Sähkösyöpöt mobiiliverkot kuriin
Yhä useampi käyttää langatonta verkkoa älypuhelimellaan ja tietoliikenteen energiankulutus uhkaa kasvaa tuhatkertaiseksi. CWC-tutkimuskeskuksessa on kehitetty ratkaisu sähkönkulutuksen hillitsemiseen: älykkäät tukiasemat.
”Jos kehitys jatkuu yhtä nopeana, on meillä vuonna 2020 edessämme tuhatkertainen mobiiliverkkoliikenne, joka tarkoittaa yksinkertaistaen tuhatkertaista sähkönkulutusta nykyiseen verrattuna.”
Näin arvioi Oulun yliopiston tietoliikennetekniikan osaston johtaja Matti Latva-aho, jonka tutkimusryhmä toimii langattoman tietoliikenteen tutkimuskeskuksessa Centre for Wireless Communications (CWC). Hän tunnistaa tietoliikenteen kasvuun liittyvät ongelmat ja on ryhmineen tehnyt pitkäjänteistä työtä niiden ratkaisemiseksi.
Uuden sukupolven 4G-teknologia lisää dataliikennettä ja vaatii entistä enemmän energiaa tukiasemien toimintaan. Miljoonat ihmiset käyttävät langatonta verkkoa tableteillaan ja älypuhelimillaan ja pahimmillaan tietoliikenteen hiilijalanjälki voi käydä kestämättömäksi.
”Saksassa Vodafone-operaattori laski hiljattain, että operointikustannuksista sähkö vie yhtä ison siivun kuin verkko-operoinnin henkilöstökustannukset”, Latva-aho kertoo. Sähkönkulutuksen kasvun hillitsemisestä hyötyy luonnon lisäksi siis myös elinkeinoelämä.
Ongelmia energiankulutukseen aiheuttaa muun muassa tukiasemien runkoverkko, josta suuri osa ei vielä perustu energiatehokkaampaan valokuitutekniikkaan. ”Varsinaisen radiolähetteen osa energiankulutuksesta on suhteellisen pieni. Suurin osa kulutuksesta tulee tukiasemien päällä pitämisestä. Jäähdytyskulut ovat varsinkin lämpimissä maissa suuret.”
Latva-ahon tutkimusryhmä on kehitellyt tapoja ratkaista energiasyöppöjen tukiasemien ongelma EARTH-projektissa, joka sai vastikään vuoden 2012 Future Internet Award -palkinnon. Tukiasemien energiatehokkuutta voi parantaa yksinkertaisella keinolla: sammutetaan turhat tukiasemat aika ajoin.
Projektissa kehitetyllä menetelmällä verkkoja optimoidaan automaattisesti: kun langattoman verkon kulutus on pientä, suljetaan turhaan käynnissä olevat tukiasemat, ja otetaan ne taas käyttöön, kun tarve on suurempi. Verkon toiminta mukautuu tähän itseoppivasti.
”Lopulta järjestelmä oppii, milloin liikennöidään vähän, ja milloin peittoaluetta on harvemmalla tukiasemaverkolla kasvatettava. Esimerkiksi yön aikana energiansäästö on näin toimien suurta”, Latva-aho selittää.
EU-projekteilla suuri rooli
Palkittu projekti on EU-rahoitteinen ja vastaavanlaisia, kansainvälisiä projekteja on CWC:ssä käynnissä useita. Oululaisella osaamisella on alalla kasvava rooli. ”Maailmalla puhutaan, että Euroopassa on kaksi radiotietoliikennekeskittymää: Oulu ja Tukholman Kista. Tällä hetkellä olemme tekemässä seuraavan sukupolven tietoliikenteen perusratkaisuja tiiviissä yhteistyössä Kistan tutkijoiden kanssa.”
Oulun menestyksen kulmakivi on ollut määrätietoinen kansainvälistymiseen tähtäävä työ 90-luvun
puolivälistä lähtien. ”Kansainvälistyminen ei ole yksiselitteistä. Se on pitkäjänteistä työtä, johon liittyy mittava kansainvälinen henkilöstö ja professorit, aktiivinen partneroituminen ulkomaisten yritysten ja yliopistojen kanssa sekä tutkimuksen tason nostaminen”, Latva-aho kuvaa.
Kilpailtu EU-rahoitus edesauttaa riittävän rahoituspohjan hankkimista laajamittaisen toiminnan ylläpitämiseksi. Tänä vuonna Latva-ahon osaston budjetista 85 prosenttia tulee kilpailun kautta. ”Kotimaisen rahoituksen kiristymisestä huolimatta CWC:lla on vuonna 2012 käynnistymässä tai käynnissä useita kansainvälisiä EU-projekteja, jotka muokkaavat matkaviestiverkkojen alan tulevaisuutta.”
Rohkeutta tutkimukseen
Tukiasemaverkkojen tulevaisuus on Latva-ahon mukaan pienissa soluissa, jotka sijoitetaan esimerkiksi koteihin. BEFEMTO-projektissa tutkitut pienikokoiset tukiasemat tarjoavat käyttäjille paremmat yhteydet ja säästävät energiaa. Uudessa teknologiassa on hänen mukaansa oltava kiinni jo nyt, sillä vuoden 2020 ratkaisut laitetaan alulle tänään.
Latva-aho peräänkuuluttaakin tutkijoilta suurempaa riskinottoa ja rohkeampia, pitkäjänteisiä projekteja. ”Ongelmat ovat ratkaistavissa, mutta se vaatii rohkeaa tutkimuskentän laajentamista ja monitieteistämistä. Myös rahoittajapuolella tarvitaan lehmän hermoja, sillä puolivuosittaiset teollisuuden rahoitussitoumukset eivät näissä projekteissa toimi”, hän linjaa.
Yksi näköpiirissä oleva uhkakuva on tietoliikenneteollisuuden valuminen maasta ulos, jolloin halua pitkäjänteiseen perusosaamisen kehittämiseen ei enää ole.
”Julkiset rahoitushaut lähtevät nykyään vahvasti mitä erilaisimmista sovelluksista. CWC:n suurin haaste on löytää uudet päänavaukset perinteisen tietoliikenneteollisuuden sijaan ja luoda uusille nouseville alueille jäntevät perustutkimuslinjat.”
Teksti: Juho Karjalainen
