Experimental data-driven energy analysis and optimization of a O-RAN Radio Unit

In recent years, the constant increase in energy consumption and the growing awareness of environmental impact have pushed researchers to search for more sustainable solutions. In particular, in the context of 5G networks, which are increasingly widespread today, the levels of energy consumption required have become considerable, especially in components such as Radio Units (RU), as they are directly responsible for the transmission and reception of signals. In the context of 5G, the O-RAN architecture comes into play, which aims to make networks a new form of network that can also contribute to improving energy efficiency. The following study aims to analyze the energy consumption of an O-RAN RU with the aim of proposing an energy optimization algorithm. To achieve this goal, a realistic test environment was initially created in which the RU consumption was measured in different conditions: varying network traffic, modulation, type of coding and radio resources used. The data were collected with tools that allowed the repeatability of the experiments in a controlled environment and were subsequently analyzed using statistical tools. Based on the results, a methodology based on physical radio resources and modulation level has been developed, demonstrating that it is possible to reduce the energy consumption of a RU with a more intelligent management of network resources. Furthermore, this work demonstrates how mobile networks can also evolve in a more sustainable way, thanks to the combination of technology, data and attention to the environment.

Negli ultimi anni, il costante aumento dei consumi energetici e la crescente consapevolezza dell'impatto ambientale hanno spinto i ricercatori a ricercare soluzioni più sostenibili. In particolare, nel contesto delle reti 5G, oggi sempre più diffuse, i livelli di consumo energetico richiesti sono diventati considerevoli, soprattutto in componenti come le Unità Radio (RU), in quanto direttamente responsabili della trasmissione e della ricezione dei segnali. Nel contesto del 5G, si inserisce l'architettura O-RAN, che mira a rendere le reti una nuova forma di rete in grado anche di contribuire a migliorare l'efficienza energetica. Il seguente studio si propone di analizzare il consumo energetico di una O-RAN RU con l'obiettivo di proporre un algoritmo di ottimizzazione energetica. Per raggiungere questo obiettivo, è stato inizialmente creato un ambiente di test realistico in cui il consumo della RU è stato misurato in diverse condizioni: al variare del traffico di rete, della modulazione, del tipo di codifica e delle risorse radio utilizzate. I dati sono stati raccolti con strumenti che hanno consentito la ripetibilità degli esperimenti in un ambiente controllato e sono stati successivamente analizzati tramite strumenti statistici. Sulla base dei risultati, è stata sviluppata una metodologia basata sulle risorse radio fisiche e sul livello di modulazione, dimostrando che è possibile ridurre il consumo energetico di una RU con una gestione più intelligente delle risorse di rete. Inoltre, questo lavoro dimostra come anche le reti mobili possano evolversi in modo più sostenibile, grazie alla combinazione di tecnologia, dati e attenzione all'ambiente.