Soluciones de ahorro energético para redes

Eficiencia energética para unidades de radio O-RAN

Las redes abiertas de acceso radioeléctrico (Open RAN u O-RAN) constituyen un planteamiento transformador de las redes de telecomunicaciones que propone los siguientes puntos:

• desagregación de los componentes de hardware y software
• adopción de interfaces abiertas
• uso de virtualización y arquitecturas nativas en el nube

Las O-RAN se alejan del enfoque tradicional de los silos propietarios e impulsan la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. Esto promueve a su vez una mayor innovación, flexibilidad y eficiencia en el despliegue y la gestión de servicios de red.

Las brechas tecnológicas entre las RAN tradicionales y las O-RAN se están cerrando. Algunos elementos de las O-RAN, como las macrounidades de radio (RU) no complejas y plataformas en la nube, están listos para la aplicación en despliegues a gran escala.

La transmisión de datos en 5G es mucho más eficiente que en 4G, pero es de esperar que el consumo energético aumente de forma radical en la medida en que las redes móviles vayan aumentando las velocidades de datos. Las unidades de radio de O-RAN (O-RU) representan del 60 al 80 % del consumo de energía total de una red de telefonía móvil 5G. Por consiguiente, la eficiencia energética de las O-RU figura entre las máximas prioridades de los operadores de redes. El objetivo primordial consiste en lograr que las redes O-RAN alcancen una alta eficiencia energética sin que ello obstaculice los conceptos que proponen estas redes, como la implementación en la nube y la desagregación.

Desafíos del ahorro energético en su red

Cada nueva generación de la tecnología móvil supera en eficiencia a la anterior. Desde 2G, la eficiencia energética ha aumentado considerablemente gracias a nuevos métodos de modulación, que mejoran la calidad de la señal transmitida empleando menos energía por bit. 4G y 5G tienen una eficiencia energética como mínimo cinco veces mejor que 3G, y la tecnología M-MIMO (entrada múltiple/salida múltiple masiva) de 5G es como mínimo tres veces más eficiente que M-MIMO en 4G. No obstante, si no se adoptan medidas para frenarlo, es probable que el consumo energético se dispare dada la creciente densidad de las redes móviles para poder ofrecer las velocidades de transmisión de datos cada vez más rápidas que demandan los usuarios.

Por densificación de la red se entiende el despliegue de muchas estaciones base pequeñas (o gNB en 5G) para aumentar la capacidad de la red mediante la reutilización eficiente de frecuencias. M MIMO cuenta con la ventaja de utilizar grandes redes de antenas para crear haces espaciales estrechos y atender simultáneamente a muchos usuarios con los mismos recursos de frecuencia temporal. Un caudal de datos más alto de los usuarios equivale a un mayor consumo de energía:

• las nuevas estaciones base y gNB elevan el consumo de energía,
• las estaciones base se pueden equipar con grandes redes de antenas, y cada uno de estos elementos de antena necesita hardware, que también consume energía.

Desde la perspectiva de test y medida, los principales desafíos son:

• controlar la tensión, la corriente y la potencia de forma simultánea a la calidad de RF (rendimiento) con diferentes condiciones de carga de tráfico
• realizar una monitorización dinámica en tiempo real
• separar subelementos de la red hasta el nivel de chipset
• caracterizar RAN virtualizadas (vRAN)

Soluciones de alto rendimiento para el ahorro energético en las redes

Una fuente de alimentación es la solución más económica para medir el consumo de energía de las RU y O-RU. Esta aporta una alta resolución y precisión de medida durante periodos de tiempo más prolongados.

Las fuentes de alimentación R&S®NGP de Rohde & Schwarz proporcionan una salida estable al dispositivo bajo prueba (DUT). La R&S®NGP mide con precisión el consumo de energía total con resoluciones de tiempo de 8 ms.

Otra opción consiste en utilizar un osciloscopio con sondas de corriente y de tensión. Para este fin nuestra oferta incluye:

• Osciloscopio R&S®RTO6: la mejor herramienta para correlacionar dinámicas de consumo de energía con cambios en la señal de radiofrecuencia transmitida
• Osciloscopio MXO4: ideal para adquirir medidas de potencia dinámicas incluso con cambios de carga rápidos

Ambos instrumentos se complementan a la perfección con la sonda de corriente R&S®RT ZC31 y la sonda diferencial de alta tensión R&S®RT ZHD07. Dependiendo de la aplicación, también se puede optar por la sonda de potencia altamente dinámica R&S®RT ZVC, ideal para la depuración del consumo de energía de componentes individuales de O RU.

En cooperación con VIAVI Solutions hemos desarrollado además una solución de test totalmente automática para verificar la eficiencia energética de las O-RU. Esta configuración incluye el osciloscopio R&S®RTO6 y una fuente de alimentación R&S®NGP con todas las sondas necesarias. Todo el sistema de medida cuenta con control y automatización llave en mano mediante la aplicación O-RU Test Manager (O-RU TMA) de VIAVI, que ejecuta los scripts de prueba de eficiencia energética definidos en la especificación de test de conformidad del grupo de trabajo para el fronthaul de la O-RAN ALLIANCE (O-RAN.WG4.CONF.), casos de prueba definidos por ETSI (ES 202 706-1) o scripts de prueba específicos del usuario.