Economia de energia das redes (NES)

Eficiência energética para unidades de rádio O-RAN

A rede de acesso por rádio aberta (O-RAN)é uma abordagem transformadora para redes de telecomunicações que defende:

• Desagregaçãode componentes de software e hardware
• Adoção de interfaces abertas
• Uso de virtualização e arquiteturas nativas da nuvem.

A O-RAN rompe os silos privados tradicionais e promove a interoperabilidadeentre equipamentos de diferentes fornecedores. Isso permite maior inovação, flexibilidade e eficiência na implementação e no gerenciamento de serviços de rede.

As lacunas tecnológicas entre a RAN tradicional e a O-RAN estão diminuindo. Alguns elementos da O-RAN, como unidades de rádio macro não complexas (RU)e plataformas na nuvem, estão prontos para implementações em grande escala.

A transmissão de dados 5G é muito mais eficiente do que a 4G, mas espera-se que o consumo de energia aumente drasticamente à medida que as redes celulares comecem a oferecer suporte a taxas de transferência de dados mais altas. As unidades de rádio O-RAN (O-RU)representam de 60 a 80% do consumo total de energia de uma rede móvel 5G. Por isso, a eficiência energética das O-RUs é uma alta prioridade para as operadoras de redes. O objetivo geral é que as redes O-RAN obtenham um alta eficiência energéticasem sacrificar os conceitos de O-RAN, como a nuvem e a desagregação.

Seus desafios para a economia de energia das redes

Cada nova geração de tecnologia celular é mais eficiente do que a anterior. Desde o 2G, a eficiência energética melhorou consideravelmente - graças às novas técnicas de modulação que melhoram a qualidade do sinal transmitido e usam menos energia por bit. O 4G e o 5G são pelo menos cinco vezes mais eficientes em termos de energia do que o 3G, e o 5G Massivo de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (M-MIMO)é pelo menos três vezes mais eficiente em termos de energia do que o M-MIMO 4G. No entanto, sem os esforços de mitigação, espera-se que o consumo de energia ainda aumente de forma drasticamente já que as redes celulares estão ficando mais densas para oferecer suporte às taxas de transferência de dados cada vez mais altasexigida pelos usuários.

Densificação da redesignifica a instalação de muitas estações rádio-base pequenas(ou gNB em 5G) para aumentar a capacidade da rede ao realizar com eficiência a reutilização de frequências. O M-MIMO aproveita grandes conjuntos de antenas para criar feixes espacialmente estreitos e atender simultaneamente a vários usuários com os mesmos recursos de tempo-frequência. Uma maior taxa de transferência para o usuário equivale a um maior consumo de energia:

• Novas estações rádio-base e gNBs contribuem para o consumo de energia.
• Essas estações podem ser equipadas com grandes conjuntos de antenas, e cada um desses elementos de antena requer um hardware que consome energia.

Do ponto de vista de testes e medições, os principais desafios são:

• Monitoramento da tensão, corrente e potência simultaneamente com qualidade (desempenho) de RF sob diferentes condições de carga de tráfego
• Monitoramento dinâmico em tempo real
• Isolamento dos subelementos da rede até o nível do chipset
• Caracterização da RAN virtualizada (vRAN)

Soluções de alto desempenho para economia de energia da rede

Uma fonte de alimentaçãoé a solução mais econômica para medir o consumo de energia da RU e O-RU. Ela também oferece alta resolução e precisão de medição em períodos de tempo mais longos.

As séries de fonte de alimentação R&S®NGPe R&S®NGTda Rohde & Schwarz fornece uma saída estável para o dispositivo em teste. A R&S®NGP e a R&S®NGT medem com precisão o consumo geral de energia com resoluções de tempo de 8 ms e 10 ms, respectivamente.

Outra opção é usar um osciloscópio com pontas de prova de corrente e tensão. Para isso, nós oferecemos:

• Osciloscópio R&S®RTO6: a melhor ferramenta para correlacionar a dinâmica do consumo de energiaàs alterações no sinal de RF transmitido
• Osciloscópio MXO4: ideal para monitorar medições de potência dinâmicasmesmo em mudanças rápidas de carga

Ambos os instrumentos combinam perfeitamente com a ponta de prova R&S®RT ZC31e a ponta de prova diferencial de alta tensão R&S®RT ZHD07. Dependendo da sua aplicação, você também pode considerar a ponta de prova de alta potência dinâmica R&S®RT ZVC, que é ideal para depurar o consumo de energia de componentes individuais da O-RU.

Também fizemos uma parceria com a VIAVI Solutions para desenvolver uma solução de teste totalmente automatizada para verificar a eficiência energética da O-RU. Essa configuração inclui o osciloscópio R&S®RTO6e uma fonte de alimentação R&S®NGPcom todas as pontas de prova necessárias. Toda essa configuração é controlada e automatizada pela aplicação O-RU Test Manager (O-RU TMA) da VIAVI, que executa os scripts de teste de eficiência energética definidos pela especificação de teste de conformidade do grupo de trabalho de fronthaul da O-RAN ALLIANCE (O-RAN.WG4.CONF.), casos de teste definidos pelo ETSI (ES 202 706-1) ou scripts de teste específicos do usuário.