От 4G к 5G: достаточно ли существующей резервной мощности?

Статья

27 сентября 2023 г.

AAU 5G потребляют гораздо больше, чем RRU 4G, поэтому четырехчасовое резервное копирование, предназначенное для 4G, может обеспечить всего девяносто минут на площадке 5G. В этой статье дается правильный расчет времени автономной работы с поправками на температуру и старение, разделяются высокопроизводительные и высокопроизводительные технологические маршруты, а также излагается трехэтапный путь модернизации.

Профиль мощности изменился

Крупномасштабное развертывание 5G в Сингапуре, Малайзии, Таиланде, на Филиппинах, во Вьетнаме и Индонезии было сосредоточено в 2021–2023 годах, а резервные мощности на многих объектах были рассчитаны на эпоху 4G. Проблема структурная. Типичная трехсекторная площадка 4G — модуль базовой полосы плюс три RRU — потребляет примерно от 800 до 1200 Вт. Трехсекторная площадка 5G с блоком основной полосы частот и тремя AAU обычно потребляет от 2000 до 3500 Вт, а пиковая нагрузка еще больше возрастает благодаря массивному формированию луча MIMO и более широкой полосе пропускания. Изменение носит не линейный, а структурный характер: AAU объединяют радио и антенну, усилитель мощности устанавливается на башне, где температурные условия хуже, чем в аппаратной, а потребление тепла возрастает еще больше. В результате одна и та же цепочка батарей, которая обеспечивала работу сайта 4G в течение четырех часов, обеспечивает работу сайта 5G всего от девяноста минут до двух часов — именно на тех сайтах, которые сейчас передают более критический трафик, где сбой обходится дороже, чем в эпоху 4G.

Правильный расчет времени выполнения

Время выполнения — это не показатель, который можно прочитать в таблице данных; это надо рассчитать. Основная формула такова: время работы в часах = полезная емкость аккумулятора в кВтч × глубина разряда × температурная поправка × поправка на старение ÷ средняя нагрузка на объекте в кВт. Четыре вещи обычно идут не так. Во-первых, полезная мощность должна соответствовать фактической скорости разряда, а не десятичасовому номиналу — чем выше скорость, тем ниже поставляемая мощность. Во-вторых, глубина разряда не может составлять 100%; свинцово-кислотные обычно рассчитаны на 60–80%, и при достижении 100% срок службы разрушается. В-третьих, температурная коррекция: при 45°C энергия, которую фактически может отдать батарея, падает ниже ее номинальной мощности, в то время как такое же тепло ускоряет старение — два эффекта суммируются. В-четвертых, коррекция старения: емкость в конце срока службы может составлять только 80% от первоначальной, поэтому резервная копия, рассчитанная на емкость новой батареи, не достигает своей цели в течение третьего года. Если пересчитать все четыре фактора, истинное время работы на многих объектах 5G составляет примерно половину паспортного значения — и это число, против которого следует планировать.

Высокая скорость и высокая емкость: две разные проблемы

Есть два технологических пути увеличения времени работы, они решают разные проблемы, и их смешение приводит к пустой трате денег. В высокоскоростном маршруте используются батареи, способные выдавать большой ток за короткое время — например, серия с высоким напряжением 2 В (GFMHR, от 500 Вт до 2700 Вт, рассчитанная на пятнадцать минут, девятнадцать моделей, расчетный срок службы двенадцать лет). Его ценность заключается в кратковременном сильном токе: там, где нагрузка на объекте составляет 3 кВт, а резервное питание должно длиться менее часа, высокоскоростные элементы отвечают требованиям с меньшим количеством блоков и меньшей занимаемой площадью. В маршруте высокой емкости используются стандартные элементы 2 В (GFM, 200–3 000 Ач, расчетный срок службы пятнадцать лет) или моноблоки с передними клеммами 12 В, а время работы увеличивается за счет емкости; он подходит для сайтов, которым требуется четыре часа и более при относительно стабильной нагрузке. Тест прост: умножьте нагрузку в кВт на заданное количество часов; если результирующая скорость разряда превышает 1C, выберите маршрут с высокой скоростью; если она ниже 0,3C, высокая производительность более экономична. Между тем, любой вариант работает, и сравнение проводится с учетом затрат.

Трехэтапная модернизация

Модернизацию резервного копирования на существующих объектах 4G для 5G можно выполнить в три этапа, а не в рамках одной программы замены. Шаг первый — измерение перед расчетом: установите на объекте регистратор мощности, запишите профиль нагрузки за семь дней, возьмите пиковое и среднее значения и примените приведенную выше формулу, чтобы получить истинное время работы. Уже одно это отсеивает значительную долю сайтов, которые на самом деле все еще адекватны — многие сайты 4G изначально были избыточно обеспечены. Второй шаг — это освобождение перед заменой: на участках с действительно коротким сроком хранения сначала восстановите емкость с низкими затратами, уменьшив глубину разряда с консервативных 50 % до 70 %, где позволяет количество циклов, очистив контактное сопротивление клемм и снизив температуру корпуса. Эти меры часто высвобождают от 20% до 30% эффективной мощности. Шаг третий — расширение измеренного зазора: добавьте параллельную строку, где зазор составляет менее 50 %, и замените строку новым расчетом, где он превышает 50 %. Таким образом, капитальные затраты распределяются на два или три финансовых года, и каждый прирост подтверждается измеренными данными.

Многоуровневое резервное копирование: тратьте там, где это важно

Единственное, чего не следует делать в эпоху 5G, — это предоставлять каждому сайту одинаковое время работы. Вместо этого разместите поместье по уровням. Сгруппируйте объекты по трем классам: класс A охватывает базовые узлы, точки агрегации передачи и объекты, обеспечивающие частные корпоративные линии или средства экстренной связи, рассчитанные на восемь часов или более с удаленным мониторингом и интерфейсом генератора; Класс B охватывает городские макрообъекты и важные транспортные коридоры за четыре часа; Класс C охватывает пригородные, сельские районы и места с низким трафиком за два часа, где цель состоит в том, чтобы выжить до прибытия бригады, а не до восстановления сети. Многоуровневое распределение позволяет охватить большее количество сайтов одним и тем же бюджетом. В условиях Индонезии и Филиппин сокращение резервного копирования класса C с восьми часов до двух освобождает достаточную емкость аккумулятора для удвоения класса A, а доступность сети повышается. Обязательным условием является чистый список объектов с уровнями обслуживания. Никаких технических сложностей нет, но для согласования определений требуются операции, планирование и закупки.

Расчет окупаемости модернизации

Модернизация резервного питания — это первая статья, сокращаемая на заседании бюджета, поскольку в предложении не может быть указана рентабельность. Доходность можно рассчитать, причем напрямую. Существует три потока выгод. Во-первых, потери от предотвращенных простоев, равные сокращению количества простоев × потери на каждый сбой, где потери на каждый сбой можно оценить как затронутые абоненты × продолжительность × компенсация за единицу времени — цифра, уже записанная в соответствии с соглашением об уровне обслуживания, а не предположение. Во-вторых, удалось избежать затрат на замену батарей за счет разницы в количестве замен за восемь лет, каждый из которых включает цену батареи, транспортировку, рабочую силу и утилизацию. В-третьих, затраты на предотвращение посещения объекта, определяемые как разница в частоте проверок × стоимость посещения. Что касается затрат, то это капитальная модернизация и дополнительное ежегодное обслуживание. Приведите три потока выгод к общему году по одной ставке и сравните с инвестициями, чтобы получить окупаемость. На практике сайты класса A обычно окупаются за два-четыре года, класса B — от четырех до шести, а класса C могут превышать восемь лет — именно поэтому многоуровневое распределение имеет значение. Не каждый объект стоит модернизировать, но отдача от тех, которые есть, можно рассчитать. Поместите расчет в экономическое обоснование, и он убедит финансистов гораздо лучше, чем любой технический аргумент, потому что он переводит фразу «купите батарею побольше» в «это когда деньги вернутся». View Telecom Backup Power Selection