Van 4G naar 5G: is uw bestaande back-upvermogen nog steeds voldoende?

Artikel

27 september 2023

5G AAU's verbruiken veel meer dan 4G RRU's, dus een back-up van vier uur die is ontworpen voor 4G kan op een 5G-locatie slechts negentig minuten opleveren. Dit artikel geeft de juiste looptijdberekening met temperatuur- en verouderingscorrecties, scheidt de technologieroutes met hoge snelheid en hoge capaciteit, en schetst een retrofitpad in drie stappen.

Het machtsprofiel is veranderd

De grootschalige implementatie van 5G in Singapore, Maleisië, Thailand, de Filippijnen, Vietnam en Indonesië concentreerde zich in de periode 2021-2023, terwijl de back-upcapaciteit op veel locaties was afgestemd op het 4G-tijdperk. Het probleem is structureel. Een typische 4G-site met drie sectoren – basisbandeenheid plus drie RRU’s – verbruikt ongeveer 800 W tot 1.200 W. Een 5G-site met drie sectoren, een basisbandeenheid en drie AAU's verbruikt doorgaans 2.000 W tot 3.500 W, en de piekvraag stijgt verder met enorme MIMO-beamforming en een grotere bandbreedte. De verandering is niet lineair maar structureel: AAU's integreren radio en antenne, de eindversterker bevindt zich op de toren waar de thermische omstandigheden slechter zijn dan in de apparatuurruimte, en het verbruik stijgt verder in warmte. Het gevolg is dat dezelfde batterijreeks die een 4G-locatie vier uur lang heeft onderhouden, een 5G-locatie slechts negentig minuten tot twee uur kan vervoeren – precies op de locaties die nu meer kritisch verkeer vervoeren, waar een storing meer kost dan in het 4G-tijdperk.

Runtime correct berekenen

Runtime is geen cijfer dat u van een datasheet kunt aflezen; het moet worden berekend. De basisformule is: looptijd in uren = bruikbare batterijcapaciteit in kWh × ontladingsdiepte × temperatuurcorrectie × verouderingscorrectie ÷ gemiddelde locatiebelasting in kW. Er gaan vier dingen vaak mis. Ten eerste moet de bruikbare capaciteit de capaciteit zijn op basis van de daadwerkelijke ontladingssnelheid, en niet op basis van de tien-uurssnelheid: hoe hoger de snelheid, hoe lager de geleverde capaciteit. Ten tweede kan de ontladingsdiepte niet 100% zijn; loodzuur is normaal gesproken ontworpen op 60% tot 80%, en als je 100% neemt, stort de levensduur van de cyclus in. Ten derde, temperatuurcorrectie: bij 45°C daalt de energie die een batterij feitelijk kan leveren onder zijn nominale waarde, terwijl dezelfde hitte de veroudering versnelt – twee effecten die stapelen. Ten vierde, verouderingscorrectie: de capaciteit aan het einde van de levensduur bedraagt ​​wellicht slechts 80% van de oorspronkelijke capaciteit, dus een back-up die is gebaseerd op de capaciteit van nieuwe batterijen voldoet niet aan zijn doelstelling in het derde jaar. Herberekend met alle vier de factoren is de werkelijke looptijd op veel 5G-locaties ongeveer de helft van het nominale cijfer – en dat is het getal waar we rekening mee moeten houden.

Hoge snelheid versus hoge capaciteit: twee verschillende problemen

Er zijn twee technologieroutes naar meer looptijd; ze lossen verschillende problemen op, en het combineren ervan kost geld. De route met hoge snelheid maakt gebruik van batterijen die in staat zijn om in een kort tijdsbestek een grote stroom te leveren – bijvoorbeeld de 2V-serie met hoge snelheid (GFMHR, 500 W tot 2.700 W met een nominaal vermogen van vijftien minuten, negentien modellen, een ontwerplevensduur van twaalf jaar). De waarde ervan is hoge stroomsterkte van korte duur: waar de belasting van de locatie 3 kW bedraagt ​​en de back-up minder dan een uur moet duren, voldoen hoogwaardige cellen aan deze taak met minder eenheden en een kleinere footprint. De route met hoge capaciteit maakt gebruik van standaard 2V-cellen (GFM, 200–3.000 Ah, ontwerplevensduur van vijftien jaar) of 12V-monoblokken aan de voorkant en bouwt een looptijd op vanaf capaciteit; het is geschikt voor locaties die vier uur of langer nodig hebben bij een relatief stabiele belasting. De test is eenvoudig: vermenigvuldig de belasting in kW met de streefuren; als de resulterende ontladingssnelheid hoger is dan 1C, neem dan de route met hoge snelheid; als de temperatuur lager is dan 0,3 °C, is een hoge capaciteit zuiniger. Daartussenin werken beide en de vergelijking is de voetafdruk tegen de kosten.

Een retrofit in drie stappen

Het upgraden van de back-up op bestaande 4G-locaties naar 5G kan in drie stappen in plaats van in één vervangingsprogramma. Stap één is meten voordat er wordt berekend: installeer een powerlogger op de locatie, registreer het belastingsprofiel van zeven dagen, neem de piek en het gemiddelde en pas de bovenstaande formule toe om de werkelijke looptijd te bepalen. Dit alleen al sluit een aanzienlijk deel van de sites uit die in feite nog steeds toereikend zijn; veel 4G-sites waren oorspronkelijk overbevoorraad. Stap twee is vrijgeven vóór vervanging: op locaties die echt kort zijn, herstelt u eerst de capaciteit tegen lage kosten door de ontladingsdiepte te verlagen van een conservatieve 50% naar 70% waar het aantal cycli dit toelaat, de contactweerstand van de aansluitingen te reinigen en de kasttemperatuur te verlagen. Door deze maatregelen komt vaak 20% tot 30% van de effectieve capaciteit vrij. Stap drie bestaat uit het uitbreiden naar de gemeten tussenruimte: voeg een parallelle string toe waar de tussenruimte kleiner is dan 50%, en vervang de string door een nieuwe berekening waar deze groter is dan 50%. Op deze manier verdeeld, vallen de kapitaaluitgaven over twee of drie boekjaren en wordt elke stijging ondersteund door gemeten gegevens.

Gelaagde back-up: geef geld uit waar het ertoe doet

Het enige dat je in het 5G-tijdperk niet moet doen, is elke site dezelfde runtime geven. In plaats daarvan rangschikt u het landgoed. Groepeer locaties in drie klassen: Klasse A omvat kernknooppunten, transmissieaggregatiepunten en locaties met privélijnen van bedrijven of noodcommunicatie, gericht op acht uur of meer met bewaking op afstand en een generatorinterface; Klasse B omvat stedelijke macrolocaties en belangrijke transportcorridors om vier uur; Klasse C omvat voorstedelijke, landelijke en autoluwe locaties op twee uur tijd, waarbij het doel is om te overleven totdat er een bemanning arriveert in plaats van totdat het elektriciteitsnet terugkeert. Met gelaagdheid kan hetzelfde budget meer sites bestrijken. In Indonesische en Filippijnse omstandigheden maakt het terugbrengen van klasse C-back-up van acht naar twee uur voldoende batterijcapaciteit vrij om klasse A te verdubbelen, en neemt de netwerkgewogen beschikbaarheid toe. De voorwaarde is een overzichtelijke locatielijst met serviceniveaus – geen technische problemen, maar er zijn wel operaties, planning en aanbestedingen voor nodig om overeenstemming te bereiken over de definities.

Berekening van het rendement op een retrofit

Het retrofitten van back-upstroom is de eerste bezuiniging tijdens een begrotingsvergadering, omdat het voorstel geen rendement kan vermelden. Een rendement kan direct worden berekend. Er zijn drie voordeelstromen. Ten eerste: vermeden uitvalverlies, gelijk aan de vermindering van het aantal uitval x verlies per uitval, waarbij het verlies per uitval kan worden geschat als getroffen abonnees x duur x compensatie per tijdseenheid – een cijfer dat al is opgeschreven onder een SLA, en geen gok. Ten tweede vermeden de kosten voor het vervangen van batterijen, door het verschil in aantal vervangingen over een periode van acht jaar, inclusief batterijprijs, transport, arbeid en verwijdering. Ten derde vermeden kosten voor locatiebezoeken, door het verschil in inspectiefrequentie × kosten per bezoek. Aan de kostenkant zitten retrofitkapitaal en incrementeel jaarlijks onderhoud. Verdisconteer de drie voordeelstromen naar een gemeenschappelijk jaar tegen één tarief en vergelijk deze met de investering om de terugverdientijd te verkrijgen. In de praktijk betalen Klasse A-sites doorgaans binnen twee tot vier jaar terug, Klasse B in vier tot zes jaar, en Klasse C kan hoger zijn dan acht jaar – en dat is precies waarom gelaagdheid van belang is. Niet elke site is de moeite waard om achteraf aan te passen, maar voor de sites die dat wel zijn, is het rendement berekenbaar. Plaats de berekening in de business case en het overtuigt de financiële sector veel beter dan welk technisch argument dan ook, omdat het 'koop een grotere batterij' vertaalt in 'dit is wanneer het geld terugkomt'. View Telecom Backup Power Selection