Économie d'énergie des réseaux (NES)

Économie d'énergie des réseaux (NES)

Optimisation de la consommation de puissance RAN

Efficacité énergétique pour les réseaux mobiles

L'optimisation des coûts et les engagements net zéro ont fait de l'efficacité énergétique une priorité stratégique pour les opérateurs de réseaux mobiles. Dans une enquête GSMA Intelligence de 2023, les opérateurs ont classé la durabilité comme le secteur le plus important de la transformation réseau.

En moyenne, la consommation d'énergie représente 20-40% des dépenses opérationnelles (OpEx) pour les opérateurs de réseaux mobiles, malgré des améliorations continues de l'efficacité. L'optimisation des coûts est un problème urgent dans le contexte de faible croissance des revenus des télécommunications, en particulier avec la pression constante exercée par les nouvelles technologies 5G sur les dépenses en capital du réseau (CapEx). La suppression de 5-10% des coûts opérationnels liés à l'énergie OpEx améliorerait la trésorerie de 2-3 points de pourcentage ‒ même sans changement en termes de croissance des revenus. La durabilité est également une priorité élevée pour les clients, 30-60% des clients en télécommunications réclamant qu'ils paieraient une prime pour des tarifs mobiles neutres en carbone.

Le réseau d'accès radio (RAN) représente la majorité de l'énergie consommée par un système typique de télécommunications mobiles, et les unités radio (O-RU) sont le facteur la plus significatif dans la consommation de puissance totale. La consommation d'énergie RAN inclut l'utilisation d'énergie BTS, Node B, eNodeB et gNodeB, ainsi que l'énergie utilisée par les infrastructures associées telles que l'air conditionné, les inverseurs et les rectificateurs. Elle inclut également l'énergie utilisée par les répéteurs et toute la consommation d'énergie associée au transport de retour (backhaul).

Consommation de puissance du réseau séparée par domaine
Consommation de puissance du réseau séparée par domaine

Efficacité énergétique pour les unités radio O-RAN

L'Open RAN (O-RAN) est une approche de transformation vers des réseaux de télécommunications qui milite pour :

  • La désagrégation des composants matériels et logiciels
  • L'adoption d'interfaces ouvertes
  • L'utilisation de la virtualisation et d'architectures natives cloud.

L'O-RAN casse les silos propriétaires traditionnels et promeut l'interopérabilité entre les équipements de différents vendeurs. Cela permet une innovation, une flexibilité et une efficacité accrues dans le déploiement et la gestion des services réseau.

Les écarts technologiques entre le traditionnel RAN et l'O-RAN se réduisent. Certains éléments O-RAN, tels que les unités radio macro non complexes (RU) et les plateformes cloud, sont prêtes pour des déploiements à large échelle.

La transmission des données 5G est beaucoup plus efficace que celle de la 4G, mais la consommation d'énergie devrait augmenter de manière spectaculaire à mesure que les réseaux cellulaires commenceront à prendre en charge des débits de données supérieurs. Les unités radio O-RAN (O-RU) comptent pour 60-80% de la consommation d'énergie totale d'un réseau mobile 5G. Ainsi, l'efficacité énergétique O-RU est une priorité élevée pour les opérateurs réseaux. L'objectif global est pour les réseaux O-RAN d'être très efficace énergétiquement sans sacrifier les concepts O-RAN tels que la désagrégation et la généralisation du cloud.

Vos défis en termes d'économies d'énergie de réseau

Chaque nouvelle génération de technologie cellulaire est plus efficace que la précédente. Depuis la 2G, l'efficacité énergétique a considérablement été améliorée, grâce à de nouvelles techniques de modulation qui améliorent la qualité du signal émis tout en utilisant moins d'énergie par bit. Les 4G et 5G sont au moins cinq fois plus efficace énergétiquement que la 3G, et la 5G à sorties multiples entrées multiples massives (M-MIMO) est au moins trois fois plus efficace énergétiquement que la 4G M-MIMO. Sans efforts d'atténuation, cependant, la consommation d'énergie devrait encore s'envolée car les réseaux cellulaires sont devenus plus denses afin de prendre en charge les débits de données plus élevés réclamés par les utilisateurs.

La densification de réseau signifie le déploiement de nombreuses petites stations de base (ou gNB dans la 5G) afin d'augmenter la capacité du réseau en réutilisant efficacement les fréquences. La M MIMO tire profit des larges faisceaux d'antennes pour créer des faisceaux spatiaux étroits et simultanément desservir plusieurs utilisateurs avec les mêmes ressources temps / fréquence. Un débit utilisateur supérieur équivaut à une consommation de puissance accrue :

  • De nouvelles stations de base et gNBs contribuent à la consommation de puissance.
  • Les stations de base peuvent être équipées avec de larges faisceaux d'antennes, et chacun de ces éléments d'antenne nécessite un matériel consommant de l'énergie.

D'un point de vue test et mesure, les principaux défis sont :

  • La surveillance de la tension, du courant et de la puissance simultanément avec la qualité RF (performance) dans différentes conditions de charge du trafic
  • La surveillance dynamique en temps réel
  • L'isolement des éléments de sous-réseau sous le niveau des puces
  • La caractérisation virtualisée RAN (vRAN)

Solutions haute performance pour l'économie d'énergie de réseau

Une alimentation est la solution la plus économique pour la mesure des consommations d'énergie RU et O RU. Elle fournit également une précision et une résolution de mesure élevées sur des périodes de temps plus longues.

La série d'alimentations R&S®NGP de Rohde & Schwarz fournit une sortie stable au dispositif sous test (DUT). La R&S®NGP mesure précisément la consommation de puissance globale avec des résolutions temporelles de 8 ms.

Une autre option serait d'utiliser un oscilloscope avec des sondes de courant et de tension. Pour cela, nous proposons :

  • Oscilloscope R&S®RTO6 : le meilleur outil pour la corrélation des dynamiques de consommation de puissance avec les changements dans le signal RF émis
  • Oscilloscope MXO4 : idéal pour la surveillance des mesures de puissances dynamiques même à des changements de charge rapides

Les deux instruments s'allient parfaitement avec la sonde de courant R&S®RT ZC31 et la sonde différentielle haute tension R&S®RT ZHD07. Selon votre application, vous pouvez également vouloir prendre en compte la sonde de puissance à dynamique élevée R&S®RT ZVC, qui est idéale pour le débogage de la consommation de puissance de composants individuels O RU.

Nous collaborons également avec VIAVI Solutions afin de développer une solution de test entièrement automatisée pour vérifier l'efficacité énergétique O-RU. Cette configuration inclut l'oscilloscope R&S®RTO6 et une alimentation R&S®NGP avec toutes les sondes nécessaires. La configuration entière est contrôlée et automatisée clé en main par l'application de gestion de test O-RU (O-RU TMA) de VIAVI, qui exécute des scripts de test d'efficacité énergétique définis par la spécification de test O-RAN ALLIANCE Fronthaul Working Group Conformance (O-RAN.WG4.CONF.), des cas de test définis par l'ETSI (ES 202 706-1) ou des scripts de test spécifiques.

L'oscilloscope R&S®RTO6

Débogage rapide des bandes passantes jusqu'à 6 GHz et mesures de puissance avec déclenchement d'événement

Informations produits

Oscilloscope MXO4

Le taux de rafraîchissement temps réel le plus rapide au monde avec une résolution élevée pour des mesures de puissance précises

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Série d'alimentations R&S®NGP800

Sortie stable pour l'alimentation (O-)RU avec une connexion série / parallèle pour tension / courant élevés

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logiciel explorateur de signaux vectoriels R&S®VSE (vector signal explorer)

Logiciel pour l'oscilloscope R&S®RTO6 utilisé pour l'analyse de la qualité RF des données émises

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Générateur de signaux vectoriels R&S®SMM100A

Excellentes caractéristiques RF sur la gamme de fréquence entière avec prise en charge de cas de test O-RAN

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Analyseur de spectre et signaux R&S®FSVA3000

Bande passante la plus large de sa catégorie et excellente performance RF et utilisabilité

Informations produits

Avantages de nos solutions d'économie d'énergie de réseau

Les solutions Rohde & Schwarz proposent des capacités complètes pour la mesure de la consommation de puissance RU et O-RU. Notre configuration entièrement automatisée avec VIAVI Solutions prend en charge les spécifications des cas de test de conformité prédéfinies de l'O-RAN ALLIANCE Fronthaul Working Group (O-RAN.WG4.CONF.) et ETSI ES 202 706-1 V1.6.1 (2021-01).

Les autres avantages incluent :

  • Pratique : vraie solution à point unique de contrôle (SPOC) qui prend en charge la R&D et le test de conformité O-RU
  • Entièrement automatisée : réduit les coûts opérationnels
  • Évolutive de la R&D au test de conformité : conformité aux normes industrielles et gouvernementales
  • Support client : ressources et support technique mondial excellents

Vous voulez discuter de vos cas de test spécifiques avec nos experts ?

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Vidéo : Test de l'efficacité énergétique O-RU

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Carte d'application : Vérifiez l'efficacité énergétique de vos unités radio O-RAN

Les unités radio O-RAN (O-RU) contribuent significativement à la consommation de puissance élevée des réseaux 5G. Rendre les O-RU efficaces énergétiquement sans sacrifier les innovations O-RAN est notre priorité.

Plus d'information

Poster : Topologie réseau Open RAN

Téléchargez ce poster pour un aperçu de l'architecture RAN désagrégée O-RAN, les options LLS (lower layer split) et l'interface O-RAN.

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