Снижение энергопотребления сетей

Снижение энергопотребления сетей

Оптимизация энергопотребления сетей радиодоступа

Энергоэффективность сетей мобильной связи

Оптимизация расходов и меры по достижению углеродной нейтральности превратили энергоэффективность в стратегический приоритет для операторов сетей мобильной связи. Согласно опросу GSMA Intelligence за 2023 год, операторы рассматривают экологическую устойчивость как наиболее важный аспект в процессе трансформации сетей.

В среднем на энергопотребление приходятся 20–40% операционных затрат (OpEx) операторов сетей мобильной связи — и это несмотря на непрерывные меры по повышению эффективности. Оптимизация расходов является насущной задачей в условиях низкого роста дохода в сегменте телекоммуникаций, особенно ввиду постоянного давления новых версий 5G на капитальные затраты операторов сетей (CapEx). Снижение операционных затрат на энергопотребление на 5–10% может помочь стимулировать движение денежных средств на 2–3 процентных пункта даже при отсутствии роста дохода. Экологическая устойчивость также важна для потребителей: 30–60% потребителей в сегменте телекоммуникаций утверждают, что они готовы платить больше за тарифы мобильной связи с нулевым балансом выбросов углерода.

Сеть радиодоступа (RAN) отвечает за наибольшую долю энергии, потребляемой в типичной сети мобильной связи, а базовые станции O-RAN (O-RU) являются самым существенным фактором в энергопотреблении. Энергопотребление сети радиодоступа включает в себя энергию, потребляемую базовыми станциями NodeB, eNodeB и gNodeB, а также соответствующими элементами инфраструктуры (системы кондиционирования воздуха, инверторы, выпрямители и т. п.). Оно также включает в себя энергию, потребляемую ретрансляторами и компонентами транспортной сети.

Распределение энергопотребления в сети
Распределение энергопотребления в сети

Энергоэффективность базовых станций O-RAN

Open RAN (O-RAN) представляет собой концепцию трансформации сетей связи на основе следующих принципов:

  • Дезагрегация аппаратных и программных компонентов
  • Внедрение открытых интерфейсов
  • Применение виртуализации и облачных архитектур.

O-RAN разбивает традиционные закрытые хранилища различных производителей и способствует повышению функциональной совместимости между оборудованием различных производителей. Это существенно повышает инновационный характер, гибкость и эффективность при развертывании сетей и управлении сетевыми сервисами.

Технологические пробелы между традиционными сетями радиодоступа и O-RAN заполняются. Некоторые элементы O-RAN, такие как некомплексные базовые станции макроуровня и облачные платформы, готовы к крупномасштабному развертыванию сетей.

Передача данных в сетях 5G выполняется значительно более эффективно, чем в сетях 4G. Однако поддержка высоких скоростей передачи данных в сотовых сетях влечет за собой существенный рост энергопотребления. Базовые станции O-RAN потребляют 60–80% от общей энергии в сетях мобильной связи 5G. Энергоэффективность базовых станций O-RAN имеет первостепенное значение для операторов сетей. Общая цель состоит в обеспечении высокой энергоэффективности сетей O-RAN без отказа от таких ключевых принципов, как применение облачных архитектур и дезагрегация.

Задачи по снижению энергопотребления сетей

Каждое новое поколение сотовых сетей знаменует собой повышение эффективности по сравнению с предыдущим поколением. За годы, прошедшие с момента внедрения сетей 2G, удалось существенно повысить энергоэффективность за счет применения новых алгоритмов модуляции, которые улучшают качество передачи сигнала и снижают потребление энергии на бит. Стандарты 4G и 5G по своей энергоэффективности как минимум в пять раз превосходят стандарт 3G, а применяемая в сетях 5G технология M-MIMO (массивный множественный вход – множественный выход) как минимум в три раза энергетически более эффективна, чем технология M-MIMO в сетях 4G. Несмотря на это, если не принимать меры по снижению, по-прежнему ожидается стремительный рост энергопотребления, поскольку сотовые сети становятся всё плотнее, чтобы обеспечивать всё более высокие скорости передачи данных, ожидаемые пользователями.

Для уплотнения сетей требуется развертывание большого числа малых базовых станций (или gNB в 5G), которые повышают пропускную способность сетей за счет эффективного повторного использования частот. В технологии M-MIMO с помощью крупных антенных решеток создаются узкие пространственные лучи для одновременного обслуживания нескольких пользователей с применением одинаковых частотно-временных ресурсов. Повышение пропускной способности означает повышение энергопотребления:

  • Новые базовые станции и gNB повышают энергопотребление.
  • Базовые станции могут оснащаться крупными антенными решетками, для каждой из которых требуется потребляющее энергию аппаратное обеспечение.

Главные задачи с точки зрения контрольно-измерительного оборудования:

  • Одновременный мониторинг напряжения, тока и мощности с ВЧ-качеством (рабочие характеристики) в условиях различных нагрузок сети
  • Динамический мониторинг в реальном масштабе времени
  • Разбиение сети на отдельные элементы вплоть до уровня чипсета
  • Определение характеристик виртуальных сетей радиодоступа (vRAN)

Высокоэффективные решения для снижения энергопотребления сетей

Источник питания представляет собой наиболее экономичное решение для измерения энергопотребления базовых станций. Он также обеспечивает высокое разрешение и точность измерений в течение длительных временных интервалов.

Источники питания серии R&S®NGP от Rohde & Schwarz обеспечивают устойчивую подачу на испытуемое устройство. Приборы R&S®NGP точно измеряют общее энергопотребление с разрешением по времени 8 мс.

В качестве альтернативы можно использовать осциллограф с пробниками напряжения и тока. Для этого мы предлагаем:

  • Осциллограф R&S®RTO6: наилучший прибор для сопоставления динамического энергопотребления с изменениями передаваемого ВЧ-сигнала
  • Осциллограф MXO4: идеально подходит для мониторинга динамических измерений мощности даже в условиях быстрых изменений нагрузки

Оба прибора отлично работают с токовым пробником R&S®RT ZC31 ивысоковольтным дифференциальным пробником R&S®RT ZHD07. В зависимости от вашей конкретной задачи, вам может потребоваться высокодинамичный пробник мощности R&S®RT ZVC, который идеально подходит для отладки энергопотребления отдельных компонентов базовых станций O-RAN.

Совместно с компанией VIAVI Solutions мы разработали полностью автоматизированное испытательное решение для проверки энергоэффективности базовых станций O-RAN. Это решение включает в себя осциллограф R&S®RTO6 и источник питания R&S®NGP со всеми необходимыми пробниками. Для управления этой автоматизированной системой используется приложение VIAVI O-RU Test Manager Application (O-RU TMA), в котором запускаются сценарии испытаний энергоэффективности согласно спецификации O-RAN ALLIANCE Fronthaul Working Group Conformance (O-RAN.WG4.CONF.), тестовые сценарии ETSI (ES 202 706-1) или определяемые пользователем тестовые сценарии.

Осциллограф R&S®RTO6

Быстрая отладка с полосой пропускания до 6 ГГц и измерения мощности с запуском по событиям

Информация о товаре

Осциллограф MXO4

Самая высокая в мире скорость сбора данных в реальном масштабе времени и высокое разрешение для точных измерений мощности

Информация о товаре

Источники питания серии R&S®NGP800

Надежная подача высокого напряжения или тока на базовые станции через последовательное или параллельное соединение

Информация о товаре

ПО векторного анализа сигналов R&S®VSE

Программное обеспечение для осциллографа R&S®RTO6 служит для анализа ВЧ-характеристик передаваемых данных

Информация о товаре

Векторный генератор сигналов R&S®SMM100A

Превосходные ВЧ-характеристики во всем диапазоне частот и поддержка тестовых сценариев O-RAN

Информация о товаре

Анализатор спектра и сигналов R&S®FSVA3000

Самая широкая полоса пропускания в данном классе, превосходные ВЧ-характеристики и удобство эксплуатации

Информация о товаре

Преимущества наших решений по снижению энергопотребления сетей

Решения компании Rohde & Schwarz дают широкие возможности для измерений мощности традиционных базовых станций и базовых станций O-RAN. Наша полностью автоматизированная система, разработанная совместно с VIAVI Solutions, поддерживает тестовые сценарии согласно спецификации O-RAN ALLIANCE Fronthaul Working Group Conformance (O-RAN.WG4.CONF.) и тестовые сценарии ETSI ES 202 706-1 V1.6.1 (2021-01).

Прочие преимущества:

  • Удобство в использовании: решение с централизованным управлением поддерживает НИОКР и испытания на соответствие стандартам для базовых станций O-RAN
  • Полная автоматизация: снижение операционных затрат
  • Масштабируемость от НИОКР до испытаний на соответствие отраслевым нормативам и государственным стандартам
  • Служба поддержки: превосходная техническая поддержка по всему миру и технические ресурсы

Вы хотите обсудить конкретные тестовые сценарии с нашими экспертами?

Связанные ресурсы в Knowledge+

Видео «Испытания энергоэффективности станций O-RU»

В этом видео вы узнаете о том, как источники питания R&S NGP обеспечивают питание базовой станции, а также ведут мониторинг напряжения и тока по времени.

Смотреть видео

Руководство по применению «Проверка энергоэффективности базовых станций O-RAN»

Базовые станции O-RAN (O-RU) существенно увеличивают энергопотребление в сетях 5G. В связи с этим очень важно повышать энергоэффективность станций O-RU, не отказываясь при этом от инновационных функций O-RAN.

Больше информации

Постер «Топология сети Open RAN»

Скачайте наш постер, чтобы получить обзор архитектуры дезагрегированной сети радиодоступа O-RAN с различными опциями разделения нижнего уровня (LLS) и интерфейса обработанного сигнала O-RAN.

Зарегистрироваться

Подписаться

Подпишитесь на нашу новостную рассылку

Оставайтесь в курсе событий в области беспроводной связи

Запросить информацию

У вас есть вопросы или вам нужна дополнительная информация? Просто заполните эту форму, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Ваш запрос отправлен. Мы свяжемся с вами в ближайшее время.
An error is occurred, please try it again later.