Paano Pumili ng Mga Power Module na Mahusay sa Paggamit ng Enerhiya para sa BTS?

Unawain ang mga Kinakailangan sa Power Module ng BTS sa mga Network ng 5G

Bakit Ang Mga Workload ng Base Transceiver Station ay Nangangailangan ng Dinamikong Kahusayan sa Kapangyarihan

Ang pasanin sa mga istasyon ng 5G ay nag-iiba-iba nang husto—mula sa humigit-kumulang 300 watts kapag wala silang ginagawa hanggang sa minsan ay higit sa 1500 watts noong mga panahon ng mataas na karga. Nakaaapekto ito nang direkta sa gastos ng pagpapatakbo ng mga istasyong ito at sa kanilang epekto sa kapaligiran. Ang mga lumang sistema ng network ay iba-iba ang paraan ng pagkakalat ng kanilang pangangailangan sa kuryente kumpara sa teknolohiyang 5G, na umaasa nang malaki sa mga signal na millimeter wave at sa mga malalaking array ng antena na tinatawag na Massive MIMO. Ang mga bagong teknolohiyang ito ay nakasentro sa karamihan ng pagkonsumo ng kuryente sa ilang tiyak na bahagi—kilala bilang mga yunit ng radyo-frekweinsi o AAU (ang maikli para sa Active Antenna Unit)—at ang mga komponenteng ito ang sumusunog ng mahigit sa kalahati ng kuryenteng ginagamit sa bawat lokasyon ng istasyon. Kapag hindi gumagana ang mga supply ng kuryente na ito sa buong kakayahan nila, madalas silang nag-aaksaya ng maraming enerhiya—mga 40% ng kuryente ang maaaring mawala kapag hindi optimal ang pagganap nila. Kaya nga ang mga modernong module ng kuryente ngayon ay kailangang i-adjust ang kanilang kahusayan batay sa kasalukuyang kondisyon gamit ang isang uri ng live monitoring system. Dapat nilang bawasan ang paggamit ng enerhiya sa panahon ng mga tahimik na oras, ngunit handa pa rin silang pumasok sa mataas na antas ng pagganap kapag may di-inaasahang pagtaas sa demand para sa kapasidad ng network.

Mga Panghihigpit sa Pag-init at Katiyakan: Paano Nakaaapekto ang Temperatura ng Sambungan sa Buhay na Tagal ng Power Module

Ang temperatura ng sambungan ay gumaganap ng pangunahing papel sa pagtukoy kung gaano katagal ang buhay ng mga module ng kuryente. Para sa mga semiconductor, bawat pagtaas na 10 degree Celsius nang lampas sa 100 degree ay binabawasan sa kalahati ang kanilang inaasahang buhay. Ang kompakto at 5G base station ay nagdudulot ng partikular na hamon sa mga bahagi ng GaN at SiC dahil sa malaking thermal stress na nililikha nila. Ang proseso ng mataas na dalas na signal kasama ang hindi episyenteng pag-convert ng boltahe ay nagdudulot ng mga problema, lalo na kapag ang mga pasibo (passive) na paraan ng pagpapalamig ay umaabot na sa kanilang limitasyon. Ang ganitong sitwasyon ay pabilisin ang mga isyu sa electromigration at nagdudulot ng mas mabilis na pagsuot ng mga materyales. Ayon sa mga datos mula sa field, ang mga module ng kuryente na tumatakbo sa temperatura na mas mataas sa 125 degree Celsius ay nakakaranas ng humigit-kumulang 35 porsyento na higit pang mga kabiguan bawat taon kumpara sa mga module na panatiling nasa ligtas na saklaw ng temperatura. Kapag ipinatutupad ng mga kumpanya ang mga matalinong estratehiya sa pamamahala ng init—tulad ng mas mahusay na disenyo ng heat sink at mga sistema ng forced air cooling—karaniwang nababawasan ang temperatura ng mga hotspot ng humigit-kumulang 22 degree sa average. Ang mga pagpapabuti na ito ay hindi lamang nagpoprotekta sa mga bahagi kundi binabawasan din ang mga kinakailangan sa enerhiya para sa pagpapalamig ng humigit-kumulang 18 porsyento bawat taon. Ang paghahanap ng tamang balanse sa pagitan ng performance at kontrol ng temperatura ay nananatiling mahalaga kung gusto nating mapanatili ang maaasahang operasyon ng mga sistemang ito sa mahabang panahon nang walang labis na gastos sa pagpapanatili.

Suriin ang Kahirapan ng Power Module sa Iba't Ibang Tunay na Estado ng Operasyon ng BTS

Pagsukat ng Dynamic na Power Profiles: Idle, Partial Load, at Peak Load Gamit ang 3GPP TR 36.814 Benchmarks

Upang talagang malaman kung ang isang power module ay gumagana nang maayos, kailangan nating subukan ito sa pamamagitan ng tatlong pangunahing estado ng operasyon ng BTS na kinikilala ng industriya: kapag ito ay simpleng nakatayo at walang ginagawa (idle), tumatakbo sa katamtamang antas sa pagitan ng 40 hanggang 70% ng kakayahan (partial load), at lubos na pinapatakbo sa buong 100% na kakayahan ng gumagamit (peak load). Mayroong isang dokumentong tinatawag na 3GPP TR 36.814 na nagbibigay sa amin ng mabubuting benchmark para sa paglikha ng realistiko at may-katuturang mga senaryo ng 5G traffic. At ano pa ang kakaiba? Ang mga pagkakaiba sa pagkonsumo ng enerhiya sa pagitan ng mga mode na ito ay maaaring umabot sa higit sa 60%, na talagang napakalaki. Kapag ang sistema ay nasa estado ng idle, ang mga epektibong module ay pinapanatili ang mga mahahalagang kontrol na pagpapatakbo nang hindi kumuha ng sobrang kasalukuyan, kaya binabawasan ang nasasayang na enerhiya habang nakatira lamang. Ang pagsusulit sa ilalim ng partial load ay nagpapakita sa amin kung gaano kahusay ang voltage regulation sa pagharap sa mga maliit na pagtaas ng kuryente nang hindi nagdudulot ng labis na switching losses. Sa peak load, hinahanap natin ang mga problema tulad ng thermal throttling at mga isyu sa conversion dahil ang mga mababang disenyo ay maaaring mag-waste ng higit sa 300 watts bawat oras kahit habang nakatira lamang. Ang mga espesyal na Hardware-in-the-Loop simulation ay tumutulong sa pagsusuri ng katatagan kapag biglang nagbabago ang mga kondisyon, upang maiwasan ang mga voltage overshoot na nakakaapekto sa kinalalabasan ng radyo. Ang pagdaan sa lahat ng iba’t ibang estado na ito ay siguradong nagpapapahusay sa kahusayan ng mga module sa tunay na mundo ng mga network—na direktang nakaaapekto sa operasyonal na gastos at nagpapanatili sa kagamitan upang huwag lumabis sa init.

Pagsusuri sa mga Katangian ng Pamamahala ng Kapangyarihan sa Antas ng Hardware sa mga Modyul ng Kapangyarihan ng BTS

Ang mga modernong modyul ng kapangyarihan ng base transceiver station ay pinalalapit ang mga espesyal na gawa na katangian ng hardware upang tugunan ang dinamikong pangangailangan sa kapangyarihan ng 5G—na nagbabalanse sa pagiging maasahan, kahusayan, at pagtutol sa init.

Pagganap ng Sleep Mode: Latency vs. Pagtitipid ng Enerhiya sa mga Modyul ng Kapangyarihan na Batay sa GaN

Ang teknolohiyang Gallium Nitride ay nagpapahintulot ng mabilis na paglipat sa pagitan ng mga aktibong estado at mga estado ng kahimnan na may mababang kapangyarihan, na tumutulong na bawasan ang nabubulok na enerhiya kapag ang mga base transceiver station ay hindi aktibong nagpapadala ng mga signal. May isang kondisyon naman dito. Kapag pumasok ang mga sistema sa malalim na estado ng kahimnan, nakakatipid sila ng humigit-kumulang 70% na enerhiya, ngunit tumatagal ng humigit-kumulang 5 hanggang 8 milisekundo bago muling gumising. Sa kabilang banda, ang pagpapanatili ng mga sistema sa magaan na estado ng kahimnan ay nagpapanatili ng halos agarang oras ng tugon na nasa ilalim ng isang milisekundo, ngunit hindi gaanong nakakatipid ng kapangyarihan. Ang lahat ng patuloy na paglipat sa pagitan ng mga estado na ito ay talagang nagdudulot ng pagtaas ng temperatura ng mga sangkap dahil sa paulit-ulit na pag-init at paglamig, na hindi rin mainam para sa pangmatagalang katiyakan. Kailangan ng mga operator ng network na magdesisyon kung paano itatakda ang mga parameter ng kahimnan batay sa kung ano ang pinakamahalaga para sa kanilang tiyak na sitwasyon. Ang ilan ay maaaring kailanganin ang napakabilis na tugon para sa mga serbisyong komunikasyon na may napakataas na katiyakan at napakababang latensiya na mahalaga sa misyon, habang ang iba—na tumatakbo sa mga tore na may malawak na saklaw ng takip—ay mas concerned sa pinakamataas na posibleng pagtipid ng enerhiya kahit na mangahulugan ito ng bahagyang mas mabagal na oras ng pagkabangon.

Mga Tekniko ng Adaptive Voltage Scaling at Power Discount para sa Hanggang 22% na Pagbawas sa Tuktok

Ang Dynamic Voltage-Frequency Scaling, o DVFS bilang maikli, ay gumagana sa pamamagitan ng patuloy na pag-aadjust sa dami ng kuryente na ipinapadala sa mga processor batay sa aktwal na ginagawa nila sa anumang sandali. Ang sistemang ito ay tumitingin din nang una sa mga workload, kaya alam nito kung kailan may magiging tahimik na panahon sa daloy ng data at maaari nitong ligtas na bawasan ang antas ng boltahe sa mga panahong iyon, na nag-iimbak ng humigit-kumulang 12 hanggang 18 porsyento ng enerhiya sa kabuuan. Ang pagsasama nito sa isang proseso na tinatawag na power discounting ay nagpapabuti pa nito. Ang power discounting ay kinabibilangan ng mga napakaliit na pagbaba sa boltahe na tumatagal lamang ng ilang mikrosekundo sa mga maikling sandali kung saan hindi abala ang processor. Ang kombinasyong ito ay nakakabawas ng peak power usage hanggang 22 porsyento sa ilang kaso. Para sa mga lungsod na puno ng mga server at kagamitan, ang ganitong uri ng mga in-built na sukatan ng kahusayan ay lubhang mahalaga. Ang tradisyonal na mga solusyon sa pagpapalamig ay hindi na sapat sa maraming sitwasyon dahil ang mga ito ay kumuha ng sobrang espasyo o sobrang mahal sa pag-install nang wasto.

Ihambing ang mga Estratehiya sa Pag-impok ng Enerhiya sa Antas ng Modyul para sa Pangmatagalang Pag-deploy ng BTS

Ang paghahati ng mga pamamaraan sa pagtitipid ng enerhiya sa modular na mga bahagi ay nagiging sanhi ng mas luntiang kabuuang base transceiver station. Kapag hinati ng mga inhinyero ang mga bagay tulad ng DC-DC converter, digital na controller, at mga yunit ng thermal management, nabibigyan sila ng pagkakataon na i-optimize ang bawat bahagi nang hiwalay—isa ring bagay na hindi posible sa tradisyonal na all-in-one na sistema. Halimbawa, ang tiered power management: ang mga lokal na sub-controller ay namamahala sa kahusayan sa antas ng module gamit ang mga teknik tulad ng awtomatikong pag-adjust kung kailan pupunta sa 'sleep mode' ang mga module. Kasabay nito, mayroong pangunahing controller na namamahala sa kung paano babalansehin ang kapangyarihan sa buong sistema. Ayon sa ilang field test mula sa GSMA noong 2023, ang setup na ito ay nababawasan ang nabubulsa na enerhiya sa panahon ng 'idle' ng humigit-kumulang 19%. Ang pagpapanatili ng thermal isolation sa bawat power module ay nagpipigil din sa pagkalat ng init sa buong kagamitan. Ibig sabihin, kailangan natin ng mas kaunti at mas hindi agresibong solusyon sa pagpapalamig, na nagbabawas ng gastos sa pagpapalamig ng humigit-kumulang 30%. Ang kakayahang i-scale ang mga bahagi nang hiwalay ay isa pang malaking benepisyo para sa mahabang panahong pagpaplano. Ang mga operator ng network ay hindi kailangang palitan ang buong sistema kapag ang ilang bahagi nito ay nagsisimulang mahirapan sa ilalim ng mabibigat na load. Maaari nilang palitan lamang ang mga problematikong bahaging iyon—tulad ng mga peak load converter. Sa loob ng sampung taon, ito ay nakakatipid ng 8 hanggang 12 tonelada ng electronic waste bawat lokasyon. Ang lahat ng mga pagpapabuti na ito ay nangangahulugan ng mas matagal na buhay ng hardware, mas mababang carbon footprint, at mas mainam na paghahanda para sa anumang bagong pangangailangan sa kapangyarihan na dumarating kasama ang pagsulong ng teknolohiyang 5G.