Green IT 05.11.2010, 19:50 Uhr

Mit Innovation zu „grünen“ Mobilfunk-­Basisstationen

Die gesamte IT- und Telekommunikations­branche (ITK) verursacht nur 2 % der weltweiten Treibhausgase. Das ist wenig im Vergleich zu anderen Industrien. Doch Experten erwarten in den kommenden Jahren einen enormen Anstieg: Der Hunger nach Bandbreite und neuen Diensten durch iPhone & Co. ist ungebrochen. Immer mehr Menschen weltweit streben nach einem Internetanschluss oder Handy. Neueste Forschung für bestehende sowie künftige Netze aus den Bell Labs von Ausrüster Alcatel-Lucent verspricht enormen Fortschritt in Sachen Energieeffizienz vor allem für Basisstationen.

Gee Rittenhouse, Chef der Mobilfunkforschung in den US-Bell Labs von Alcatel-Lucent, spricht vier Sprachen: Englisch, C, C++ und Java. Seit Anfang des Jahres spricht er zudem mit einer internationalen Forschergemeinde an renommierten Universitäten und in konzerneigenen Entwicklungsabteilungen über „Green Touch“.

Diese globale Initiative will bis 2015 effizientere Kommunikationsnetze entwickeln, die im Vergleich zu heutigem Equipment 1000-mal effizienter mit Energie umgehen.

Zu den Erstmitgliedern von „Green Touch“ gehören u. a. das Massachusetts Institute of Technology (MIT), die Stanford University oder das Samsung Advanced Institute of Technology.

Neuerdings macht auch das Karlsruher Institut für Technologie mit. Denn inzwischen ist das Konsortium unter Federführung von Rittenhouse von Alcatel-Lucent auf 33 Mitglieder angewachsen. Darunter sind fast alle Schwergewichte der Mobilfunkbranche – der weltgrößte Mobilfunkkonzern China Mobile ebenso wie Telefónica und AT&T. Dazu kommen Unternehmen aus der Energiebranche sowie Equipmenthersteller und namhafte internationale Forschungsinstitute.

Nach zahlreichen Arbeitstreffen will Rittenhouse im kommenden Frühjahr bereits einen ersten Einblick in mögliche Technologien geben. Gemeinsames Ziel der weltweiten Forschergemeinde ist es, in den nächsten fünf Jahren eine radikal neue Referenzarchitektur für Kommunikationsnetze vorzulegen.

Bis jetzt steht nur fest: „Die Basisstationen verbrauchen sehr viel Energie, Kabel sind zudem dafür verantwortlich, dass wir die Hälfte der Energie verlieren“, beschreibt Rittenhouse die heutige Situation. Schließlich sei eine Basisstation auch dann in Betrieb, „wenn über sie weder telefoniert noch Daten hin- und hergeschickt werden“.

Elf Monate nach der Gründung von „Green Touch“ deutet Rittenhouse bereits einige Schritte in Richtung Energiesparen an. „Es ist sinnvoll das Mobilfunkequipment in eine Rechnerwolke zu verlegen, das spart bis zu 40 % der Energie einer Basisstation.“

Während Rittenhouse und seine Mitstreiter sich in keiner Weise um derzeit machbare Technik kümmern, geht es Ulrich Barth um das „Hier und Jetzt“.

Barth, verantwortlich für die Optimierung von Mobilfunksystemen bei den Bell Labs in Stuttgart, arbeitet an bestehenden Mobilfunknetzen und dem gerade gestarteten Mobilfunkturbo LTE (Long Term Evolution). „Hier wollen wir den Energieverbrauch in den kommenden zweieinhalb Jahren um 50 % senken“, sagt der Forscher.

Vor allem die Halbierung des Energieverbrauchs bei Funknetzen der vierten Generation steht für ihn innerhalb des europäischen Konsortiums „Earth“ auf dem Programm. Das Kürzel steht für Energy Aware Radio and Network Technologies. Hier arbeiten 15 Anbieter von Komponenten und Infrastruktur sowie Forschungseinrichtungen zusammen.

„Die Basisstation verschlingt mit bis zu 80 % die meiste Energie innerhalb eines Mobilfunknetzes“, sagt Barth. Davon wiederum verbrauchen die Leistungsverstärker bis zu 80 %. Sie verstärken ein Signal so weit, dass es über eine Antenne mit der gewünschten Reichweite abgestrahlt werden kann.

Als Faustformel gilt: Je größer die Funkzelle, desto mehr Energie verbraucht sie, um eine bestimmte Fläche abzudecken. Nahe liegt die Idee, die Funkzellen zu verkleinern, um damit ebenfalls die Energie der Leistungsverstärker zu drücken.

Doch dies bedeutet, mehr Zellen auszubringen, die im Stand-by-Betrieb dann wieder mehr Energie brauchen.

Deshalb favorisiert Barth eine Mischung aus kleinen und großen Zellen, die intelligent gesteuert werden. „In einem heterogenen Netz können kleine Zellen nur dann zugeschaltet werden, wenn ihre Kapazität gebraucht wird.“ Es mache zudem Sinn, die Bandbreite der Übertragung dem aktuellen Verkehr anzupassen und z. B. nachts auf 5 MHz zu begrenzen.

Doch die derzeitigen Leistungsverstärker machen einen Strich durch die Rechnung. „Sie sind heute dafür auslegt, gerade unter Volllast am effizientesten zu arbeiten“, erklärt Barth. Deshalb entwickeln Barth und seine Kollegen über das Forschungsprojekt „Earth“ auch eine neue Generation von Leistungsverstärkern.

Zudem bestehe bei Alcatel-Lucent bereits eine Konzeptstudie zur dynamischen Anpassung der Bandbreite in Mobilfunkzellen. Mit all diesen Innovationen will Barth schon bald auf der Zielgeraden sein, wenn es um darum geht, die Energie in LTE-Netzen um die Hälfte zu drücken. NIKOLA WOHLLAIB

Von Nikola Wohllaib

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