COMUNICACIÓN VERDE: TÉCNICAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA

COMUNICACIÓN VERDE:

TÉCNICAS DE AUMENTO DE EFICIENCIA

Mario Augusto Tuñón Sáenz 1,

1Universidad Tecnológica de Panamá,

1 mats_02@hotmail.com

Resumen: Las redes de comunicaciones, ya sean las redes alámbricas e inalámbricas se han vuelto una parte esencial del diario vivir del ser humano moderno. Esto ocasiona que el 3% de la energía mundial es consumida por infraestructuras de tecnología de información y comunicación lo que causa el 2% de las emisiones de carbono, el cual aumenta el efecto invernadero.

Las comunicaciones verdes buscan el ahorro de la energía convirtiendo una red de comunicación eficaz en una eficiente. Este articulo describe varias técnicas utilizadas en cada una de las dos redes como son: en redes inalámbricas utilizan las siguientes: capas transversales, redes cognitivas y cell zoom, y en redes alámbricas utilizan: Escala de potencia dinámica, espera inteligente  y técnicas de ahorra de NG-PON

Palabras claves: Huella de Carbono, Capa Transversal, Comunicaciones Verde.

Title: Green Communication: Techniques of Increased Efficiency

Abstract: Communications networks, whether the wireline and wireless networks have become an essential part of daily life of modern man. This causes that the 3 per cent of world energy is consumed by infrastructures of information and communication technology which causes the 2 per cent of the carbon emissions, which increases the greenhouse effect.

Green communications seek the saving of energy converting an effective communication network in an efficient. This article describes several techniques used in each of the two networks as are: in wireless networks use the following: layers transversal, cognitive networks and cell zoom, and in wire networks use: Scale of dynamic power, expected intelligent and techniques of saves of NG-PON

Key words: TIC, CR, QoS, BSs, NG-PON.

1. Introducción

Se espera en las próximas generaciones de redes el proporcionar acceso a internet de alta velocidad en cualquier momento y lugar. Enfocándonos en las redes inalámbricas para ayudarnos a  entender con mayor facilidad él porque es importa la comunicación verde y como esta se define.  La popularidad de dispositivos móviles como por ejemplo los smartphone, laptop, tablet, microordenadores y entre otros; por consiguiente aumenta la necesidad de tener un mayor ancho de banda. Por lo tanto, surge una nueva necesidad en cuanto a la demanda de tráfico; debido a las aplicaciones multimedia, mensajería, Red virtual privada (VPN). A causa de esto, se ha invertido en la implementación de nuevas infraestructuras de red lo que provoca un aumento en la demanda de energía. Por ello, se tornó en una necesidad urgente para los operadores de redes móviles el mantener una capacidad de crecimiento sostenible; sin embargo para tener la velocidad de datos más alta se requiere más energía por bit para una determinada tasa de error de bit (BER), que a su vez aumenta el consumo total de energía del sistema.

La escala de consumo de energía en las redes inalámbricas resultan directamente en el aumento de emisiones de gases, lo cuales son uno de los factores que causa el calentamiento global, ya que produce un crecimiento en el efecto invernadero, siendo reconocida como una gran amenaza para el desarrollo sostenible.

La unión Europea ha actuado como un líder emblemático en el ahorro de energía en el mundo, destinado a tener una reducción de 20% de los gases de efecto invernadero [2].

Las responsabilidades sociales actúan como presión para las compañías inalámbricas a reducir drásticamente el consumo de energía y reducir la huella de carbono (totalidad de gases de efecto invernadero emitidos por efecto de una organización o producto).  Para hacer frente a los desafíos establecidos por la alta demanda de los usuarios, la sociedad a tomado conciencia por el impacto negativo que ha causado la infraestructuras de comunicaciones eficaces, pero no eficientes energéticamente. Por lo tanto, se está promoviendo en la actualidad el movimiento de energía verde; de hecho, una cantidad considerable de energía mundial es consumida por la tecnología de la información y las comunicaciones (TIC) de los cuales más  del 70% está siendo utilizado por parte de acceso de radio, pero la mayoría de los esfuerzo que se han hecho no son suficiente por la poca importancia de algunas compañías. [1].

La TIC representa alrededor del 2% del total de emisiones de carbono, y se espera que esto aumente de 0.53 billones de toneladas de dióxido de carbono, realizado en el año 2002, a 1.43 billones de toneladas en el 2020. [1]. Si desea tener un mayor conocimiento de la proyección este articulo [14], nos dice los estatus y proyecciones del consumo y el articulo [15]  que nos dice los problemas que tiene las comunicaciones verdes en la actualidad.

En resumen la importancia de la comunicación verde es reducir el consumo de energía, volver eficiente el empleo de los recursos y con el objetivo de reducir al mínimo el impacto ambiental que este produce. Por el cual, definimos la comunicación verde como el esfuerzo de reducir el coste de la energía, manteniendo la calidad del servicio en términos de necesidades de cobertura, capacidad y necesidades de los usuarios. Para así explicar la importancia del tema y las razones que justifican su estudio. Por ello, este articulo presenta lo siguiente: en la sección 2 una breve explicación de eficiencia energética, en la sección 3 hablamos de los amplificadores de potencia, sección 4 algunas técnicas utilizadas en la redes inalámbricas, sección 5 algunas técnicas utilizadas en las redes alámbricas y la sección 6 una conclusión.

2. Eficiencia Energética

Como mencione anteriormente las comunicaciones verdes buscan tener una gran eficiencia y no ser eficaz como son las comunicaciones en la actualidad. Por esto. Definiremos brevemente el término de eficiencia.

En palabras simple significa utilizar menos energía para llevar a cabo una misma tarea.

En las redes de comunicaciones, esta tarea sería una transferencia de archivos, una llamada de teléfono y entre otros.

3 Amplificador de potencia (PA)

Un  sistema de soporte de las operaciones consta de tres componentes principales: la unidad de banda base, la radio y el alimentador de red. Entre  los tres elementos mencionados anteriormente la radio representa aproximadamente el 80% de las necesidades energéticas, del cual el 50% de este 80% son consumidos por el amplificador de potencia [3]. En un dispositivo móvil, el modem inalámbrico consume la mayor parte de la energía. La potencia del amplificador en el modem domina incluso para aplicaciones que hacen un gran uso de la información, tales como video conferencias.

Por esto, se ha centrado en el aumento de la eficiencia de los amplificadores de potencia manteniendo su linealidad.

Los PA tienen la tarea de aumentar la señal de entrada a un nivel de potencia de salida necesario por medio de la conversión de corriente continua a corriente alterna de Radio Frecuencia (RF), sin embargo esta conversión es con perdida. Las características de la señal de entrada (el esquema de modulación) afecta la eficiencia del amplificador de potencia. Los esquemas de modulación de magnitud no constantes con mejor eficiencia de espectro tienen un estricto requisito de linealidad, del cual requiere un retroceso del punto de saturación del amplificador. Por ejemplo, OFDM ha sido explotado en muchos estándares inalámbricos como Wifi, WiMAX y LTE, para tener una mayor velocidad de datos. Su alta relación de potencia pico a promedio es un enorme reto en el diseño de un amplificador de potencia, ya que es necesario un gran retroceso para mantener la linealidad. Esto conlleva a una baja eficiencia, ya que la eficiencia es máxima en su potencia máxima y baja a medida que su potencia de salida disminuye.

El uso de modos de conmutación no lineal en diferentes estructuras de amplificadores de potencia tales como la Doherty y la estructura de supresión, mejora su eficiencia y su linealidad.

Las altas frecuencias de sistemas inalámbricos y arquitecturas de conmutación están impulsando la investigación en la ciencia de los materiales de tecnología de transistor. Los transistores de alta movilidad de electrones, la utilización del aluminio muestran potencial para proporcionar mayor potencia de salida, ya que es capaz de trabajar en condiciones de temperaturas elevadas y una tensión más alta. Además las técnicas de procesamiento digital de la señal son explotadas para reducir los efectos no lineales causados por técnicas de mejora de la eficiencia. Las técnicas de reducción de relación de potencia pico a promedio, tales como, de recorte, de ventanas, de entrelazado, mapping electivo y la transmisión polar ayudan a aumentar la eficiencia de los amplificadores de potencia para señales OFDM. Hay otras técnicas de mejora de la eficiencia, como la tecnología de estaciones de base multi-portadora tales como la tecnología de transceptores cuádruples GSM usando 6 portadoras, puede reducir el consumo máximo del amplificador de potencia hasta en un 30% [3].

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