چرا با قطع برق، اینترنت هم قطع میشود؟
خاموشی؛ از نیروگاه تا موبایل!
رابطه برق و اینترنت یک رابطه غیرمستیم اما بسیار مرتبط است. رایجترین و پرتکرارترین سوال از زمان ظهور ناترازی در شبکه برق کشور به یک موضوع برمیگردد: «چرا وقتی برق میرود، اینترنت هم از کار میافتد؟».
«برق» و «اینترنت» دو سیستم تنیده درهم دنیای مدرن امروزی هستند که در کنار هم یک «ابر سیستم» را تشکیل میدهند. آنقدر تار و پود این دو سیستم در هم گره خورده که برای بسیاری از مخاطبان به غلط جا افتاده که قطعی برق ارتباط مستقیمی در قطعی اینترنت دارد. این درحالی است که رابطه برق و اینترنت یک رابطه غیرمستیم اما بسیار مرتبط است. رایجترین و پرتکرارترین سوال از زمان ظهور ناترازی در شبکه برق کشور به یک موضوع برمیگردد: «چرا وقتی برق میرود، اینترنت هم از کار میافتد؟». در نگاه اول این موضوع عجیب است چراکه بسیاری بر این باورند که اینترنت «بیسیم» است و نیازی به برق خانگی ندارد. حال آنکه اینترنت در جهان امروز یکی از وابستهترین زیرساختها به شبکه انرژی است تا جایی که پژوهشهای مهندسی شبکه آن را نمونهای از «شبکههای بههموابسته» میدانند؛ یعنی برق بدون ارتباطات و ارتباطات بدون برق پایدار نمیمانند. ایجاد ناترازی در شبکه برق، شرکت توزیع این نیرو را ناگزیر میکند تا برای جلوگیری از فروپاشی، دست به قطعی برق بزند. دلایل خاموشیهای مکرر اما در چند آیتم خلاصه میشود: افزایش مصرف ناگهانی(پیک مصرف)، کمبود ظرفیت تولید به دلیل قدیمی بودن نیروگاهها، محدودیت سوخت یا تعمیرات، فرسودگی شبکه توزیع و یا وقوع حوادث و شرایط طبیعی مثل توفان، سیل، گرمای شدید و...
چرا با قطع برق، اینترنت هم از دست میرود؟
قطعی برق برای جبران ناترازی، بخش عظیمی از زندگی ماشینی امروز را فلج میکند. چراکه بسیاری از امور ساده زندگی روزمره کاملا به اینترنت وابسته است؛ از انجام یک عملیات ساده بانکی گرفته تا خرید و پرداخت، برقراری ارتباط، دریافت خدمات حیاتی و حتی ثبت و دریافت کردن سفارشات روزانه. دقیقا در همین نقطه است که مشخص میشود تمام مسیر رسیدن اینترنت به دست من و شما با برق کار میکند:
مودم خانه → کابل → کافو → مرکز مخابرات → فیبر شهری → دیتاسنتر → درگاه بینالملل → سرور مقصد
جالب است بدانید که شبکه موبایل از طریق آنتنها و دکلهای BTS کار میکند. وقتی برق قطع شود باتری پشتیبان فعال میشود. این باتری معمولا ۲ تا ۴ ساعت ظرفیت پشتیبانی دارد و اگر قطعی ادامه یابد، دکل خاموش میشود و متعاقب آن اینترنت قطع میشود. این درحالی است که بسیاری از دکلها باتری سالم یا بهروز ندارند و سریعتر از کار میافتند. از سوی دیگر مراکز مخابرات و فیبر نوری وابسته به برق هستند و حتی اگر دکل روشن بماند سوئیچهای مخابراتی، روترهای شهری و لینکهای فیبر همگی برق میخواهند. در نتیجه ممکن است آنتن داشته باشید اما اینترنت نداشته باشید زیرا ارتباط دکل با شبکه اصلی قطع شده است. در این بین اگر شرکت خدمات سرویسهای اینترنت(ISP) یا دیتاسنترها برق نداشته باشند، اینترنت کل منقطه قطع خواهد شد چون شبکههای ارتباطی بدون انرژی پایدار کار نمیکنند. در زمان وقوع خاومشی به دلیل افزایش بار ناگهانی شبکه، همه وایفایها قطع میشوند و متعاقبا همه به اینترنت موبایل هجوم میآورند. در نتیجه شبکه اشباع شده و اینترنت بسیار کند میشود یا عملا قطع به نظر میرسد. پس با این حساب، «اینترنت» در حقیقت یک «مصرفکننده بزرگ برق» است.
مسئول قطعی اینترنت کیست؟ شرکت برق یا مخابرات؟
پاسخ این سوال مشخص است؛ شرکت برق و مخابرات هر دو به صورت مشترک مسئول هستند اما به تفکیک وظایف. اگر خاموشیها زیاد و بدون برنامه باشد و زیرساخت حیاتی پایدار تامین نشود، شرکت برق مسئول است. اما اگر باتری پشتیبان کافی و ژنراتور وجود نداشته باشد و تجهیزات فرسوده باشد، مسئولیت با شرکتهای مخابراتی است چرا که در بسیاری موارد علت اصلی ایجاد اختلال در اینترنت، «خرابی باتری سایتها» است. بنابراین در زمان وقوع قطعی برق و اینترنت، شرکت برق و مخابرات هر یک بهتنهای مقصر نیستند. در واقع مشکل، طراحی وابسته زیرساختهاست و تا زمانی که ارتباطات «خدمات حیاتی» تلقی نشود و برق اضطراری واقعی نداشته باشد، هر خاموشی منجر به قطع ارتباط خواهد شد.
راهکار برونرفت از این مشکل چیست؟
شاید سطحیترین پاسخ به این سوال این باشد: «برق را قطع نکنید!» اما جواب سوال این نیست. چراکه اینترنت پایدار حتی هنگام بلکاوت(خاموشی سراسری به دلیل عدم تعادل بین تولید و مصرف برق) هم باید کار کند. در واقع برونرفت از این مشکل چند راهکار و استاندارد جهانی دارد از جمله:
1. اجبار اپراتورها به تولید برق اضطراری واقعی برای دکل ها و مراکز مخابرات نه صرفا از طریق باتریها 2 ساعته بلکه از طریق ژنراتور دیزلی، سوخت ذخیره، باتری لیتیومی طولانی
2. طراحی شبکه ارتباطی مستقل از برق شهری
3. توسعه دیتاسنترهای محلی
4. استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر برای مخابرات مثل استفاده از پنل خورشیدی روی دکلها، باتری ذخیره، شبکه نیمهخودکفا
5. راهکارهای فردی(برای کاربران مثل استفاده از UPS برای مودم، پاوربانک، اینترنت اپراتور دوم
مدیریت قطع برق و پایداری اینترنت در کشورهای پیشرفته
در بسیاری از کشورهای توسعهیافته، قطع برق لزوما به معنی قطع اینترنت نیست. دلیلش این نیست که آن کشورها هیچوقت خاموشی ندارند؛ اتفاقا حتی در آمریکا، اروپا یا ژاپن هم بلکاوت رخ میدهد. تنها تفاوت کشورهای پیشرفته با دیگر کشورها در یک چیز است: ارتباطات در آن کشورها «زیرساخت حیاتی» محسوب میشود. به همین دلیل شبکه ارتباطی بهگونهای طراحی میشود که حتی در هنگام بحران، ارتباط مردم با جهان قطع نشود. در واقع کشورهای پیشرفته برای مدیریت قطعی برق و پایداری اینترنت چند راهکار دارند:
1. برق اضطراری واقعی برای دکلها و مراکز مخابرات: در کشورهای پیشرفته اپراتورها موظفاند پس از قطع برق همچنان سرویس ارائه دهند.
2. خطوط برق ویژه برای اینترنت: در کشورهای پیشرفته، شبکه برق «سطحبندی» دارد و به عنوان مثال برق مراکز حیاتی و ضروری مثل بیمارستانها، پلیس، آتشنشانی و مراکز اینترنتی روی مداری جدا از برق خانگی قرار دارند. به همین دلیل است که در هنگام خاموشی، دیتاسنترها همچنان قرق دارند
3. دیتاسنترهای فوقپایدار: یک دیتاسنتر مدرن دارای چند ورودی برق از نیروگاههای مختلف، UPS صنعتی عظیم، باتری چند مگاواتی، ژنراتور توربینی و ذخیره سوخت چند روزه است
4. معماری شبکه حلقهای: در بسیاری از کشورها اینترنت فقط یک مسیر ندارد و اگر یک مسیر قطع شود، ترافیک خودکار از مسیر دیگر عبور میکند که به اصطلاحا به آن میگویند: Self-Healing Network
5. دکلهای خورشیدی و خودکفا
6. اولویت ترافیک در بحران: در شرایط بحرانی، شبکه هوشمند عمل میکند به این صورت که ابتدا تماس اضطراری و سپس پیامک پایدار میماند و در مرحله بعد سرعت اینترنت کاهش پیدا میکند ولی قطع نمیشود.
7. استفاده از اینترنت ماهوارهای بهعنوان لایه پشتیبان: در برخی کشورها دولتها ارتباط پشتیبان مستقل از زمین دارند؛ نمونه مشهور آن شبکه Starlink است.
8. قوانین سختگیرانه برای اپراتورها: در بسیاری از کشورها اپراتور اگر در خاموشی طولانی اینترنت را حفظ نکند با جریمه سنگین، پرداخت خسارت به کاربران و حتی تعلیق مجوز مواجه میشود. پس سرمایهگذاری در پایداری برایش ارزانتر از قطعی است.
هزینه نوسازی و تجهیز باتری دکلها چقدر است؟
شاید بد نباشد بدانید که باتری یک دکل، یک باتری ساده نیست بلکه یک سیستم ذخیره انرژی صنعتی است. هر سایت مخابراتی(BTS) معمولا با برق ۴۸ ولت DC کار میکند و برای چند ساعت تا چند روز باید بدون برق شهری زنده بماند. بنابراین به جای یک باتری، از رک کامل باتری + UPS + شارژر صنعتی استفاده میشود. پس با احتساب قیمت تجهیزات مخابراتی و تبدیل آن به مقیاس یک دکل، هزینه واقعی نوسازی و یا تجهیز باتری دکلهای مخابراتی قابل محاسبه است. رایجترین باتری مورد استفاده در سایتهای مخابراتی دنیا لیتیوم LiFePO4، ولتاژ 48 ولت با ظرفیت 50 تا 150 آمپرساعت است و قیمت جهانی این باتری چیزی حدود 60 تا هزار و 100 دلار است. یک سایت موبایل شهری معمولا مصرفی حدود یک تا 3 کیلووات دارد و برای 4 ساعت پایداری برق باید حدود 10 تا 20 کیلوواتساعت انرژی ذخیره کند. یعنی چیزی حدود 4 تا 8 ماژول باتری 48V-100Ah. با احتساب واردات، تحریم، گمرک، نصب، رک و UPS صنعتی هزینه تقریبی یک دکل مخابراتی بین 12 تا 40 هزار دلار(باتریها)، 5 تا 10 هزار دلار(رک و bms)، 8 تا 20 هزار دلار(USP مخاربراتی) و 3 تا 7 هزار دلار برای نصب و کابلکشی و در مجموع چیزی حدود 28 تا 77 هزار دلار برای هر دکل خواهد بود. در ایران حدود ۸۰ تا ۹۰ هزار سایت موبایل وجود دارد و با یک حساب سرانگشتی هزینه نوسازی کل شبکه رقمی نجومی خواهد بود که با احداث چند نیروگاه بزرگ برابری خواهد کرد!