Von 4G auf 5G: Reicht Ihr vorhandener Backup-Strom noch?

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27. September 2023

5G-AAUs verbrauchen weit mehr als 4G-RRUs, sodass ein für 4G konzipiertes vierstündiges Backup an einem 5G-Standort möglicherweise nur neunzig Minuten liefert. In diesem Artikel wird die korrekte Laufzeitberechnung mit Temperatur- und Alterungskorrekturen beschrieben, die Hochgeschwindigkeits- und Hochkapazitätstechnologierouten getrennt und ein dreistufiger Nachrüstungspfad dargelegt.

Das Leistungsprofil hat sich geändert

Der groß angelegte 5G-Einsatz in Singapur, Malaysia, Thailand, den Philippinen, Vietnam und Indonesien konzentrierte sich auf die Jahre 2021 bis 2023, während die Backup-Kapazität an vielen Standorten für die 4G-Ära dimensioniert war. Das Problem ist struktureller Natur. Ein typischer 4G-Standort mit drei Sektoren – Basisbandeinheit plus drei RRUs – verbraucht etwa 800 bis 1.200 W. Ein 5G-Standort mit drei Sektoren, einer Basisbandeinheit und drei AAUs verbraucht typischerweise 2.000 bis 3.500 W, und der Spitzenbedarf steigt mit massivem MIMO-Beamforming und größerer Bandbreite weiter an. Der Wandel ist nicht linear, sondern strukturell: AAUs integrieren Radio und Antenne, der Leistungsverstärker sitzt oben auf dem Turm, wo die thermischen Bedingungen schlechter sind als im Geräteraum, und der Verbrauch steigt bei Hitze weiter an. Die Konsequenz ist, dass derselbe Batteriestrang, der einen 4G-Standort vier Stunden lang versorgte, einen 5G-Standort nur neunzig Minuten bis zwei Stunden lang versorgte – und zwar genau an den Standorten, an denen jetzt kritischerer Verkehr herrscht und an denen ein Ausfall mehr kostet als im 4G-Zeitalter.

Laufzeit richtig berechnen

Die Laufzeit ist keine Zahl, die man aus einem Datenblatt ablesen kann; es muss berechnet werden. Die Grundformel lautet: Laufzeit in Stunden = nutzbare Batteriekapazität in kWh × Entladetiefe × Temperaturkorrektur × Alterungskorrektur ÷ durchschnittliche Standortlast in kW. Vier Dinge gehen häufig schief. Erstens muss die nutzbare Kapazität die Kapazität bei der tatsächlichen Entladerate sein, nicht die Zehn-Stunden-Nennleistung – je höher die Rate, desto geringer die gelieferte Kapazität. Zweitens kann die Entladungstiefe nicht 100 % betragen; Bleisäure ist normalerweise auf 60 % bis 80 % ausgelegt, und bei 100 % verringert sich die Lebensdauer. Drittens, Temperaturkorrektur: Bei 45 °C fällt die Energie, die eine Batterie tatsächlich liefern kann, unter ihre Nennleistung, während die gleiche Hitze die Alterung beschleunigt – zwei Effekte, die sich addieren. Viertens, Alterungskorrektur: Die Kapazität am Ende der Lebensdauer beträgt möglicherweise nur 80 % der ursprünglichen Kapazität, sodass ein Backup, das auf die Kapazität einer neuen Batterie ausgelegt ist, im dritten Jahr sein Ziel verfehlt. Mit allen vier Faktoren neu berechnet, beträgt die tatsächliche Laufzeit an vielen 5G-Standorten etwa die Hälfte des Nennwerts – und das ist die Zahl, mit der man planen sollte.

Hohe Rate versus hohe Kapazität: Zwei verschiedene Probleme

Es gibt zwei Technologiewege für mehr Laufzeit, sie lösen unterschiedliche Probleme und ihre Kombination verschwendet Geld. Bei der Hochgeschwindigkeitsroute werden Batterien verwendet, die in einem kurzen Zeitfenster große Ströme liefern können – zum Beispiel die 2-V-Hochgeschwindigkeitsserie (GFMHR, 500 W bis 2.700 W Nennleistung bei fünfzehn Minuten, neunzehn Modelle, zwölf Jahre Lebensdauer). Sein Wert liegt im kurzzeitigen Hochstrom: Wenn die Standortlast 3 kW beträgt und die Notstromversorgung weniger als eine Stunde abdecken muss, erfüllen Hochleistungszellen die Aufgabe mit weniger Einheiten und weniger Platzbedarf. Die Hochleistungsroute verwendet standardmäßige 2-V-Zellen (GFM, 200–3.000 Ah, fünfzehn Jahre Lebensdauer) oder 12-V-Monoblöcke mit Frontanschluss und baut die Laufzeit aus der Kapazität auf; Es eignet sich für Websites, die bei relativ stabiler Auslastung vier Stunden oder mehr benötigen. Der Test ist einfach: Multiplizieren Sie die Last in kW mit den Zielstunden; Wenn die resultierende Entladungsrate 1 °C übersteigt, wählen Sie den Weg mit hoher Rate; Liegt sie unter 0,3 °C, ist eine hohe Kapazität wirtschaftlicher. Dazwischen funktioniert beides und der Vergleich erfolgt zwischen Platzbedarf und Kosten.

Eine dreistufige Nachrüstung

Die Aufrüstung des Backups an bestehenden 4G-Standorten für 5G kann in drei Schritten statt in einem einzigen Austauschprogramm erfolgen. Schritt eins ist die Messung vor der Berechnung: Installieren Sie einen Stromlogger am Standort, zeichnen Sie das Lastprofil von sieben Tagen auf, ermitteln Sie den Spitzenwert und den Mittelwert und wenden Sie die obige Formel an, um die tatsächliche Laufzeit zu ermitteln. Dadurch allein wird ein erheblicher Anteil der Standorte ausgeblendet, die tatsächlich noch ausreichend sind – viele 4G-Standorte waren ursprünglich überversorgt. Schritt zwei ist die Freigabe vor dem Austausch: Stellen Sie an Standorten mit tatsächlichem Kurzschluss zunächst die Kapazität kostengünstig wieder her, indem Sie die Entladungstiefe von konservativen 50 % auf 70 % verringern, sofern die Anzahl der Zyklen dies zulässt, den Kontaktwiderstand der Anschlüsse reinigen und die Gehäusetemperatur senken. Durch diese Maßnahmen werden oft 20 bis 30 % der effektiven Kapazität freigesetzt. Schritt drei ist die Erweiterung auf die gemessene Lücke: Fügen Sie eine parallele Zeichenfolge hinzu, wo die Lücke unter 50 % liegt, und ersetzen Sie die Zeichenfolge durch eine neue Berechnung, wo sie 50 % überschreitet. Auf diese Weise verteilen sich die Investitionsausgaben auf zwei oder drei Geschäftsjahre und jede Erhöhung wird durch gemessene Daten untermauert.

Abgestuftes Backup: Geben Sie dort aus, wo es darauf ankommt

Das Einzige, was man im 5G-Zeitalter nicht tun sollte, ist, jeder Site die gleiche Laufzeit zu geben. Stattdessen stufen Sie das Anwesen ein. Gruppieren Sie Standorte in drei Klassen: Klasse A umfasst Kernknoten, Übertragungssammelpunkte und Standorte, die private Unternehmensleitungen oder Notfallkommunikation übertragen, für acht Stunden oder mehr mit Fernüberwachung und einer Generatorschnittstelle; Klasse B deckt urbane Makrostandorte und wichtige Verkehrskorridore in vier Stunden ab; Klasse C umfasst vorstädtische, ländliche und verkehrsarme Standorte im Zwei-Stunden-Takt, wo das Ziel darin besteht, zu überleben, bis eine Besatzung eintrifft, und nicht bis zur Rückkehr des Netzes. Durch die Staffelung können mit demselben Budget mehr Websites abgedeckt werden. Unter indonesischen und philippinischen Bedingungen wird durch die Reduzierung der Sicherung der Klasse C von acht auf zwei Stunden genügend Batteriekapazität frei, um die Klasse A zu verdoppeln, und die netzwerkgewichtete Verfügbarkeit steigt. Voraussetzung ist eine saubere Standortliste mit Serviceebenen – keine technischen Schwierigkeiten, aber es erfordert, dass sich Betrieb, Planung und Beschaffung auf Definitionen einigen.

Berechnung der Rendite einer Nachrüstung

Die Nachrüstung der Notstromversorgung ist der erste Punkt, der in einer Haushaltsbesprechung gekürzt wird, da im Vorschlag keine Rendite angegeben werden kann. Eine Rendite kann direkt berechnet werden. Es gibt drei Vorteilsströme. Erstens: vermiedener Ausfallverlust, gleich der Reduzierung der Ausfallanzahl × Verlust pro Ausfall, wobei der Verlust pro Ausfall als betroffene Abonnenten × Dauer × Entschädigung pro Zeiteinheit geschätzt werden kann – eine Zahl, die bereits in einem SLA festgelegt ist, keine Schätzung. Zweitens wurden die Kosten für den Batteriewechsel vermieden, basierend auf der Differenz der Austauschanzahl über einen Zeitraum von acht Jahren, jeweils inklusive Batteriepreis, Transport, Arbeitsaufwand und Entsorgung. Drittens wurden die Kosten für Besuche vor Ort vermieden, basierend auf der Differenz zwischen Inspektionshäufigkeit und Kosten pro Besuch. Auf der Kostenseite stehen Retrofit-Kapital und zusätzliche jährliche Wartung. Diskontieren Sie die drei Nutzenströme zu einem einheitlichen Satz auf ein gemeinsames Jahr und vergleichen Sie sie mit der Investition, um eine Amortisation zu erhalten. In der Praxis amortisieren sich Standorte der Klasse A in der Regel in zwei bis vier Jahren, die der Klasse B in vier bis sechs und die der Klasse C unter Umständen auch nach acht – genau deshalb ist die Staffelung wichtig. Nicht jeder Standort lohnt sich, aber bei solchen ist die Rendite kalkulierbar. Wenn man die Rechnung in den Geschäftsfall einbezieht, überzeugt sie die Finanzwelt weitaus besser als jedes technische Argument, denn sie übersetzt „kaufen Sie eine größere Batterie“ in „Jetzt kommt das Geld zurück“. View Telecom Backup Power Selection