De la 4G à la 5G : votre puissance de secours existante est-elle encore suffisante ?

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27 septembre 2023

Les AAU 5G consomment bien plus que les RRU 4G, donc une sauvegarde de quatre heures conçue pour la 4G ne peut fournir que quatre-vingt-dix minutes sur un site 5G. Cet article donne le calcul correct de la durée d'exécution avec des corrections de température et de vieillissement, sépare les technologies à haut débit et à haute capacité et présente un chemin de mise à niveau en trois étapes.

Le profil de puissance a changé

Le déploiement à grande échelle de la 5G à Singapour, en Malaisie, en Thaïlande, aux Philippines, au Vietnam et en Indonésie s'est concentré sur la période 2021 à 2023, tandis que la capacité de sauvegarde sur de nombreux sites a été dimensionnée pour l'ère de la 4G. Le problème est structurel. Un site 4G typique à trois secteurs – unité de bande de base plus trois RRU – consomme environ 800 W à 1 200 W. Un site 5G à trois secteurs avec une unité de bande de base et trois AAU consomme généralement entre 2 000 et 3 500 W, et la demande de pointe augmente encore avec une formation de faisceau MIMO massive et une bande passante plus large. Le changement n'est pas linéaire mais structurel : les AAU intègrent radio et antenne, l'amplificateur de puissance trône sur la tour où les conditions thermiques sont pires que dans le local technique, et la consommation augmente encore en chaleur. La conséquence est que la même chaîne de batteries qui a transporté un site 4G pendant quatre heures ne transporte un site 5G que pendant quatre-vingt-dix minutes à deux heures – précisément sur les sites qui transportent désormais un trafic plus critique, où une panne coûte plus cher qu'à l'ère de la 4G.

Calculer correctement le temps d'exécution

Le temps d'exécution n'est pas un chiffre que vous pouvez lire sur une fiche technique ; il faut le calculer. La formule de base est la suivante : autonomie en heures = capacité utilisable de la batterie en kWh × profondeur de décharge × correction de température × correction de vieillissement ÷ charge moyenne du site en kW. Quatre choses tournent généralement mal. Premièrement, la capacité utilisable doit être la capacité au débit de décharge réel, et non la capacité nominale sur dix heures : plus le débit est élevé, plus la capacité délivrée est faible. Deuxièmement, la profondeur de décharge ne peut pas être de 100 % ; l'acide plomb est normalement conçu entre 60 % et 80 %, et sa durée de vie s'effondre à 100 %. Troisièmement, la correction de la température : à 45 °C, l’énergie qu’une batterie peut réellement fournir tombe en dessous de sa valeur nominale, tandis que la même chaleur accélère le vieillissement – ​​deux effets cumulés. Quatrièmement, correction du vieillissement : la capacité en fin de vie peut ne représenter que 80 % de la capacité initiale, de sorte qu'une sauvegarde dimensionnée sur la capacité d'une nouvelle batterie n'atteint pas son objectif au cours de la troisième année. Recalculé avec les quatre facteurs, le temps d'exécution réel sur de nombreux sites 5G est environ la moitié du chiffre annoncé – et c'est le chiffre sur lequel il faut planifier.

Débit élevé versus haute capacité : deux problèmes différents

Il existe deux voies technologiques pour augmenter la durée d'exécution, elles résolvent des problèmes différents et les mélanger gaspille de l'argent. La voie à haut débit utilise des batteries capables de fournir un courant important dans une courte fenêtre – par exemple la série 2 V à haut débit (GFMHR, 500 W à 2 700 W évalués à quinze minutes, dix-neuf modèles, durée de vie de douze ans). Sa valeur est un courant élevé de courte durée : lorsque la charge du site est de 3 kW et que la sauvegarde doit couvrir moins d'une heure, les cellules à haut débit répondent à leurs besoins avec moins d'unités et moins d'encombrement. L'itinéraire haute capacité utilise des cellules standard de 2 V (GFM, 200 à 3 000 Ah, durée de vie de quinze ans) ou des monoblocs à borne avant de 12 V et construit l'autonomie à partir de la capacité ; il convient aux sites nécessitant quatre heures ou plus à une charge relativement stable. Le test est simple : multipliez la charge en kW par les heures cibles ; si le débit de décharge résultant dépasse 1C, empruntez la voie du débit élevé ; si elle est inférieure à 0,3 °C, une capacité élevée est plus économique. Entre les deux, l’un ou l’autre fonctionne et la comparaison est l’empreinte par rapport au coût.

Une rénovation en trois étapes

La mise à niveau des sauvegardes des sites 4G existants vers la 5G peut être effectuée en trois étapes plutôt qu'en un seul programme de remplacement. La première étape consiste à mesurer avant de calculer : installez un enregistreur de puissance sur le site, enregistrez sept jours de profil de charge, prenez la pointe et la moyenne, et appliquez la formule ci-dessus pour obtenir la durée d'exécution réelle. Cela seul élimine une part significative de sites qui sont en fait encore adéquats – de nombreux sites 4G étaient à l’origine surapprovisionnés. La deuxième étape est la libération avant le remplacement : sur les sites véritablement courts, récupérez d'abord la capacité à faible coût en relâchant la profondeur de décharge d'un niveau prudent de 50 % à 70 % lorsque le nombre de cycles le permet, en nettoyant la résistance de contact des bornes et en réduisant la température de l'armoire. Ces mesures libèrent souvent 20 à 30 % de la capacité effective. La troisième étape consiste à étendre l'écart mesuré : ajoutez une chaîne parallèle là où l'écart est inférieur à 50 % et remplacez la chaîne par un nouveau calcul là où elle dépasse 50 %. Réparties de cette manière, les dépenses en capital s'échelonnent sur deux ou trois exercices financiers et chaque augmentation est étayée par des données mesurées.

Sauvegarde hiérarchisée : dépensez là où cela compte

La seule chose à ne pas faire à l’ère de la 5G est de donner à chaque site le même temps d’exécution. À la place, hiérarchisez le domaine. Regroupez les sites en trois classes : la classe A couvre les nœuds centraux, les points de regroupement de transmission et les sites transportant des lignes privées d'entreprise ou des communications d'urgence, ciblés sur huit heures ou plus avec une surveillance à distance et une interface de générateur ; La classe B couvre les macrosites urbains et les corridors de transport importants à quatre heures ; La classe C couvre les sites suburbains, ruraux et à faible trafic pendant deux heures, où l'objectif est de survivre jusqu'à l'arrivée d'une équipe plutôt que jusqu'au retour du réseau. La hiérarchisation permet au même budget de couvrir davantage de sites. Dans les conditions indonésiennes et philippines, réduire la sauvegarde de classe C de huit heures à deux heures libère suffisamment de capacité de batterie pour doubler la classe A, et la disponibilité pondérée en fonction du réseau augmente. La condition préalable est une liste de sites propre avec des niveaux de services – aucune difficulté technique, mais cela nécessite que les opérations, la planification et l’approvisionnement se mettent d’accord sur les définitions.

Calculer le retour sur investissement d'une rénovation

Les rénovations de l'alimentation de secours sont le premier poste supprimé lors d'une réunion budgétaire, car la proposition ne peut pas faire état d'un retour. Un rendement peut être calculé, et directement. Il existe trois flux de bénéfices. Premièrement, la perte évitée en cas de panne, égale à la réduction du nombre de pannes × perte par panne, où la perte par panne peut être estimée comme étant les abonnés concernés × la durée × la compensation par unité de temps — un chiffre déjà écrit dans le cadre d'un SLA, et non une supposition. Deuxièmement, les coûts de remplacement des batteries ont été évités, grâce à la différence dans le nombre de remplacements sur huit ans, chacun incluant le prix de la batterie, le transport, la main d'œuvre et l'élimination. Troisièmement, les coûts de visite sur site ont été évités, grâce à la différence entre la fréquence des inspections et le coût par visite. Du côté des coûts, il y a le capital de rénovation et l’entretien annuel supplémentaire. Réduisez les trois flux de bénéfices sur une année commune à un taux unique et comparez-les avec l'investissement pour obtenir un retour sur investissement. Dans la pratique, les sites de classe A remboursent généralement en deux à quatre ans, les sites de classe B en quatre à six ans et les sites de classe C peuvent dépasser huit ans – c'est précisément pourquoi la hiérarchisation est importante. Tous les sites ne valent pas la peine d’être modernisés, mais pour ceux qui le sont, le rendement est calculable. Insérez le calcul dans l'analyse de rentabilisation et il convaincra les finances bien mieux que n'importe quel argument technique, car il traduit « achetez une batterie plus grosse » par « c'est à ce moment-là que l'argent reviendra ». View Telecom Backup Power Selection