Dal 4G al 5G: la potenza di backup esistente è ancora sufficiente?

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27 settembre 2023

Le AAU 5G assorbono molto più delle RRU 4G, quindi un backup di quattro ore progettato per il 4G può fornire solo novanta minuti in un sito 5G. Questo articolo fornisce il calcolo corretto del tempo di esecuzione con correzioni di temperatura e invecchiamento, separa i percorsi tecnologici ad alta velocità e ad alta capacità e definisce un percorso di retrofit in tre fasi.

Il profilo energetico è cambiato

L’implementazione su larga scala del 5G a Singapore, Malesia, Tailandia, Filippine, Vietnam e Indonesia si è concentrata nel periodo dal 2021 al 2023, mentre la capacità di backup in molti siti è stata dimensionata per l’era del 4G. Il problema è strutturale. Un tipico sito 4G a tre settori – unità in banda base più tre RRU – assorbe da circa 800 W a 1.200 W. Un sito 5G a tre settori con un’unità in banda base e tre AAU assorbe in genere da 2.000 W a 3.500 W e la domanda di picco aumenta ulteriormente con un massiccio beamforming MIMO e una larghezza di banda più ampia. Il cambiamento non è lineare ma strutturale: gli AAU integrano radio e antenna, l’amplificatore di potenza è posizionato sulla torre dove le condizioni termiche sono peggiori rispetto a quelle della sala apparecchiature, e il consumo aumenta ulteriormente quando fa caldo. La conseguenza è che la stessa serie di batterie che ha trasportato un sito 4G per quattro ore trasporta un sito 5G solo per novanta minuti o due ore – proprio nei siti che ora trasportano più traffico critico, dove un’interruzione costa di più rispetto all’era del 4G.

Calcolo corretto del tempo di esecuzione

Il runtime non è una cifra che puoi leggere su una scheda tecnica; deve essere calcolato. La formula di base è: autonomia in ore = capacità utilizzabile della batteria in kWh × profondità di scarica × correzione della temperatura × correzione dell'invecchiamento ÷ carico medio del sito in kW. Quattro cose comunemente vanno storte. In primo luogo, la capacità utilizzabile deve essere la capacità al tasso di scarico effettivo, non al valore nominale di dieci ore: maggiore è il tasso, minore è la capacità erogata. In secondo luogo, la profondità di scarica non può essere del 100%; il piombo acido è normalmente progettato dal 60% all'80% e prendendo il 100% la durata del ciclo crolla. Terzo, la correzione della temperatura: a 45°C l’energia che una batteria può effettivamente fornire scende al di sotto del suo valore nominale, mentre lo stesso calore accelera l’invecchiamento: due effetti che si sommano. Quarto, correzione dell'invecchiamento: la capacità di fine vita può essere solo l'80% di quella iniziale, quindi un backup dimensionato sulla capacità di una nuova batteria non raggiunge l'obiettivo nel terzo anno. Ricalcolato con tutti e quattro i fattori, il tempo di autonomia reale in molti siti 5G è circa la metà della cifra nominale – e questo è il numero rispetto al quale pianificare.

Velocità elevata e capacità elevata: due problemi diversi

Esistono due percorsi tecnologici per ottenere una maggiore autonomia, risolvono problemi diversi e mescolarli fa sprecare denaro. Il percorso ad alta velocità utilizza batterie in grado di fornire una grande corrente in un breve lasso di tempo, ad esempio la serie ad alta velocità da 2 V (GFMHR, da 500 W a 2.700 W con durata nominale di quindici minuti, diciannove modelli, durata prevista di dodici anni). Il suo valore è l'elevata corrente di breve durata: dove il carico del sito è di 3 kW e il backup deve coprire meno di un'ora, le celle ad alta velocità soddisfano il compito con meno unità e meno ingombro. Il percorso ad alta capacità utilizza celle standard da 2 V (GFM, 200–3.000 Ah, durata di progettazione di quindici anni) o monoblocchi con terminale anteriore da 12 V e costruisce l'autonomia dalla capacità; è adatto ai siti che necessitano di quattro ore o più con un carico relativamente stabile. Il test è semplice: moltiplicare il carico in kW per le ore target; se il tasso di scarico risultante supera 1C, prendere il percorso ad alta velocità; se è inferiore a 0,3°C, la capacità elevata è più economica. Nel mezzo, entrambi funzionano e il confronto è tra impronta e costo.

Un retrofit in tre fasi

L’aggiornamento del backup nei siti 4G esistenti per il 5G può essere effettuato in tre fasi anziché in un unico programma di sostituzione. Il primo passo è misurare prima di calcolare: installare un registratore di potenza sul sito, registrare sette giorni di profilo di carico, prendere il picco e la media e applicare la formula sopra per ottenere un'autonomia reale. Questo da solo esclude una quota significativa di siti che in realtà sono ancora adeguati: molti siti 4G avevano originariamente un provisioning eccessivo. Il secondo passaggio è il rilascio prima della sostituzione: nei siti veramente brevi, recuperare innanzitutto la capacità a basso costo riducendo la profondità di scarico da un valore conservativo compreso tra il 50% e il 70% dove il conteggio dei cicli lo consente, pulendo la resistenza di contatto del terminale e riducendo la temperatura dell'armadio. Queste misure spesso liberano dal 20% al 30% della capacità effettiva. Il terzo passaggio consiste nell'espandere la distanza misurata: aggiungere una stringa parallela dove la distanza è inferiore al 50% e sostituire la stringa con un nuovo calcolo dove supera il 50%. Distribuita in questo modo, la spesa in conto capitale si estende su due o tre anni finanziari e ogni incremento è supportato da dati misurati.

Backup a più livelli: spendi dove conta

L’unica cosa da non fare nell’era del 5G è dare a ogni sito lo stesso runtime. Livella invece la proprietà. Raggruppare i siti in tre classi: la Classe A copre i nodi principali, i punti di aggregazione della trasmissione e i siti che trasportano linee private aziendali o comunicazioni di emergenza, destinati a otto ore o più con monitoraggio remoto e un'interfaccia generatore; La classe B copre macrositi urbani e importanti corridoi di trasporto in quattro ore; La classe C copre i siti suburbani, rurali e poco trafficati in due ore, dove l'obiettivo è sopravvivere fino all'arrivo di una squadra piuttosto che fino al ripristino della rete. La suddivisione in livelli consente allo stesso budget di coprire più siti. Nelle condizioni indonesiane e filippine, riducendo il backup di Classe C da otto a due ore, si libera abbastanza capacità della batteria per raddoppiare la Classe A e la disponibilità ponderata per la rete aumenta. Il prerequisito è un elenco pulito di siti con livelli di servizio: nessuna difficoltà tecnica, ma richiede che le operazioni, la pianificazione e gli appalti concordino sulle definizioni.

Calcolo del rendimento di un retrofit

Gli ammodernamenti dell'energia di riserva sono la prima voce tagliata in una riunione di bilancio, perché la proposta non può indicare un ritorno. Un rendimento può essere calcolato e direttamente. Ci sono tre flussi di benefici. Innanzitutto, la perdita per interruzione evitata, pari alla riduzione del conteggio delle interruzioni × perdita per interruzione, dove la perdita per interruzione può essere stimata come abbonati interessati × durata × risarcimento per unità di tempo: una cifra già scritta in uno SLA, non un'ipotesi. In secondo luogo, si sono evitati i costi di sostituzione della batteria, derivanti dalla differenza nel conteggio delle sostituzioni in otto anni, ciascuno comprensivo del prezzo della batteria, del trasporto, della manodopera e dello smaltimento. In terzo luogo, il costo evitato della visita in loco, derivante dalla differenza nella frequenza di ispezione × costo per visita. Dal lato dei costi ci sono il capitale di retrofit e la manutenzione annuale incrementale. Scontare i tre flussi di benefici a un anno comune a un tasso e confrontarli con l'investimento per ottenere il rimborso. In pratica, i siti di Classe A in genere si ripagano in due o quattro anni, la Classe B in quattro o sei anni e la Classe C può superare gli otto: ecco perché il tiering è importante. Non tutti i siti meritano di essere ristrutturati, ma per quelli che lo sono, il ritorno è calcolabile. Inserisci i calcoli nel business case e convincerà la finanza molto meglio di qualsiasi argomento tecnico, perché traduce “acquistare una batteria più grande” in “questo è quando i soldi ritornano”. View Telecom Backup Power Selection