Когда сигналы 5G проникают в городские высотки и достигают отдаленных сельских районов, мало кто обращает на это внимание. энергетическое ядро за всем этим — система электропитания базовой станции Среди многочисленных проектных решений для таких систем, резервирование мощности электропитания выделяется как краеугольный камень обеспечения надежной связи.

В условиях значительного роста энергопотребления базовых станций 5G и постоянного расширения сценариев обслуживания резервные мощности электропитания перестали быть просто желательным элементом. — Это ключевой фактор, определяющий, сможет ли базовая станция работать непрерывно и надежно.

Что такое резервирование мощности?

Резервирование мощности означает проектирование системы электроснабжения базовой станции с выходной мощностью, значительно превышающей максимально ожидаемую нагрузку. Оно также включает резервные модули питания для обеспечения стабильной работы в случае отказа основного модуля или резкого увеличения нагрузки.

Представьте, что вы установили в своем доме главный выключатель, который превышает суточную потребность в электроэнергии. Даже если одновременно работает несколько мощных электроприборов, система продолжает работать, не отключаясь. Для базовых станций это означает следующее: дополнительная вместимость Предотвращает простои оборудования и перебои в работе, вызванные недостатком электроэнергии.

Почему избыточность важна в эпоху 5G

В сетях 4G потребление энергии на одном объекте обычно составляло от 300 Вт. – Мощность 500 Вт делает резервирование менее критичным. Однако 5G изменил ситуацию:

Потребление на одном объекте часто достигает 1000 единиц. – 2000 Вт.

Пиковые нагрузки для станций, оснащенных технологией Massive MIMO, могут превышать 3000 Вт.

Полевые данные операторов показывают, что нерезервированные базовые станции 5G испытывали более 12 кратковременных сбоев в год во время пиковых нагрузок, каждый из которых длился 1 час. – 3 секунды — достаточно, чтобы прервать тысячи звонков и соединений передачи данных. В отличие от этого, станции с показателем 1,5 × Система резервирования электропитания не зафиксировала ни одного сбоя, связанного с электроснабжением, а количество жалоб пользователей сократилось на 92%.

Резервирование защищает от колебаний нагрузки и модернизации.

Потребность базовых станций в электроэнергии крайне динамична:

В периоды низкой нагрузки (раннее утро, поздний вечер) потребление электроэнергии может составлять всего 40% от пиковой мощности.

В часы пик потребление может резко возрасти.

Без резервирования внезапные скачки нагрузки — например, сбои в работе близлежащих станций или массовый доступ пользователей. — Это может привести к перегрузке системы. В одном из крупных городов во время пиковой нагрузки вышла из строя нерезервированная станция, что вызвало 3 часа простоя и затронуло три соседние станции, в результате чего прямые убытки превысили 15 000 долларов.

Кроме того, модернизация базовых станций подчеркивает важность резервирования. Многие станции начинают с минимального оборудования и постепенно добавляют несущие или вычислительные мощности. Без заранее спланированного резервирования модернизация требует замены всей системы электропитания, что приводит к простоям и высоким затратам. Однако станции с 30% дополнительной мощностью могут интегрировать новое оборудование менее чем за час, что значительно экономит время и деньги.

Основные стратегии резервирования

1. Избыточность модулей N+X

Наиболее распространенное решение.

N = количество модулей, необходимых для текущей нагрузки

X = количество резервных модулей (X) ≥ 1)

Пример: Станция с пиковой нагрузкой 2000 Вт, использующая модули мощностью 500 Вт:

N = 4 модуля для пиковой нагрузки

Конфигурация N+1 добавляет один резервный модуль, общая мощность = 2500 Вт.

В случае отказа одного из модулей резервный модуль активируется в течение миллисекунд, обеспечивая непрерывное электропитание. Преимуществами являются гибкость, возможность «горячей» замены модулей и минимальное влияние на техническое обслуживание.

2. Завышенная номинальная мощность

Данная стратегия предполагает использование энергосистемы, мощность которой значительно превышает текущий спрос.

Пример: Станция мощностью 1500 Вт с энергосистемой мощностью 3000 Вт (100% резервирование).

Плюсы: Поддерживает долгосрочные обновления (5) – 8 лет) и сценарии экстремальных нагрузок

Это характерно для критически важных станций, расположенных вблизи высокоскоростных железных дорог или центров управления чрезвычайными ситуациями.

Избыточность в экстремальных условиях

Экстремальные температуры могут влиять на выходную мощность:

Холодный климат: при температуре -20°C выходная мощность модуля может снизиться на 30%. ° С

Жаркий климат: Дополнительная мощность способствует охлаждению, предотвращая перегрев.

Резервирование обеспечивает стабильную работу в суровых условиях окружающей среды, продлевая срок службы оборудования и повышая надежность связи.

Долгосрочная ценность избыточной конструкции

Резервирование электропитания не влечет за собой дополнительных затрат. — Это инвестиция:

Снижает ежегодные затраты на устранение неисправностей до 70%.

Увеличивает срок службы оборудования на 3 – 5 лет

Подготавливает сети к 6G и будущим приложениям с высоким спросом.

От повседневных видеозвонков до экстренной связи во время стихийных бедствий, резервные мощности незаметно гарантируют надежность сетей 5G. В цифровой экономике, все больше зависящей от коммуникаций, резервирование перестало быть просто желательным. — Это основное требование для каждой базовой станции.

Заключение:

Резервирование мощности электропитания — это невидимая основа надежной работы базовых станций. Разрабатывая системы с дополнительной мощностью и резервными модулями, операторы обеспечивают стабильное и непрерывное обслуживание, защищают от колебаний окружающей среды и нагрузки, а также обеспечивают перспективность своих сетей для будущих поколений технологий.