Како изабрати енергетски ефикасне модуле за БТС?

Разумевање захтева за БТС модуле за напајање у 5Г мрежама

Зашто радна оптерећења базаних преносница захтевају динамичку ефикасност енергије

Радно оптерећење на 5G базним станицама варира прилично, у просек од око 300 вата када седе и не раде ништа до понекад преко 1500 вата у време на врху. То има директен утицај на то колико кошта управљање овим станицама и какву врсту утицаја имају на животну средину. Старије мрежне конфигурације распоређују своје потребе за енергијом другачије у поређењу са 5G технологијом која се у великој мери ослања на милиметровне сигнала и те велике антенне масиве које се називају Масивно МИМО. Ове нове технологије спакују већину потрошње енергије у специфичне делове познате као радиофреквентне јединице или ААУ, а ове компоненте конзумирају далеко више од половине електричне енергије која се користи на свакој локацији. Када ова снабдевања не раде на пуном капацитету, они имају тенденцију да троше много енергије превише можда чак и 40% се губи када ствари не раде оптимално. Зато данашњи модули енергије морају да прилагоде ниво ефикасности на основу тренутних услова кроз неку врсту система за праћење. Треба да смање потрошњу енергије у тихом периоду, али да буду спремни да се повуку у брзу брзину кад год дође до неочекиваног пораста потражње за капацитетом мреже.

Термичка ограничења и поузданост: Како температура уједињења утиче на трајање живота модула за напој

Температура уједињења игра важну улогу у одређивању трајања модула за напајање. За полупроводнике, сваки пораст од 10 степени Целзијуса изнад 100 степени смањује њихов животни век за пола. Компактне 5G базане станице представљају посебне изазове за компоненте ГаН и СиЦ јер генеришу значајан топлотни стрес. Обрада сигнала високе фреквенције у комбинацији са неефикасном конверзијом напона ствара проблеме, посебно када пасивне методе хлађења достигну своје границе. Ова ситуација убрзава проблеме електромиграције и узрокује брже знојење материјала. Према подацима из теренских истраживања, модули за напајање који раде на температури изнад 125 степени Целзијуса имају око 35 посто више неуспеха годишње у поређењу са модулима који се држе у безбедном распону температуре. Када компаније спроводе паметне стратегије топлотног управљања као што су бољи дизајн грејача и системи принудног хлађења ваздухом, обично смањују температуру горећих тачака у просеку око 22 степени. Ова побољшања не само да штите компоненте већ и смањују потребе за енергијом хлађења за око 18% сваке године. Проналажење ове праве равнотеже између перформанси и контроле температуре и даље је од кључне важности ако желимо да ови системи раде поуздано током продужених периода без прекомерних трошкова одржавања.

Проценити ефикасност модула за напајање у реалним државама рада БТС-а

Измерјање динамичких профила снаге: неактивног, делимичног оптерећења и пик оптерећења користећи 3ГПП ТР 36.814 бенчмаркове

Да бисмо заиста знали да ли модул за напајање добро ради, треба да га тестирамо кроз три главна оперативна стања БТС-а која су призната од стране индустрије: када само седи и ништа не ради (идле), ради на средњим нивоима између 40 и 70% капацитета (делумно оптерећење) Постоји ова ствар која се зове 3GPP TR 36.814 стандард који нам даје добре мериле за стварање реалистичних 5G сценарија саобраћаја. И погодите шта? Разлике у потрошњи енергије између ових начина могу скочити преко 60%, што је прилично значајно. Када је систем у неактивној фази, ефикасни модули одржавају те основне контролне функције, али не привлаче превише струје, тако да смањују потрошњу енергије у миру. Тестирање под делимичним оптерећењима показује нам колико добро регулатор напона може да се носи са тим малим пиковима снаге без узроковања превише губитака прекида. На врхунским оптерећењима тражимо проблеме као што су топлотне гушења и конверзије јер лоши дизајн може да заврши губљењем преко 300 вата сваког сата само стојећи тамо. Специјалне симулације хардвера у петљи помажу да се провери стабилност када се ствари изненада промене, спречавајући превазилажење напона које нарушава радио перформансе. Пролазак кроз све ове различите станове осигурава да модули раде ефикасно у реалним мрежама, нешто што директно утиче на оперативне трошкове и спречава опрему да се прегреје.

Процењује се карактеристике управљања енергијом на нивоу хардвера у модулима за напон БТС-а

Модерни модули за напајање базових преносача станица интегришу специјално изграђене хардверске карактеристике како би задовољили динамичне захтеве за напајањем 5Г, уравнотежујући отклик, ефикасност и топлотну отпорност.

Перформансе режима спавања: Латенција у поређењу са уштедом енергије у модулима за напон на бази ГаН

Технологија галијум нитрида омогућава брзо пребацивање између активних и ниско-наводних стања спавања, што помаже у смањењу потрошене енергије када базове станице не преносе сигнале. Међутим, постоји и улов. Када системи пређу у режим дубоког сна, могу да уштеде око 70% енергије, али онда им је потребно око 5 до 8 милисекунди да се поново пробуде. С друге стране, држање ствари у лаком спавању одржава скоро тренутно време одговора испод једне милисекунде, али не штеди толико енергије. Све ове константне прелазе између стања заправо повећавају температуру компоненти због свих цикли за грејање и хлађење, што није добро ни за дугорочну поузданост. Оператори мрежа морају да одлуче како да поставе ове параметре за спавање на основу онога што је најважније за њихову посебну ситуацију. Неки можда желе супер брзе одговоре за оне мисије критичне ултра поуздане услуге комуникације са ниским кашњењем, док други који воде куле велике покривености вероватно више брину о максималној могућој уштеди енергије чак и ако то значи мало спорије време покретања.

Адаптивно скалирање напона и технике смањења снаге за до 22% смањење врхунца

Динамичко скалирање напона и фреквенције, или DVFS за кратко, ради константно прилагођавањем количине енергије која се шаље процесорима на основу онога што они заправо раде у датом тренутку. Овај систем такође гледа напред на оптерећење радом, тако да зна када ће бити мирних периода у саобраћају података и може сигурно смањити ниво напона, штедећи око 12 до 18 посто енергије у целини. Удвојећи ово са нечим што се зове попуштање снаге чини ствари још бољим. Смањење снаге подразумева да се у кратким тренуцима када процесор није заузет, у току микросекунди настају мали пад на напону. Ова комбинација смањује потрошњу енергије на врхунцу за чак 22 посто у неким случајевима. За градове пуне сервера и опреме, овакве уграђене мере ефикасности су веома важне. Традиционална решења за хлађење више не могу да се користе у многим ситуацијама јер или заузимају превише простора или једноставно коштају превише новца за правилно инсталирање.

Упоређивање стратегија за уштеду енергије на нивоу модула за одрживо распоређивање БТС-а

Разбијање приступа за уштеду енергије на модуларне компоненте чини базове станице преносаца и пријемника много зеленијим у целини. Када инжењери одвоје ствари као што су конвертори ЦЦ-ЦЦ, дигитални контролери и јединице за топлотну управљање, добијају прилику да прецизно подешу сваки део појединачно, нешто што једноставно није могуће са традиционалним системом све у једном. Узмите на пример нивоирано управљање енергијом. Локални подконтролери управљају ефикасношћу на нивоу модула кроз технике као што је прилагођавање када модули аутоматски прелазе у режим спавања. Истовремено, постоји главни контролер који се брине о томе како се снага уравнотежава у целом систему. Према неким тестама из ГСМА-е 2023. године, оваква опрема смањује потрошњу енергије током периода неактивности за око 19%. Ако се сваки модул за напајање одржи топлотно изолован, то спречава ширење топлоте и по опреми. То значи да нам је потребно мање агресивно решење хлађења, што смањује трошкове хлађења за око 30%. Способност да се компоненте размере одвојено је још један велики плус за дугорочно планирање. Оператори мреже не морају да замењују читаве системе када се неки делови почну борити под великим оптерећењима. Они могу само заменити те проблемске области као преобраћачи за врхунско оптерећење уместо тога. За десет година, ово штеди између 8 и 12 тона електронског отпада по локацији. Све ово побољшање значи да хардвер траје дуже, да има мање угљенских стапала и да је боље припремљен за све нове захтеве за енергијом који долазе уз напредак 5G технологије.