Kiedy sygnały 5G przenikają do miejskich wieżowców i docierają do odległych obszarów wiejskich, niewiele osób zwraca uwagę na „ rdzeń energetyczny za tym wszystkim — system zasilania stacji bazowej Spośród wielu kwestii branych pod uwagę przy projektowaniu tych systemów, redundancja mocy wyróżnia się jako kamień węgielny zapewniający niezawodną komunikację.

W obliczu znacznego wzrostu zużycia energii przez stacje bazowe 5G i ciągłego rozszerzania się scenariuszy usług, nadmiarowa moc nie jest już opcjonalna — jest to kluczowy czynnik decydujący o tym, czy stacja bazowa może działać nieprzerwanie i niezawodnie.

Czym jest redundancja pojemności energetycznej?

Redundancja mocy oznacza zaprojektowanie systemu zasilania stacji bazowej o mocy wyjściowej znacznie wyższej niż maksymalne oczekiwane obciążenie. Obejmuje ona również moduły zasilania rezerwowego, zapewniające stabilną pracę w przypadku awarii modułu głównego lub skoków zapotrzebowania na moc.

Wyobraź sobie, że instalujesz w domu główny wyłącznik, który przekracza dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną. Nawet jeśli jednocześnie pracuje wiele urządzeń o dużej mocy, system działa bez zakłóceń. W przypadku stacji bazowych to… dodatkowa pojemność zapobiega przestojom sprzętu i przerwom w świadczeniu usług spowodowanym niedostatecznym zasilaniem.

Dlaczego redundancja ma znaczenie w erze 5G

W sieciach 4G pobór mocy w pojedynczej lokalizacji zwykle wynosił od 300 – 500 W, dzięki czemu redundancja nie jest już tak istotna. Jednak 5G zmieniło sytuację:

Zużycie w jednym miejscu często sięga 1000 – 2000W.

Obciążenie szczytowe stacji wyposażonych w technologię Massive MIMO może przekraczać 3000 W.

Dane terenowe od operatorów pokazują, że stacje bazowe 5G, które nie są redundantne, doświadczały ponad 12 krótkich przerw w ciągu roku w okresach szczytowych, z których każda trwała 1 godzinę. – 3 sekundy — wystarczająco, aby przerwać tysiące połączeń i transmisji danych. Dla porównania, stacje z 1,5 × redundancja zasilania nie odnotowała żadnych awarii związanych z zasilaniem, a liczba skarg użytkowników spadła o 92%.

Nadmiarowość chroni przed wahaniami obciążenia i aktualizacjami

Zapotrzebowanie stacji bazowych na moc jest bardzo dynamiczne:

W okresach niskiego zapotrzebowania (wczesnym rankiem, późnym wieczorem) zużycie energii może wynieść jedynie 40% szczytowej mocy.

W godzinach szczytu zużycie może gwałtownie wzrosnąć.

Bez redundancji nagłe skoki obciążenia — takich jak awarie pobliskich stacji lub masowy dostęp użytkowników — może przeciążyć system. W jednym z centrów miejskich, w szczycie sezonu, awaria stacji nieredundantnej spowodowała 3 godziny przestoju i wpłynęła na trzy sąsiednie stacje, powodując straty bezpośrednie rzędu ponad 15 000 dolarów.

Ponadto modernizacje stacji bazowych podkreślają wagę redundancji. Wiele stacji zaczyna od minimalnego sprzętu i stopniowo dodaje operatorów lub możliwości przetwarzania brzegowego. Bez zaplanowanej redundancji modernizacje wymagają wymiany całego systemu zasilania, co powoduje przestoje i wysokie koszty. Stacje o 30% większej mocy mogą jednak zintegrować nowy sprzęt w niecałą godzinę, oszczędzając znaczną ilość czasu i pieniędzy.

Główne strategie redundancji

1. Nadmiarowość modułów N+X

Najczęściej stosowane rozwiązanie.

N = liczba modułów wymagana do obciążenia prądem

X = liczba modułów zapasowych (X ≥ 1)

Przykład: Stacja o obciążeniu szczytowym 2000 W wykorzystująca moduły 500 W:

N = 4 moduły dla obciążenia szczytowego

Konfiguracja N+1 dodaje jeden moduł zapasowy, całkowita pojemność = 2500 W

W przypadku awarii modułu, system zapasowy aktywuje się w ciągu milisekund, zapewniając ciągłość zasilania. Zalety to elastyczność, możliwość wymiany modułów podczas pracy oraz minimalne wymagania konserwacyjne.

2. Nadmierna moc znamionowa

Strategia ta opiera się na wykorzystaniu systemu elektroenergetycznego o parametrach znacznie przewyższających bieżące zapotrzebowanie.

Przykład: Stacja 1500 W z systemem zasilania 3000 W (100% redundancja)

Zalety: Obsługuje długoterminowe aktualizacje (5 – 8 lat) i ekstremalnych scenariuszy obciążenia

Typowe dla stacji krytycznych w pobliżu kolei dużych prędkości lub centrów dowodzenia kryzysowego

Nadmiarowość w ekstremalnych środowiskach

Skrajne temperatury mogą mieć wpływ na moc wyjściową:

Zimny klimat: wydajność modułu może spaść o 30% przy temperaturze -20°C ° C

Gorący klimat: Dodatkowa pojemność wspomaga chłodzenie, zapobiegając przegrzaniu

Nadmiarowość zapewnia stabilną pracę w trudnych warunkach środowiskowych, wydłużając żywotność sprzętu i zwiększając niezawodność komunikacji.

Długoterminowa wartość redundantnego projektu

Nadmiarowość zasilania nie jest dodatkowym kosztem — to jest inwestycja:

Zmniejsza roczne koszty obsługi usterek nawet o 70%

Wydłuża żywotność sprzętu o 3 – 5 lat

Przygotowuje sieci do 6G i przyszłych aplikacji o wysokim zapotrzebowaniu

Od codziennych rozmów wideo po komunikację alarmową w sytuacjach kryzysowych, redundantna moc zasilania dyskretnie gwarantuje niezawodność sieci 5G. W cyfrowej gospodarce, coraz bardziej uzależnionej od komunikacji, redundancja nie jest już opcjonalna. — jest to podstawowy wymóg każdej stacji bazowej.

Wniosek:

Nadmiarowość mocy stanowi niewidzialny fundament niezawodnego działania stacji bazowej. Projektując systemy z dodatkową pojemnością i modułami zapasowymi, operatorzy zapewniają stabilną i ciągłą obsługę, zabezpieczają się przed wahaniami środowiskowymi i obciążenia oraz przygotowują swoje sieci na przyszłe generacje technologii.