EN
Razumijevanje zahtjeva za BTS napajni modul u 5G mrežama
Zašto radna opterećenja baznih prijemnih stanica zahtijevaju dinamičku energetsku učinkovitost
Radno opterećenje na 5G baznim postajama varira prilično, zapravo, u rasponu od oko 300 W, kada samo sjede tamo i ne rade ništa, do ponekad preko 1500 W u vrijeme gužve. To ima izravni učinak na to koliko košta upravljanje tim stanicama i kakav utjecaj imaju na okoliš. Starije mreže raspoređuju svoje potrebe za energijom drugačije u usporedbi s 5G tehnologijom koja se u velikoj mjeri oslanja na milimetarne valove i velike antene koje se zovu Massive MIMO. Ove nove tehnologije uglavnom troše energiju u određene dijelove poznate kao jedinice radio frekvencije ili skraćeno AAU, a te komponente troše više od polovice električne energije koja se koristi na svakoj lokaciji. Kada te napajanja ne rade na punom kapacitetu, oni imaju tendenciju da troše puno energije previše možda čak 40% se gubi kada stvari ne rade optimalno. Zato današnji energetski moduli moraju prilagoditi svoje razine učinkovitosti na temelju trenutnih uvjeta kroz neku vrstu sustava za praćenje. Trebali bi smanjiti potrošnju energije u tih mirnih razdoblja, ali i dalje biti spremni za ubrzanje kad god dođe do neočekivanog porasta potražnje za kapacitetom mreže.
Termička ograničenja i pouzdanost: Kako temperatura spoja utječe na životni vijek modula
Temperatura spoja igra važnu ulogu u određivanju trajanja napajanja modula. Za poluprovodnike, svako povećanje od 10 stupnjeva Celzijusa iznad 100 stupnjeva smanjuje njihov životni vijek na pola. Kompaktne bazne stanice 5G predstavljaju posebne izazove za GaN i SiC komponente jer stvaraju značajan toplinski stres. U slučaju da se sustav za hlađenje ne može koristiti u skladu s tim propisanim standardima, potrebno je utvrditi razinu i razinu problema. Ova situacija ubrzava probleme s elektromigracijom i uzrokuje brže iscrpljivanje materijala. Prema podacima iz terena, u električnim modulima koji rade na temperaturi iznad 125 stupnjeva Celzijusa godišnje se događa oko 35 posto više kvarova u usporedbi s onim koji se drže unutar sigurnih temperaturnih raspona. Kada tvrtke primjenjuju pametne strategije upravljanja toplinom poput boljih projekata toplotnih raspodjela i prisilnih sustava hlađenja zrakom, obično smanjuju temperature vrućih točaka u prosjeku oko 22 stupnjeva. Ova poboljšanja ne samo da štite komponente, nego također smanjuju potrebe za rashladnom energijom za otprilike 18% godišnje. Pronaći pravu ravnotežu između performansi i kontrole temperature i dalje je ključno ako želimo da ti sustavi pouzdano rade tijekom dužeg razdoblja bez prekomjernih troškova održavanja.
U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka,
Mjerenje dinamičkih profila snage: prazno, djelomično opterećenje i vrhunsko opterećenje pomoću 3GPP TR 36.814 referentnih vrijednosti
Da bismo stvarno znali radi li napajni modul dobro, moramo ga testirati kroz tri glavna stanja rada BTS-a koja su priznata od strane industrije: kada samo sjedi i ne radi ništa (neaktivno), radi na srednjim razinama između 40 i 70% kapaciteta (delimično opterećenje) i maksimalno na punom 100% korisničkog Postoji nešto što se zove 3GPP TR 36.814 standard koji nam daje dobre standarde za stvaranje realističnih 5G prometnih scenarija. I pogodite što? Razlike u potrošnji energije između tih modova mogu skočiti preko 60%, što je prilično značajno. Kada je sustav u mirovanju, učinkoviti moduli održavaju te bitne funkcije kontrole, ali ne koriste previše struje, tako da smanjuju potrošnju energije u mirovanju. Testiranje pod parcijalnim opterećenjima pokazuje nam koliko dobro regulacija napona rješava male skokove snage bez uzrokujući previše gubitaka prekidača. U vrhunskim opterećenjima, tražimo probleme kao što su toplinski udaranje i problemi konverzije jer loši dizajn može završiti gubljenje preko 300 vata svaki sat samo sjedeći tamo. Specijalne simulacije pomoću hardvera u petlji pomažu provjeriti stabilnost kada se stvari naglo promene, zaustavljajući prelaz napona koji narušava radio rad. Prolaz kroz sva ta različita stanja osigurava da moduli rade učinkovito u mrežama stvarnog svijeta, što direktno utječe na operativne troškove i sprečava opremu da se pregrije.
U skladu s člankom 4. stavkom 2.
Moderni moduli napajanja baznih prijemnih stanica integrisani su u posebne hardverske značajke kako bi zadovoljili dinamične zahtjeve za 5G-om, uravnotežujući odzivnost, učinkovitost i toplinsku otpornost.
U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi razinu i vrijeme upotrebe.
Gallium nitrid tehnologija omogućuje brzo prebacivanje između aktivnog i nisko snaga stanja spavanja, što pomaže smanjiti potrošnju energije kada bazne prijemne stanice nisu aktivno prenosi signale. Ima i zamka. Kada sustavi pređu u režim dubokog sna, mogu uštedjeti oko 70% energije, ali onda im treba oko 5 do 8 milisekundi da se ponovo probude. S druge strane, držanje stvari u laganom snu održava vrijeme odziva gotovo odmah ispod jedne milisekunde, ali ne štedi toliko energije. Sve te stalne promjene između stanja zapravo podižu temperature dijelova zbog svih ciklusa grijanja i hlađenja, što nije dobro ni za dugoročnu pouzdanost. Operatori mreže moraju odlučiti kako postaviti ove parametre spavanja na temelju onoga što je najvažnije za njihovu posebnu situaciju. Neki bi mogli željeti super brze odgovore za one vrlo pouzdane uslove komunikacije s niskom kašnjenjem, dok drugi koji rade na velikim tornjevima za pokrivanje vjerojatno brinu više o maksimalnoj mogućoj uštedi energije čak i ako to znači malo sporije vrijeme pokretanja.
U slučaju da se primjenjuje metoda za smanjenje napetosti, primjena se može provesti na temelju sljedećih kriterija:
Dinamičko razmjenjivanje napetosti i frekvencije, ili skraćeno DVFS, radi konstantnim prilagođavanjem količine energije koja se šalje procesorima na temelju onoga što oni zapravo rade u bilo kojem trenutku. Ovaj sustav također predviđa i opterećenje, tako da zna kada će biti mirnih razdoblja u prometu podataka i može tada sigurno smanjiti razinu napetosti, štedeći oko 12 do 18 posto ukupne energije. Povezivanje ovoga s nečim što se zove "potrošnja energije" čini stvari još boljim. Diskontiranje snage uključuje male padove napona koji traju samo mikrosekunde tijekom tih kratkih trenutaka kada procesor nije zauzet. Ova kombinacija smanjuje potrošnju energije u nekim slučajevima za čak 22 posto. Za gradove punih poslužitelja i opreme, ove vrste ugrađenih mjera učinkovitosti su jako važne. Tradicionalna rješenja za hlađenje jednostavno više ne rade u mnogim situacijama jer ili zauzimaju previše prostora ili jednostavno koštaju previše novca za ispravnu instalaciju.
Uređaj za upravljanje energijom
Razgradnja pristupa uštede energije u modularne komponente čini bazne prijemne stanice mnogo zelenijim u cjelini. Kada inženjeri izdvajaju stvari poput DC-DC pretvarača, digitalnih upravljača i jedinica za upravljanje toplinom, dobivaju priliku da fino podešavaju svaki dio pojedinačno, nešto što jednostavno nije moguće s tradicionalnim sustavima "sve u jednom". Uzmimo na primjer razreda upravljanja energijom. Lokalni podkontrolari upravljaju učinkovitost na razini modula pomoću tehnika kao što je prilagođavanje kada se moduli automatski spavaju. U isto vrijeme, postoji glavni kontrolor koji se brine kako se energija balansira u cijelom sustavu. Prema nekim testovima GSMA-e na terenu 2023. godine, ova postavka smanjuje potrošnju energije tijekom razdoblja mirovanja za oko 19%. Održavanje svakog modula energije toplinski izolovano zaustavlja toplinu od širenja kroz opremu previše. To znači da trebamo manje agresivna rješenja za hlađenje, što smanjuje troškove hlađenja za oko 30%. Mogućnost odvojenog razmjera komponenti je još jedan veliki plus za dugoročno planiranje. Operatori mreže ne moraju zamijeniti cijeli sustav kada se određeni dijelovi počnu boriti pod velikim opterećenjima. Oni mogu samo zamijeniti one problematične područja kao što su vrhunac opterećenja pretvarača umjesto. Tijekom deset godina, to štedi između 8 i 12 tona elektroničkog otpada po mjestu. Sva ta poboljšanja znače dulje trajanje hardvera, manji ugljični otisak i bolju spremnost za sve nove zahtjeve za energijom koji dolaze zajedno s naprednom 5G tehnologijom.
