Đầu những năm 2000, các chuyên gia năng lượng đã gióng lên hồi chuông cảnh báo rằng, với tốc độ tăng trưởng của các trung tâm dữ liệu tại thời điểm đó, thế giới sẽ sớm dành ra phần lớn năng lượng để duy trì các trung tâm công nghệ này hoạt động. Nhưng điều này đã không xảy ra. Mặc dù có một sự bùng nổ lớn về số lượng trung tâm dữ liệu trong hai thập kỷ qua, những dự đoán về sự khủng hoảng đã không thành hiện thực. Ngày nay, các trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 2% năng lượng của cả hành tinh – vẫn là một con số đáng kể, nhưng không phải là tất cả.
Có phải các chuyên gia đã sai? Không, dự đoán của họ sẽ hoàn toàn chính xác. Điều đã lấp vào đó là tính hiệu quả của các trung tâm dữ liệu được cải thiện đa dạng. Nhiều máy tính có thể được lắp vào ít không gian hơn và các hệ thống này bắt đầu sử dụng các công nghệ ngày càng tiết kiệm điện.
Công nghệ được liên kết chặt chẽ với sự cải thiện của thế giới chúng ta. Khi nhu cầu về hiệu quả năng lương xanh tăng lên, các hệ thống công nghệ phải cải thiện mức tiêu thụ năng lượng của chúng. Những thay đổi như vậy thường được giới thiệu thông qua các phát triển mới – và trong thế giới công nghệ di động, sự “tiến hóa xanh” đang tiến đến một bước mới với công nghệ 5G.
Hiệu quả năng lượng của 5G không chỉ giúp ích về tác động thân thiện với môi trường. Chi phí điện năng có thể tiêu tốn 20% đến 30% OpEx của hệ thống mạng, theo GSMA. Khi nhu cầu về dữ liệu ngày càng tăng cao – không chỉ với người tiêu dùng, mà với cả các thiết bị IOT – các hệ thống mạng cần thiết phải được cắt giảm chi phí vận hành và 5G được tìm đến để gỡ bài toán cho vấn đề này.
Hướng đến giải pháp Xanh
Công nghệ 5G không có nghĩa là lưu lượng truy cập nhiều hơn ở tốc độ cao hơn và sẽ không cần đến nhiều trạm phát hơn? Cả hai đều đúng. Nhưng, như JP de Villiers, AM tại Supermicro, chỉ ra rằng, các mạng hiện tại để lại rất nhiều thứ cần giải quyết: “Với mạng 4G, phần cứng độc quyền có xu hướng hạn chế sử dụng lại. Ngoài ra, các giao thức không được thiết kế để giảm hoặc hạn chế lưu lượng khi mạng không hoạt động. Điều này tạo ra mức tiêu thụ năng lượng không cần thiết. Hiện tại, có hai tùy chọn mà các nhà mạng di động (MNOs) có thể làm theo để giảm sử dụng năng lượng. Mở rộng các nguồn năng lượng thay thế để giảm tải lưới điện chính và tối ưu hóa mức tải trên mạng để giảm mức tiêu thụ năng lượng.
Mạng đã và đang điều tra việc sử dụng các nguồn năng lượng thay thế. Nhưng lợi ích thực sự nằm ở việc cải thiện các công nghệ mà họ sử dụng. 5G mở ra một số tiêu chuẩn và giao thức mới sẽ làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon của các mạng di động.
Mạng 5G có khả năng thúc đẩy lưu lượng truy cập di động tăng mạnh. Tuy nhiên, chúng cũng được thiết kế để tiết kiệm năng lượng hơn so với thế hệ tiền nhiệm và do đó làm giảm lượng khí thải carbon. Một số trong số này bao gồm các hệ thống tiết kiệm tài nguyên và làm mát không khí tự nhiên đã hỗ trợ giảm mức tiêu thụ năng lượng.
“Thiết bị 5G có hiệu quả cao hơn và chỉ tiêu thụ 10% năng lượng so với mạng 4G. Có một điều rằng với các mạng 5G dường như sẽ có sự gia tăng số lượng các tế bào (cell) nhỏ và các ăng-ten đa đầu ra và đa đầu vào, multiple-input multiple-output (MIMO). Tuy nhiên tổng hợp lại, mức tiêu thụ năng lượng vẫn giảm đáng kể. Ngoài ra, giao thức 5G radio có chế độ nghỉ (idle mode) và chế độ ngủ (sleep mode) giúp giảm mức tiêu thụ khi mạng có mức tải thấp. Và với tính chất cloud-native nghĩa là khả năng xử lý linh hoạt, cho phép gia tăng workload và công suất chỉ khi cần thiết”.
Những gì cần thiết với số lượng các trạm 5G nhiều hơn? Hiệu suất đáng kinh ngạc của 5G bắt nguồn từ việc sử dụng bước sóng milimet, trái ngược với bước sóng centimet được sử dụng bởi các thế hệ truyền dẫn di động trước đây. Nhưng tín hiệu milimet không truyền đi xa như 3G hoặc 4G, điều đó đồng nghĩa với việc cần nhiều site hơn – hay được gọi là microcell – đó là điều cần thiết để truyền dẫn sóng 5G.
Trên lý thuyết, điều này cho thấy mức tiêu thụ năng lượng có vẻ sẽ nhiều hơn. Nhưng, De Villiers chỉ ra điều ngược lại: Những cell nhỏ này có sức truyền tải thấp hơn các trạm quy mô lớn. Sẽ có nhiều trạm phát sóng hơn, nhưng chúng không bị ảnh hưởng nhiều hơn như với một cell lớn và sử dụng ít năng lượng hơn. Vì vậy, cái này bù đắp cho cái kia.
5G tăng lưu lượng dữ liệu trong khi giảm chi phí năng lượng. Nó không chỉ đơn thuần là một bước nhảy vọt trong công nghệ, mà là một chuẩn mực mới cho các mạng tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, 5G sẽ giúp mở ra một kỷ nguyên mà công nghệ có thể giúp mọi người trở nên hiệu quả hơn và giảm lượng khí thải carbon của họ:
“Kết nối 5G cho các kênh truyền dẫn machine-machine quy mô lớn, độ trễ cực thấp và thông lượng cao hơn sẽ là những yếu tố quyết định cho các thành phố thông minh, nông nghiệp thông minh, cảm biến tốt hơn, thiết bị thông minh hơn với khả năng bảo trì tốt hơn. Những điều này sẽ dẫn đến cải thiện năng suất đáng kể trên tất cả các ngành công nghiệp, tạo ra lợi thế Xanh thực sự”.