Author(s): Mourato, Alexandra Isabel Galvão
Date: 2017
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/8842
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Comunicações móveis; Mobile communications; Rede de acesso rádio; Radio access networks; Eficiência energética; Energy efficiency; Tráfego.; Traffic
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações na área de especialização em Telecomunicações
Investigações anteriores mostram que cerca de 10% da energia consumida em todo o mundo é devido às Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), e gerada principalmente por recursos não renováveis. Devido ao aumento das despesas operacionais e do aquecimento global, a poupança de energia tornou-se um grande desafio para os futuros sistemas de telecomunicações. Assim, considera-se pertinente o desenvolvimento de estudos que viabilizem a obtenção de planos estratégicos sobre otimização dos sistemas. Estes estudos suportam a tomada de decisão no que respeita à configuração das redes compatível com a concretização de objetivos de poupança energética. O trabalho desenvolvido nesta dissertação visa propor modelos de consumo energético para estações-base 2G, 3G e 4G. A investigação surgiu no âmbito de uma rede real, permitindo verificar o efeito da variação do tráfego, voz e dados, no consumo energético de uma estação base, sendo o ponto de partida para os modelos. Foram consideradas outras variáveis tais como a potência de transmissão, disponibilidade das células e recursos alocados aos utilizadores. A modelação dos dados foi baseada em técnicas de aprendizagem supervisionada, designadamente foram utilizados modelos de regressão linear multivariáveis, tendo como objetivo final a estimativa do consumo energético. Este é comparado com medidas reais extraídas de equipamentos de monitorização energética instalados na estação base. De modo a validar os resultados, foram utilizadas métricas como a correlação de Pearson, Mean Absolute Percentage Error (MAPE) e Root Mean Square Error (RMSE). Dependendo do modelo, os erros médios entre a potência medida e a estimada variam entre 2,2 e 4,0%. A análise dos resultados obtidos sugeriu a possibilidade de desligar a tecnologia 3G na banda dos 2100 MHz através da transferência do tráfego para as outras bandas, permitindo assim uma poupança de 578 euros de custos energéticos, por ano por estação.
Previous research studies have shown that about 10% of the world-energy is consumed by Information Communication Technology (ICT) infrastructures, mainly generated by nonrenewable sources. Combining global warming with the Operational Expenditure (OPEX) of mobile operators, it is demanding to understand and to develop strategies to reduce the consumed energy. An effort to increase the energy efficiency of these technologies has become a major challenge for the future telecommunications systems. The aim of this paper is to develop energy consumption models for 2G, 3G and 4G base stations. We investigate in a real network, the effect of traffic variations, voice and data, on base station power consumption. Were considered other variables such as the base station transmit power, cell availability, or resources allocated to users were also considered in the models. The models consider supervised learning techniques, namely multivariable linear regression models were used, and the result is the predicted base station power consumption, which is compared with real measurements extracted with energy monitoring equipment installed on site. In order to proceed with validation, metrics such as the Pearson correlation, Mean Absolute Percentage Error (MAPE) and Root Mean Square Error (RMSE) were used. Depending on the model, the errors between measured and predicted power vary between 2,2 and 4%. The analysis of the obtained results suggested the switch-off of 2100 MHz band of 3G technology was possible by swaping their traffic to other technologies, allowing a 578 euros saving on a year.
