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UGREEN: investigação portuguesa otimiza consumo energético de redes

Promovido pela Eurico Ferreira com o apoio do COMPETE 2020, este projeto visa desenvolver soluções que permitam reduzir o consumo energético das redes sem fios LTE-U e Wi-Fi, sobretudo em cenários de elevada densidade de utilizadores, indoor e outdoor.
 
 
1. Síntese
 
Em declarações ao COMPETE 2020, Pedro Rodrigues, Coordenador Técnico de I&D na Eurico Ferreira, SA, sintetiza a estratégia levada a cabo pela empresa e o âmbito do projeto “UGREEN - Otimização de consumos energéticos de redes LTE-U e Wi-Fi em cenários de coexistência” que visa desenvolver soluções que permitam reduzir o consumo energético das redes sem fios LTE-U e Wi-Fi, sobretudo em cenários de elevada densidade de utilizadores, indoor e outdoor.
 
“Este projeto resultou da continuidade de trabalhos de investigação que estavam já a decorrer no departamento, muito focada, à data apenas na otimização de consumos dos APs da rede Wi-Fi.
As comunicações dos dispositivos móveis cada vez mais assentes na transferência de conteúdos multimédia levam ao limite a capacidade das redes celulares e forçam os operadores de telecomunicações a procurar novas soluções, que ofereçam mais capacidade e que preferencialmente  não signifiquem acréscimo nos seus custos. O Wi-Fi é uma solução que permite o offload do tráfego para as bandas não licenciadas, mas a tecnologia LTE a operar nestas bandas (LTE Unlicensed – LTE-U) será certamente também vista como uma solução alternativa. Acreditando nesta nova realidade, o  aumento da capacidade e um número crescente de dispositivos , conduzirá à instalação de inúmeras  small cells, o que consequentemente  aumentará o consumo energético das redes de acesso. 
No contexto empresarial, a disponibilidade destas soluções será necessariamente uma realidade pelo que a otimização do consumo energético será uma resposta balanceadora entre a necessidade e o custo: a eficiência energética, permitirá um crescimento sustentável e o controlo da fatura energética.
Assim, este projeto fez todo o sentido na medida em que nos propomos desenvolver uma solução que reduzirá o consumo energético de pontos de acesso (APs) LTE Unlicensed (LTE-U) e Wi-Fi, e que simultaneamente fará uma gestão otimizada e automatizada, destas redes, em casos de coexistência e sobreposição de cobertura. 
Para este propósito temos uma equipe capaz e multidisciplinar que irá criar um sistema de monitorização e de gestão energética dos APs LTE-U e Wi-Fi.
As incertezas que ainda mantemos estão associadas aos novos protocolos dos modos de operação (eNB LTE-U) e que o uso das mesmas garantam maior eficiência energética sem degradação de desempenho. Estes aspetos devem continuar a permitir a adaptação dinâmica de parâmetros de configuração dos eNBs LTE-U e APs Wi-Fi, incluindo largura de banda do canal, potência de transmissão, débito binário, tamanho de pacote e período de envio de beacons. 
Temos expectativa que os resultados possam dar lugar a uma patente, que ambicionamos tanto a nível nacional como internacional, para incorporar e diversificar o portfólio de soluções que a empresa já oferece nos diferentes mercados em que opera.”
 
 
2. Sobre o projeto
 
2.1 Enquadramento
 
O UGREEN é um projeto que pretende desenvolver novas soluções que permitam reduzir o consumo energético de redes LTE-U e Wi-Fi tendo em conta a futura coexistência das duas tecnologias e a inerente sobreposição de cobertura. A principal inovação deste projeto reside na otimização do consumo energético destas redes na componente que tem vindo a ser ignorada - os APs.
 
O aumento das preocupações ambientais e o peso crescente do consumo energético das redes de comunicações nos custos de operação dos operadores móveis conduziu à proposta de múltiplas estratégias para aumento da eficiência energética das redes de comunicações sem fios. No entanto, as soluções até agora propostas estão sobretudo focadas nas redes celulares.
 
A utilização do Wi-Fi tem vindo a permitir o offload do tráfego para as bandas não licenciadas, mas a tecnologia LTE a operar nestas bandas (LTE Unlicensed – LTE-U) é vista como uma solução, prevendo-se que no futuro ambas as tecnologias de acesso coexistam. A necessidade de aumento da capacidade e um número crescente de terminais, conduzirá à instalação de small cells em número cada vez maior, com o consequente aumento do consumo energético das redes de acesso. Torna-se por isso fundamental aumentar a sua eficiência energética, permitindo um crescimento sustentável e controlo da factura energética.
 
2.2 Objetivos
 
O projeto UGREEN, ao longo dos 24 meses de execução prevista, pretende desenvolver soluções que permitam reduzir o consumo energético das redes sem fios LTE-U e Wi-Fi, sobretudo em cenários de elevada densidade de utilizadores, indoor e outdoor, e focar-se-á nos seguintes objetivos:
 
Analisar os mecanismos de análise e deteção de tráfego atualmente usados para a gestão energética das redes celulares e Wi-Fi, com base no trabalho já em curso no projeto Wi-Green a este respeito.
Desenvolver uma plataforma de simulação baseada no simulador open source ns-3, que permita a validação de diferentes soluções de eficiência energética e interoperabilidade de redes LTE-U e Wi-Fi, em diferentes cenários de comunicação e de operação;
Fazer um estudo comparativo de consumo energético de eNBs LTE-U e APs Wi-Fi.
Desenvolver uma solução de gestão de consumo energético conjunta para eNBs LTE-U e APs Wi-Fi, de forma a providenciar uma adaptação dinâmica ao tráfego, aos serviços suportados pela rede e aos terminais que em cada momento estão ativos.
Realizar testes experimentais em ambiente controlado para comparação com os resultados obtidos em simulação.
Efetuar uma prova de conceito (testbed) nas instalações do promotor deste projeto - Eurico Ferreira - com equipamento comercial, de forma a avaliar experimentalmente as soluções propostas previamente avaliadas em simulação e em ambiente controlado.
 
Estando o projeto a terminar o seu 5º mês de execução, e terminada a tarefa dos estudos preliminares que permitiram definir os cenários de referência e a especificação dos requisitos da solução que se pretende desenvolver, os trabalhos estão atualmente focados nas especificações da arquitetura do sistema de gestão de consumo energético.
 
2.3 Parceria
 
No âmbito deste projeto, a Eurico Ferreira conta com o apoio científico e tecnológico da equipa do Centro de Telecomunicações e Multimédia (CTM), do INESCTEC, que tem vasto conhecimento e experiência na área das redes móveis sem fios, no que toca ao desenho, simulação, protótipos e testes experimentais.
 
 
3. Apoio do COMPETE 2020
 
O projeto UGREEN conta com o apoio do COMPETE 2020, no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico, na vertente projeto individual, envolvendo um investimento elegível de 528 mil euros, o que resultou num incentivo FEDER de 301 mil euros.
 
 
4. Links 
 

15/03/2018 , Por Cátia Silva Pinto
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