 5G bis 2035 für einen Umsatz von 13,1 Mrd. USD sorgen soll.
Um sich diese Vorteile zunutze zu machen, müssen Telekommunikationsanbieter und „Turmanbieter“ (diese besitzen Telekommunikationsausstattung wie Funktürme, die sie an Telekommunikationsanbieter vermieten) jedoch einige wichtige Herausforderungen bewältigen.
Sie müssen die Latenz (die Zeit, die ein Datensatz benötigt, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen) der Netzwerke verbessern und gleichzeitig einen exponentiellen Anstieg von Daten und 5G-bezogener Software-Anwendungen für datenhungrige künstliche Intelligenz und mit dem Internet verbundene Geräte, oder das „Internet Of Things“ (IoT), in den Griff bekommen.
Aber die vielleicht größte Herausforderung besteht darin, all diese Dinge ohne einen Spitzenanstieg der Energiekosten zu liefern. Laut einer gemeinsamen Studie von STL, einem Forschungs- und Beratungsunternehmen im Bereich Telekommunikation, und Vertiv machen die Energiekosten bereits zwischen 5 % und 7 % der Betriebsausgaben von Telekommunikationsunternehmen aus.
Energiekosten
Die im Februar veröffentlichte Studie prognostizierte, dass der globale 5G-Traffic bis 2025 den 3G-/4G-Traffic überholen wird. Vierzig Prozent der 500 im Rahmen der Studie befragten Unternehmen sagten, dass Energieeffizienz die oberste oder zweithöchste Priorität für Telekommunikationsanbieter bei der Einführung von 5G-Netzwerken einnehmen sollte.
Laut einer Studie von Vertiv und 451 Research wird durch den Umstieg auf 5G der gesamte Energieverbrauch von Netzwerken bis 2026 um 150 % bis 170 % ansteigen. Die stärksten Anstiege werden in Makro-, Knoten- und Netzwerkrechenzentren verzeichnet. Wenn die Energiekosten von Telekommunikationsunternehmen mit 5G explodieren, könnten die Profite von Telekommunikationsanbietern komplett wegfallen und deren Versprechen, in den nächsten drei Jahrzehnten die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und klimaneutral zu werden, in weite Ferne rücken. Und dies wiederum könnte eine Gegenreaktion der Kund*innen zur Folge haben, wie auch Druck von Regierungen, Investoren und Aufsichtsbehörden, die Umweltbilanz zu verbessern.
Obwohl 5G-Netzwerke schätzungsweise bis zu 90 % effizienter als ihre 4G-Vorgänger sind, benötigen sie aufgrund der erhöhten Netzwerkdichte, der starken Abhängigkeit von IT-Systemen sowie der erhöhten Netzwerknutzung und des beschleunigten Verkehrswachstums immer noch viel mehr Energie.
Wie können Telekommunikations- und Turmanbieter sowie Betreiber von Rechenzentren 5G bereitstellen, ohne dabei die Erde zu zerstören? Dies war eines der Themen, das beim TowerXchange Meetup Europe 2021 besprochen wurde.
Bei dieser Veranstaltung („Das Energieproblem von 5G“) haben Brachenexpert*innen, darunter Jon Abbott, Technologie Direktor von Vertiv, Global Telecom Strategic Clients, EMEA, in einer Gruppendiskussion die Herausforderungen und Möglichkeiten rund um den Energieverbrauch von 5G besprochen. Weitere Themen waren die Prognostizierung und Überwachung der Energie, die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien und die Verwendung erneuerbarer Energien an Telekommunikationsstandorten.
Smart Data
In der breit gefächerten Diskussion sind die Teilnehmer*innen zu dem Schluss gekommen, dass es schwierig ist, vorherzusagen, wie schnell 5G-Netzwerke weltweit eingeführt oder um wie viel sie den Energieverbrauch nach oben treiben werden, aber auch, dass es für die Zukunft der Telekommunikationsindustrie entscheidend ist, diese Netzwerke umweltfreundlich zu gestalten.
„[5G] erfordert eine Modernisierung der Standorte [der Telekommunikationsunternehmen], aber es bestehen auch Möglichkeiten, grünen Strom einzusetzen [und] eine neutrale Bilanz zu erreichen“, sagte Michel Fraisse, CTO und Vice President im Bereich Standortenergie des Telekommunikationsunternehmens Huawei. „Wir glauben, dass Technologie nicht gegen die Natur geht, sondern ein Teil der Natur ist.“
Auf der Prioritätenliste stehen unter anderem die Verbesserung der softwaregestützten Überwachung des Energieverbrauchs im Bereich Energienutzung, die Überprüfung der Kühltechnologie in Datenzentren und Netzwerken auf Energieeffizienz und die Nutzung von erneuerbaren Energien vor Ort für einen größeren Teil des Strombedarfs.
„Die meisten europäischen Standorte [von Telekommunikationsunternehmen] haben auf Lüftungsfilter umgestellt, aber in anderen Bereichen, wie bei Funktürmen, gibt es noch viel Raum für eine Verbesserung der Energieeffizienz“, so Abbott. „Das Funk-Netzwerkgerät wird auf die Spitze der (Telefon-)Masten gesetzt, wird aber von unten über den Mast mittels eines veralteten Systems mit Strom versorgt. Das ist eine bunte Mischung an Technologien.“
Anastasios Koumparos, Leiterin des Energiemanagements bei Vantage Tower, einem europäischen Funkturmunternehmen, ergänzte, dass „Freikühlungssysteme“ – Senkung der Temperatur in Rechenzentren durch Zuführung von natürlich kalter Luft oder kaltem Wasser von draußen − und eine vermehrte Nutzung von Lithium-Ionen-Batterien die Energieeffizienz von 5G verbessern könnten.
Edge-Rechenzentren
Yildiray Ornekli, Network Infrastructure Manager des türkischen Telekommunikationsanbieters Turkcell, sagte, dass sein Unternehmen die Energieeffizienz auf zwei Arten verbessern möchte. Erstens wird alte Hardware ersetzt (z. B. „Gleichrichter“ für das Stromversorgungssystem und Klimaanlagen). Zweitens wird eine Software-Plattform eingerichtet, um alle Daten zum Energieverbrauch zu überwachen und zusammenzuführen.
Funkturm- und Telekommunikationsunternehmen versorgen inzwischen einige ihrer Netzwerke durch erneuerbare Energie, die vor Ort generiert wird. In neuen Märkten in Afrika sind viele Telekommunikations- und Funkturmunternehmen vom Versorgungsnetz „abgekoppelt“ oder müssen sich auf unberechenbare Stromnetze verlassen, sagte Stuart Kelly, Vice President of Market Development des Unternehmens Bladon Micro Turbine. Erneuerbare Energien scheinen die logische Alternative zu sein, aber meist werden sie nicht für ausreichend zuverlässig gehalten, sagte er.
Außerdem besprachen die Diskussionsteilnehmer*innen Edge Computing – hierbei werden die Daten näher an Endkund*innen oder Gerät am „Rand“ des Netzwerks wie an 5G-Funktürmen und kleinen, vorgefertigten Rechenzentren verarbeitet.
5G-Netzwerke werden auf Millionen Servern laufen, die meisten davon werden sich in kleineren Edge-Rechenzentren befinden. Zusätzlich zu den Netzwerkfunktionen werden diese verteilten Einrichtungen auch Edge Computing für Workloads 5G-fähiger Anwendungen wie Augmented Reality und Virtual Reality unterstützen.
Für manche 5G-Services ist eine extrem niedrige Latenz erforderlich. Edge-Rechenzentren können dabei helfen, diese niedrige Latenz bereitzustellen, weil „die Daten nicht die Zeit haben werden, um vom Boden in die Wolken und wieder zurück zur Erde zu reisen“, sagte Fraisse von Huawei.
Einige der Investitionen in 5G und Energieeffizienz werden schnell und einfach funktionieren, aber andere werden weitaus mehr Zeit benötigen und wesentlich kostenintensiver sein, sagte Abbott von Vertiv. Die Errichtung von effizienten, profitablen und nachhaltigen 5G-Netzwerken ist eine große Herausforderung, daher müssen Telekommunikationsunternehmen und Rechenzentren mit einer längeren Amortisationszeit als im Vergleich zu vorherigen Projekten rechnen, fügte Abbott hinzu.
