Systemy komórkowe 5G wspierane przez BSP, OZE oraz IPR

• Autorzy: Samorzewski Adam , Kliks Adrian

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2023.4.18

Warianty tytułu

EN

5G cellular systems supported by UAVs, RESs, and RISs

• Konferencja: Konferencja Radiokomunikacji i Teleinformatyki (20-22.09.2023 ; Kraków, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule rozważono zużycie energetyczne w sieciach komórkowych 5G zasilanych przez Odnawialne Źródła Energii (OZE) oraz wyposażonych w Inteligentne Powierzchnie Rekonfigurowalne (IPR) oraz Bezzałogowe Statki Powietrzne (BSP) na uwięzi, pełniące rolę mobilnych punktów dostępowych. Badania skoncentrowano na energetycznej stronie sieci dostępu radiowego (ang. Radio Access Network – RAN) zlokalizowanej na terenie miasta Poznania w Polsce. Zysk związany z wykorzystaniem generatorów OZE, czyli paneli fotowoltaicznych (ang. photovoltaic panel – PVP) dla stacji bazowych (ang. base station – BS) został przedstawiony w postaci dwóch współczynników: średniej liczby ładowań BSP (SLLB), aby zapewnić ciągły dostęp do usług mobilnych dla obsługiwanych terminali mobilnych użytkowników (ang. user equipment – UE) oraz średniej redukcji zużycia energii (SRZE) przez system bezprzewodowy.

EN

The paper considers energy consumption in 5G cellular networks powered by Renewable Energy Sources (RESs) and equipped with Reconfigurable Intelligent Surfaces (RISs) and tethered Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), acting as mobile access points. The study was focused on the energy side of the Radio Access Network (RAN) located in the city of Poznań in Poland. The profit associated with the use of renewable energy generators, i.e. photovoltaic panels (PVPs) for base stations (BSs) is presented in the form of two factors: the average number of UAV charges (ANUC) to provide continuous access to mobile services for connected user equipment (UE) terminals, and the average reduction in energy consumption (AREC) of the wireless system.

Słowa kluczowe

PL

5G; bezzałogowe statki powietrzne; powierzchnie rekonfigurowalne; odnawialne źródła energii; sieci komórkowe

EN

5G; unmanned aerial vehicles; reconfigurable surfaces; renewable energy sources; cellular networks

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 4
• Strony: 97--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Samorzewski Adam

• Politechnika Poznańska, Poznań

autor

Kliks Adrian

• Politechnika Poznańska, Poznań
• Uniwersytet Techniczny w Lulea, Lulea

Bibliografia

• [1] C.-L. I et al, „Energy-efficient 5G for a greener future”, Nature Electronics, vol. 3, pp. 182–184, 2020.
• [2] C. Freitag et al., „The Climate impact of ICT: A review of estimates, trends and regulations”, arXiv: 2102.02622v1.
• [3] M. Deruyck et al, „Designing a multiple renewable energy source system to feed the wireless access network”, Elsevier Sustainable Energy, Grids and Networks, vol. 31, 2022.
• [4] M. K. Abid, M. V. Kumar, V. A. Raj, and M. D. K. Dhas, „Environmental Impacts of the Solar Photovoltaic Systems in the Context of Globalization”, Ecological Engineering & Environmental Technology, vol. 24, no. 2, pp. 231–240, 2023.
• [5] 3GPP, „Technical Specification Group Services and System Aspects; Release 15 Description; Summary of Rel-15 Work Items (Release 15)”, TR 21.915 v15.0.0, 2019.
• [6] M. Mozaffari, W. Saad, M. Bennis, Y. -H. Nam, and M. Debbah, „A Tutorial on UAVs for Wireless Networks: Applications, Challenges, and Open Problems”, in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 21, no. 3, pp. 2334–2360, 2019.
• [7] M. Alzenad, A. El-Keyi, F. Lagum, and H. Yanikomeroglu, „3-D Placement of an Unmanned Aerial Vehicle Base Station (UAV-BS) for Energy-Efficient Maximal Coverage”, in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 6, no. 4, pp. 434–437, 2017.
• [8] C. Huang, A. Zappone, G. C. Alexandropoulos, M. Debbah, and C. Yuen, „Reconfigurable Intelligent Surfaces for Energy Efficiency in Wireless Communication”, in IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 18, no. 8, pp. 4157–4170, 2019.
• [9] M. Di Renzo et al., "Smart Radio Environments Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces: How It Works, State of Research, and The Road Ahead," in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 38, no. 11, pp. 2450–2525, 2020.
• [10] Visual Crossing, „Historical Weather Data & Weather Forecast Data”, Źródło: https://www.visualcrossing.com/weather-data, Data: 21 maj 2023.
• [11] System Informacji Przestrzennej (SIP), „Poznań – Model 3D”, Źródło: http://sip.poznan.pl/model3d/ #/legend, Data: 21 maj 2023.
• [12] BTSearch, „Baza danych oraz mapa lokalizacji stacji BTS / pozwoleń UKE”, Źródło: http://beta.btsearch.pl, Data: 21 maj 2023.
• [13] G. Castellanos et al, „Multi-objective optimization of human exposure for various 5G network topologies in Switzerland”, Computer Networks, vol. 2016, 2022.
• [14] Solarland, „Solarland SLP020-12U – Specifications”, Źródło: https://www.solar-electric.com/lib/windsun/SLP020-12U.pdf, Data: 21 maj 2023.
• [15] Volt, „Volt Accumulator LiFePO4 12.8V 60Ah – Specifications”, Źródło: https://voltpolska.pl/index .php?controller=attachment&id_attachment=320, Data: 21 maj 2023.
• [16] S. Janji, A. Samorzewski, M. Wasilewska, and A. Kliks, „On the Placement and Sustainability of Drone FSO Backhaul Relays”, in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 11, no. 8, pp. 1723–1727, 2022.
• [17] E. Björnson, J. Hoydis, and L. Sanguinetti, „Massive MIMO Networks: Spectral, Energy, and Hardware Efficiency”, Foundations and Trends® in Signal Processing, vol. 11, no. 3–4, pp. 154–655, 2017.
• [18] HOMER Pro v3.15, „Documentation – HOMER’s Calculations”, Źródło: https://www.homerenergy .com/products/pro/docs/3.15/homers_calculations .html, Data: 21 maj 2023.
• [19] Voltacon, „How long does it take to charge batteries from solar panels?”, Źródło: https://voltaconsolar.com/blog/2021/04/27/howlong-does-it-take-to-charge-batteries-from-solarpanels, Data: 21 maj 2023.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).