La sostenibilità per TIM

Bilancio di Sostenibilità 2023

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Redazione ufficio stampa

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È vero che gli obiettivi di sostenibilità delle aziende posseggono sempre maggiore priorità; ed è anche vero che le nuove tecnologie stanno diventando sempre meno energivore; ma occorre prendere coscienza che la crescita del traffico dati supera di gran lunga la diminuzione del consumo energetico per bit. Per questo, un approccio “Business as Usual” sarebbe fallimentare per il risparmio energetico. Occorre adottare un diverso mindset, una strategia olistica che bilanci ed ottimizzi tutti gli indici prestazionali dell’azienda, quelli tecnologici, ma anche quelli di business (Fig.1) [1].
Bella sfida.

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5G ed efficientamento en ...

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Tabella 1: Occorre cambiare strategia rispetto al passato ed occorre adottare un approccio olistico [1]

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Il 5G: una opportunità per il Green

Innovazione, tecnologie sempre più performanti e trasformazione digitale rappresentano percorsi obbligati per le aziende nascondendo una doppia sfida: da un lato la sfida verso la tecnologia, sempre più evoluta, complessa e spesso dai costi elevati ma indispensabile a mantenere le aziende competitive; dall’altro, la sfida forse più diff icile, quella di perseguire le priorità in tema di efficienza energetica con quella di mantenere una QoS adeguata, o meglio ancora, invariata. Da un report di 451 Research [2, 3], emerge che il 43% dei network stakeholder dichiara che l’efficienza energetica è la caratteristica più importante da considerare quando si scelgono gli edge server e solo al secondo posto troviamo la sicurezza e le trust credential con il 37%. In questo scenario, il 5G costituisce un attore di primo piano che mette a disposizione tutte le sue caratteristiche e architetture innovative per poter affrontare la sfida tecnologica e soprattutto per poter attuare nuove strategie di implementazione e gestione delle reti mobili e trovare il bilanciamento ottimale tra QoS (quindi Business) ed efficienza energetica. Il MUST che accompagna tutte le strategie evolutive ed i Piani di Innovazione di TIM è quello del risparmio energetico. Un orientamento promosso da molte aziende ed enti Telco come, ad esempio, il 5G PPP [4, 5] che ha inserito tra i 5 obiettivi più ambiziosi del 5G quello di ridurre il consumo energetico della rete fino al 90%. In questo contesto, TIM conferma il suo approccio deciso e strutturato verso gli obiettivi di sostenibilità, operando concretamente attraverso un doppio ruolo, come spiega Elisabetta Romano, Chief NOW di TIM, [6] (F ig.2):

  1. prima di tutto TIM è un contributore, applicando azioni volte al risparmio energetico nella realizzazione e gestione operativa delle proprie reti e nello svecchiamento di reti legacy con l’introduzione di nuove tecnologie di rete più efficienti, come descritto nel paragrafo che segue;
  2. inoltre, TIM, mettendo a disposizione tecnologie come 5G, Cloud e IoT, assume un ruolo di abilitatore per quelle aziende che vogliono intraprendere un percorso di Trasformazione Digitale ed hanno tra le loro priorità la sostenibilità, come spiegato nel paragrafo “TIM come Abilitatore ESG”.

Figura 2: Il doppio ruolo di TIM nella sostenibilità nel 5G

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L’architettura digitale open delle reti 5G, ovvero reti mobili sempre più Cloud-Native, disaggregate, decentralizzate, l’Edge Computing, l’ammodernamento tecnologico ed un approccio olistico alle loro implementazioni e gestione operativa permette da un lato di rimpiazzare reti ed infrastrutture legacy con nuove tecnologie più sostenibili e dall’altro, anche attraverso l’uso di Intelligenza Artificiale, di migliorare l’efficienza operativa attraverso funzionalità di automazione ed ottimizzazione delle coperture di rete, senza impattare sulla QoS.

5G TIM come contributore ESG

In questo capitolo descriviamo alcune delle attività principali con impatto sul risparmio energetico che TIM svolge nell’ambito del dispiegamento della propria rete 5G. La prima sezione riguarda un risparmio che scaturisce direttamente dalle attività di preparazione alla realizzazione e gestione della rete 5G mentre la seconda riguarda il risparmio che si può ottenere dalla dismissione della rete legacy 3G a favore delle più nuove tecnologie 4G e 5G.

La Rete Mobile 5G

A partire dal 2020 è stato avviato un processo di modernizzazione della rete di accesso radio il cui elemento trainante è stato la predisposizione delle stazioni radio base per lo sviluppo del 5G. In questo paragrafo mostriamo come TIM abbia abbinato gli obiettivi di realizzazione della Rete 5G a quelli di risparmio energetico, sfruttando le potenzialità del 5G, ovvero:

  • le caratteristiche evolute dei nuovi prodotti HW;
  • l’efficientamento dello spettro;
  • le funzionalità software Intelligenti.

 

Le caratteristiche evolute dei nuovi prodotti HW
I nuovi apparati radio di tipo Multistandard gestiscono su uno stesso modulo e su una stessa banda di frequenza il 5G, 4G e 2G e consentono una graduale transizione tra le diverse tecnologie. Con l’attivazione della funzionalità di Dynamic Spectrum Sharing (DSS), è possibile condividere dinamicamente la stessa banda tra due tecnologie radio a seconda delle capability dei terminali e della profilazione dell’utenza.
Gli impatti sul risparmio energetico sono sensibili (Fig 3):

A. i nuovi moduli radio di tipo Remote Radio Unit (RRU) sono installati in esterno ed il più possibile in prossimità dell’antenna consentono una diminuzione del  condizionamento dei siti indoor dell’energia dissipata sui feeder;

B. i moduli radio di nuova generazione hanno una maggiore efficienza energetica, possono gestire anche tre gamme e più settori con uno stesso apparato;

C. i nuovi moduli di banda base sono Multistandard e gestiscono un elevato numero di portanti, consentendo un’ottimizzazione sul numero dei moduli necessari ed un miglioramento dell’efficienza energetica.

Figura 3: Transizione verso i nuovi apparati radio di tipo Multistandard

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La Fig.4 mostra la diminuzione dei consumi energetici con l’evoluzione dell’HW; in particolare, i dati si riferiscono a consumi tipici di un sito trisettoriale con apparati Ericsson e rilevano un risparmio fino al 57%.

Figura 4: Trend Consumi Energetici con l’evoluzione dell’HW

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L’efficientamento dello spettro
Mentre da un lato l’introduzione della tecnologia 5G comporta un incremento del consumo energetico dovuto all’introduzione di un nuovo layer a banda larga, dall’altro le funzionalità innovative del Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), degli schemi avanzati di modulazione e codifica (MCS) e di condivisione dinamica dello spettro (DSS) permettono di incrementare l’efficienza spettrale di circa 3,36 volte rispetto al 4G arrivando ad un risparmio di consumo per bit cha passa da 0,54 a 0,10 Watt/bit, come mostra la Tab.1.

Tabella 1: Consumo per bit

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Le funzionalità software intelligenti
In aggiunta all’efficientamento portato dal nuovo HW, TIM sperimenta ed applica in campo nuove funzionalità mirate ad ottenere ulteriori saving energetici.
Tra tutte quelle testate, due sono state oggetto di approfondite analisi:

  • Cell Sleep: consente di ottenere un risparmio energetico spegnendo le “celle capacitive” quando queste sono in condizioni di traffico scarso o nullo;
  • MIMO Sleep: consente, in funzione del traffico, di passare da una modalità MIMO a una SIMO e viceversa, spegnendo o riaccendendo dinamicamente i path trasmissivi verso l’utente.

Tali feature si aggiungono alla funzionalità di MicroTxSleep che consente la “micro-interruzione” della trasmissione in downlink, in corrispondenza dei simboli OFDM che non trasportano dati di utente, e che è nativamente disponibile su tutti gli apparati di nuova generazione. Le prove finora effettuate sull’impiego congiunto delle RAN feature, hanno dimostrato risparmi energetici che mostrano una forte dipendenza dai livelli di traffico, con una riduzione dei consumi media intorno al 10%. Infine, la diffusione di algoritmi AI-based e centralizzati possono portare ad ulteriori saving energetici [vedi Box di approfondimento dell’articolo “AI per il saving energetico nelle centrali”].

Lo switch off della rete 3G

Tecnologie legacy che fanno posto a quelle più nuove ed efficienti. È uno dei paradigmi che porta sensibili risultati in termini di risparmio energetico, e non solo in ambito reti. TIM, appena l’AGCOM ha dato il via libera nel maggio 2022, ha iniziato il processo di dismissione della rete legacy 3G integrando il suo piano di dismissione sia con il piano di realizzazione della rete 5G sia con le coperture già presenti della rete 4G. L’intero processo, articolato e complesso, terminerà a fine 2023 e si stima che il risparmio energetico guadagnato alla fine del processo raggiungerà circa 130 GWh. Un risparmio non certo gratuito. Sono stati coinvolti centinaia di tecnici ed ingegneri TIM, ben 18.555 stazioni di accesso radio e 155 elementi di core network RNC.
L’intera operazione è stata suddivisa in tre fasi, ciascuna mirata a massimizzare il risparmio energetico:

  • disabilitazione del servizio radio, senza spegnere effettivamente la stazione radio base. Ad eccezione di poche stazioni radio critiche che dovranno temporaneamente rimanere operative, ad esempio in prossimità di ospedali o in aree dove la copertura 2G, 4G e 5G non è ancora completamente sufficiente, la pressoché totalità del servizio è stata disattivata tra giugno ed ottobre 2022, portando già un risparmio energetico di circa 20 GWh;
  • spegnimento degli elementi di core network RNC, tuttora in corso in maniera incrementale, aggregando man mano il traffico su poche unità di rete fino allo spegnimento totale previsto a fine anno;
  • spegnimento definitivo e disalimentazione delle stazioni radio. A maggio 2023, è stato raggiunto il 93,8% di spegnimento delle stazioni radio, che si completerà anch’esso a fine 2023.

Un aspetto particolarmente critico è stato rappresentato dalla diversa modalità di gestione della voce da parte delle diverse reti: tecnologia a circuiti per le reti 2G e 3G, rispetto a quella più evoluta del 4G e 5G a commutazione di pacchetto, nota come Voice over LTE - VoLTE. Per assicurare la compatibilità tra il VoLTE delle reti 4G/5G ed il parco cellulari in campo, preliminarmente allo spegnimento del 3G, sono state necessarie attività preparatorie come il completamento su tutti i segmenti di mercato della core network VoLTE (basata su piattaforma IMS) e programmi di test, certificazioni ed abilitazioni di supporto sui dispositivi 4G e 5G. Questo ha evitato che dopo lo spegnimento 3G i terminali si attestassero tutti sulla rete 2G, causando congestione e saturazione. Come si vede nel grafico in Fig.5, la transizione verso il 4G/5G è stata in grado di massimizzare l’efficienza e la capacità della rete, mantenendo al contempo un servizio vocale ininterrotto.

Figura 5: Trend distribuzione traffico voce da 3G verso 2G e 4G/5G

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5G TIM come abilitatore ESG

L’articolo di Ericsson [7], riporta che l’adozione della tecnologia 5G nei quattro settori ad alta intensità di carbonio – energia, trasporto, manufatturiero ed edilizia – assicurerebbe un risparmio annuale di emissioni tra i 55 e i 170 milioni di tonnellate di CO2 (Fig. 6) [7].

Figura 6: I casi d’uso del 5G consentono un abbattimento indiretto incrementale (Europa) [7]

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TIM, mettendo a disposizione delle aziende le stesse tecnologie che utilizza per rendere le proprie reti 5G sostenibili, le abilita a sostenere trasformazioni digitali green. In particolare, le soluzioni di TIM si muovono su due direttrici: la connettività 5G ed il Beyond 5G, ovvero i servizi innovativi abilitati dal 5G.

  • Connettività 5G. Oltre alla connettività basata su infrastruttura pubblica, TIM offre alle aziende soluzioni di Reti Private 5G, Reti Distrettuali ed Egde Computing on-premise, che permettono alle aziende di (r)innovare le proprie infrastrutture di connettività in maniera green.
  • Beyond 5G. TIM, inoltre, propone alle aziende soluzioni di servizi avanzati per ottimizzare i processi produttivi, migliorarne l’operatività e la gestione. Questi servizi possono essere sia di interesse trasversale a molteplici ambiti industriali come, ad esempio, Veicoli a Guida Autonoma (AGV), Droni, Video Analytics, Smart Monitoring, Smart Logistics, sia possono riguardare ambiti verticali come Smart Manufacturing, Smart City, Sanità 4.0, Smart (Air)Port, Agricoltura 4.0.

Queste soluzioni 5G abilitano molteplici use case che permettono alle aziende di perseguire i loro obiettivi di sostenibilità:

  • WiFi & Cable Connectivity Replacement, permette di utilizzare un’unica tecnologia di connettività ottimizzando il tipo ed il numero di apparati di connessione, facendo quindi saving;
  • efficienza guidata dall’utilizzo di sensoristica IoT (es. smart meters);
  • sviluppo di sensoristica/applicazioni 5G nel settore delle energie rinnovabili;
  • flexible/smart working (es. meeting virtuali che sostituiscono i viaggi di lavoro);
  • utilizzo ottimizzato della flotta tramite sensoristica IoT;
  • utilizzo di veicoli autonomi, senza conducenti, monitorati da remoto e alimentati da fonti energetiche rinnovabili;
  • ottimizzazione dei percorsi cittadini evitando congestione del traffico e inquinamento;
  • sviluppo di sensoristica 5G in ambito industriale per monitoraggio da remoto e prevenzione guasti tramite applicazioni di AI;
  • utilizzo di feature di smart maintenance tramite AI/AR, che limitano interventi di tecnici specializzati compensando con l’assistenza remota;
  • utilizzo di sensoristica 5G e IoT per ottimizzare i consumi tramite sistemi di gestione intelligente degli edifici.

Conclusioni

Anche il mondo della Rete TIM concorre, insieme ad altri, ad un piano di sostenibilità sempre più sfidante. Le nuove tecnologie 5G, seppur energivore, grazie ai nuovi approcci intelligenti ed olistici (sostenibilità senza trascurare i KPI aziendali) rappresentano una opportunità per mettere in campo molteplici azioni che portano risparmio energetico insieme all’ammodernamento delle reti. Le tecnologie, sempre più intelligenti, ottimizzano le risorse e i comportamenti della rete puntando ad un risparmio energetico senza compromettere l’esperienza utente. Nel contempo, adottando una strategia incrementale e oculata, è stato possibile coordinare i piani evolutivi delle nuove reti 4G e 5G con un piano di dismissione della rete legacy 3G che terminerà entro fine 2023 con un risparmio energetico stimato attorno ai 130 GWh. Ma il ruolo di TIM si estende al di fuori della propria azienda. TIM, infatti, propone ai propri clienti le sue stesse tecnologie di rete che portano risparmio energetico sia per le funzionalità di “pura” connettività sia per i numerosi use case che, attraverso il 5G e le tecnologie che abilita come il Cloud, l’Edge Computing e l’IoT, permettono ottimizzazioni dei processi, manutenzioni preventive, gestione e controllo degli ambienti da remoto, portando risparmi energetici soprattutto in ambito trasporto e industriale.

Acronimi

AGV     Automated Guided Vehicle

AI     Artificial Intelligence

AI/ML     Artificial Intelligence/Machine Learning

AR     Augmented Reality

DSS     Dynamic Spectrum Sharing

EE     Energy Efficiency

ES     Energy Saving

GSMA     Global System for Mobile Association

GWh     GigaWatt-ora

HW     Hardware

IoT     Internet of Things

LMR     Land Mobile Radio

LTE     Long Term Evolution

MCS     Modulation and Coding Scheme

MIMO     Massive Multiple-Input Multiple-Output

MNO     Mobile Network Operator

OTIC     Open Testing and Integration Centre

QoS     Quality of Service

RAN     Radio Access Network

RIC     RAN Intelligent Controller

RNC     Radio Network Controller

RRU     Remote Radio Unit

SLA     Service Level Agreement

VoLTE     Voice over LTE