Aunque no suele ser uno de los temas frecuentes de conversación, la realidad es que las redes de acceso tienen un elevado consumo energético, del cuál hasta el 80% es debido a módems, routers o DSLAMs en las centrales. Para rebajar estas cifras, se ha diseñado un sistema que aprovecha redes Wi-Fi cercanas para agrupar tráfico ligero, permitiendo desactivar routers y líneas, mejorando el rendimiento de las demás al disminuir la diafonía.
Un grupo de investigadores, entre los cuáles se encuentran ingenieros de Telefónica I+D, han publicado un estudio [PDF] sobre cómo mejorar la eficiencia energética de las redes ADSL, las que más se utilizan a nivel mundial a día de hoy con más 320 millones de abonados.
Los datos de partida indican que Telefónica consume 4,5 TWh para alimentar a su red de acceso, y otros grandes operadores europeos rondan las mismas cifras: Telecom Italia gasta 2,1 TWh y France Telecom 3,7 TWh. Por su parte, en Estados Unidos, Verizon necesita 9,9 TWh.
Las redes ADSL no son eficientes energéticamente
El 70 u 80% de esta energía se queda en la parte de acceso, correspondiente a los routers domésticos, módems y DSL Access Multiplexers (DSLAMs). El principal problema reside en que es realmente difícil que se activen los mecanismos de ahorro energético en las líneas DSL, por distintos motivos.
Aunque los dispositivos sí implementan una opción para entrar en modo de reposo (llamado SoI, Sleep-on-Idle), los flujos de tráfico ligero imposibilitan que el temporizador de inactividad venza. Esto es debido a servicios on-line como la mensajería instantánea y el correo, que requieren comunicarse cada cierto periodo con los servidores, o a que una misma conexión doméstica se comparte con varios dispositivos (PCs, móviles, sistemas de entretenimiento…).
Además, el hecho de que no exista una vía alternativa para enviar los datos a la red (sólo existe el par de cobre que une al cliente con la central) tampoco juega a favor del ahorro energético.
Con todo ello, si una línea de acceso DSL se desactivara para ahorrar energía, significa obviamente que el cliente se desconecta de Internet. Esto es una buena solución mientras el usuario no tenga tráfico que cursar, pero este intercambio ligero de paquetes lo imposibilita. Si se llegase a desconectar de todos modos, implica un periodo de negociación para restablecer el enlace que dura de media un minuto, algo para nada recomendable ya que el estudio indica que el 82% del intervalo entre dos paquetes es inferior a estos 60 segundos (ver figura).
Por tanto, desde el punto de vista del operador, tampoco pueden "irse a dormir" las tarjetas que integran los DSLAMs, ya que las líneas que controlan se mantienen activas y, por tanto, fuerzan a todo el circuito a estar alimentado permanentemente.
Resumiendo, las redes de tecnología DSL sufren de un claro problema de eficiencia energética, ya que además de la imposibilidad práctica de entrar en bajo consumo, la ocupación de la conexión no suele superar el 9% ni siquiera en las horas de pico de utilización. Esto es debido al perfil de ráfagas de las comunicaciones en la red: cuando se pide una página web, se generan los mensajes y se descargan los contenidos en un tiempo corto, dejando el enlace vacío hasta que se vuelve a pedir otra unos segundos o minutos después.
Logran reducir el gasto energético de la red de acceso en un 66%
Planteado el problema, la solución que han diseñado se llama Broadband Hitch-Hiking (BH2), basado en aprovechar las redes inalámbricas que se solapan en una determinada zona para agregar el tráfico ligero al que hacíamos referencia antes.
Agregar tráfico de clientes por Wi-Fi...
Ello significa que todos estos mensajes se encaminan a través de un número mínimo de líneas DSL, permitiendo que en zonas urbanas se puedan desactivar entre el 65 y el 90% de los routers domésticos, ahorrando por tanto hasta el 72% de la energía consumida por estos dispositivos en los hogares sin alterar el rendimiento de la red, ni siquiera en la línea que se está utilizando para transmitir los paquetes de otros.
Aunque por el momento sólo se hace por Wi-Fi, en un futuro es de esperar que también los accesos a través de las femtoceldas para redes móviles se aprovechen de un sistema similar.
Además, el hecho de desactivar los routers y líneas que se quedan sin tráfico, supone que la diafonía dentro de un cable de pares de cobre disminuye, repercutiendo en una mejora de la velocidad de la conexión a Internet.
En los experimentos realizados, se consiguió que en un DSLAM que sirve a 24 módems VDSL2 con pares de longitud de entre 50 y 600 metros, y con la mitad de estas líneas desactivadas, las velocidades mejorasen en un 15%. Si la cifra de enlaces apagados subía al 75%, la velocidad de sincronización aumentaba de media un 25%.
... y switches inteligentes en las centrales ADSL
Por el lado del operador, en las centrales se propone instalar toda una serie de switches de pequeño tamaño (8x8) para conmutar las líneas activas de tal modo que se mantengan todas las activas en el menor número posible de tarjetas dentro del DSLAM. Esto supone que al haber varias tarjetas sin ningún módem activo, se pueden poner en modo de ahorro energético.
Puestos a comparar los diferentes algoritmos de ahorro contemplados (ver figura arriba), podemos observar que aunque en horas de poca carga de trabajo todos los sistemas pueden reducir un 60% el consumo, es en las horas donde la red se encuentra más activa cuando el diseño BH2 se hace notar, manteniéndose siempre por encima del 50% (el límite teórico ronda el 80%). También logran desactivar un número de routers casi óptimo al agregar el tráfico a través de unos pocos (ver figura siguiente).
Resumiendo y concluyendo, el estudio pone de manifiesto que hay una vía bastante factible para mejorar la eficiencia energética de las redes de acceso con tecnología DSL. En sus experimentos, se logra disminuir en conjunto el consumo en un 66% de media y, extrapolando a toda la base de usuarios DSL en el mundo y asumiendo generalidades en la densidad de routers Wi-Fi, se podría ahorrar hasta 33 TWh, el equivalente a la producción de tres centrales nucleares. De estos 33 TWh, dos terceras partes se atribuyen a descensos en las facturas domésticas, y el tercio restante para operadores.
