Ahorro energético en redes (NES)

Ahorro energético en redes (NES)

Optimización del consumo de energía en redes de acceso radioeléctrico

Eficiencia energética para redes de telefonía celular

La optimización de costos y los compromisos con la red cero han convertido la eficiencia energética en una prioridad estratégica para los operadores de redes de telefonía celular. En una encuesta de GSMA Intelligence de 2023, los operadores clasificaron la sostenibilidad como el área más importante de la transformación de redes.

En promedio, y a pesar de las continuas mejoras de eficiencia, el consumo de energía representa para los operadores del 20 % al 40 % de los gastos operacionales (OpEx). La optimización de costos es un problema urgente en el marco del bajo crecimiento de los ingresos de las telecomunicaciones, especialmente con la presión de las nuevas edificaciones 5G sobre las inversiones de capital (Cape) de la red. Eliminar del 5 % al 10 % de los gastos operacionales de energía, mejoraría el flujo de efectivo en 2 o 3 puntos porcentuales, incluso sin cambios en el incremento de los ingresos. La sostenibilidad es también de alta prioridad para los consumidores, con un 30 % a 60 % de clientes de telecomunicaciones que afirman que pagarían un extra por planes de telefonía celular que sean neutros en carbono.

La red de acceso radioeléctrico (RAN) representa la mayor parte de la energía que un sistema típico de telecomunicaciones móviles consume, y las unidades de radio (O-RU) son el factor más importante en el consumo total de energía. El consumo de energía de la RAN incluye la utilización energética de la estación transceptora base (BTS), de los nodos B, eNodeB y gNodeB, así como de la energía que la infraestructura asociada utiliza, como aire acondicionado, inversores y rectificadores. También incluye la energía que los repetidores utilizan, así como todo el consumo de energía asociado al transporte backhaul (de enlace terrestre).

Consumo de energía en redes dividido por dominios
Consumo de energía en redes dividido por dominios

Eficiencia energética para unidades de radio O-RAN

Open RAN (O-RAN) es un enfoque transformador para las redes de telecomunicaciones que aboga por:

  • desagregación de componentes de hardware y software;
  • adopción de interfaces abiertas;
  • utilización tanto de virtualización como de arquitecturas nativas de la nube (arquitecturas cloud-native).

La O-RAN rompe con los silos patentados tradicionales y promueve la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. Esto permite una mayor innovación, flexibilidad y eficiencia tanto en el despliegue como en la gestión de los servicios de red.

Las brechas tecnológicas entre la RAN tradicional y la O-RAN están cerrándose. Algunos elementos de la O-RAN, como las macrounidades de radio (RU) no complejas y las plataformas en la nube, ya están listas para su despliegue a gran escala.

La transmisión de datos 5G es de lejos más eficiente que la de 4G, pero se espera que el consumo de energía se incremente de manera dramática a medida que las redes celulares empiecen a admitir transferencias de datos de alta velocidad (HDR). Las unidades de radio O-RAN (O-RU) representan del 60 % al 80 % del consumo de energía total de una red celular 5G. Por lo tanto, la eficiencia energética de la O-RU es de alta prioridad para los operadores de redes. El objetivo general es que las redes O-RAN sean de alta eficiencia energética sin sacrificar conceptos como cloudificación y desgregación.

Sus desafíos de ahorro energético en redes

Cada nueva generación de tecnología celular es más eficiente que la anterior. Desde la tecnología 2G, la eficiencia energética ha mejorado considerablemente, esto gracias a nuevas técnicas de modulación que mejoran la calidad de la señal en transmisión al tiempo que utilizan menos energía por bit. Tanto la tecnología 4G como la 5G son al menos cinco veces más eficientes energéticamente que la tecnología 3G, y la tecnología MIMO masivo (M-MIMO) 5G es al menos tres veces más eficiente energéticamente que la tecnología M-MIMO 4G. Sin embargo, se espera que, si no se adoptan medidas de mitigación, el consumo energético se dispare, ya que las redes celulares están volviéndose cada vez más densas para soportar las transferencias de datos de alta velocidad cada vez mayores exigidas por los usuarios.

La densificación de la red significa el despliegue de muchas estaciones base pequeñas (o gNB en la red 5G) a fin de que al reutilizar de manera eficiente las frecuencias, aumente la capacidad de la red. M-MIMO aprovecha los grandes sistemas de antenas para crear haces espaciales estrechos y así, dar servicio a múltiples usuarios en simultáneo con los mismos recursos de tiempo y frecuencia. Un mayor rendimiento para los usuarios equivale a un mayor consumo de energía:

  • Las nuevas estaciones base, así como las gNB contribuyen al consumo de energía.
  • Las estaciones base pueden equiparse con grandes sistemas de antenas, y cada uno de estos elementos de antena requieren de un hardware que consume energía.

Desde una perspectiva de T&M, los principales desafíos son:

  • Monitoreo en simultáneo del voltaje, la corriente y la potencia con la calidad de la RF (rendimiento) bajo distintos estados de carga de tránsito
  • Monitoreo dinámico en tiempo real
  • Aislar los subelementos de la red hasta el nivel del chipset
  • Caracterización de la RAN virtualizada (vRAN)

Soluciones de alto rendimiento para el ahorro energético en redes

Una fuente de poder es la solución más económica para medir el consumo de energía tanto de la RU como de la O-RU. También proporciona una alta resolución y una precisión de medición en periodos de tiempos más largos.

La serie de fuentes de poder R&S®NGP de Rohde & Schwarz proporciona una salida estable a un dispositivo. La R&S®NGP mide con precisión el consumo de energía general con resoluciones de tiempo de 8 ms.

Otra opción es utilizar un osciloscopio con sondas de corriente y voltaje. Para ello, ofrecemos:

  • Osciloscopio R&S®RTO6: la mejor herramienta para correlacionar los consumos de energía dinámicos con los cambios en la señal de RF transmitida
  • Osciloscopio MXO4: ideal para monitorear mediciones de potencia dinámicas incluso en cambios rápidos de carga

Ambos instrumentos combinan a la perfección con la sonda de corriente R&S®RT ZC31 y la sonda diferencial de alto voltaje R&S®RT ZHD07. En función de su aplicación, puede optarse por la sonda de potencia altamente dinámica R&S®RT ZVC, la cual es ideal para depurar el consumo de energía en componentes de RU individuales.

También nos hemos asociado con VIAVI Solutions a fin de desarrollar una solución de prueba totalmente automatizada para verificar la eficiencia energética de la O-RU. Esta configuración incluye el osciloscopio R&S®RTO6 y una fuente de poder R&S®NGP con todas las sondas necesarias. La aplicación O-RU Test Manager (O-RU TMA) de VIAVI controla y automatiza toda la configuración, además ejecuta los scripts de prueba de eficiencia energética definidos por la especificación de ensayos conformidad del grupo de trabajo de O-RAN ALLIANCE Fronthaul (O-RAN.WG4.CONF.), los casos de prueba definidos por ETSI (ES 202 706-1) o los scripts de prueba específicos del usuario.

Osciloscopio R&S®RTO6

Depuración rápida con anchos de banda de hasta 6 GHz y mediciones de potencia con eventos de disparo

Información del producto

Ventajas de nuestras soluciones para el ahorro energético en redes

Las soluciones de Rohde & Schwarz ofrecen funciones completas para medir el consumo de energía tanto de la RU como de la O-RU. Nuestra configuración totalmente automatizada en desarrollo conjunto con VIAVI Solutions admite la especificación de ensayos de conformidad del grupo de trabajo O-RAN ALLIANCE Fronthaul (O-RAN.WG4.CONF.) y los casos de prueba ETSI ES 202 706-1 V1.6.1 (2021-01) predefinidos.

Otros beneficios incluyen:

  • Fácil de manejar: verdadera solución de único punto de control (SPOC) que admite I+D de O-RU, así como ensayos de conformidad
  • Totalmente automatizada: costos de operación bajos
  • Escalable desde I+D hasta los ensayos de conformidad: cumplen con los estándares industriales y gubernamentales
  • Asistencia al cliente: excelente asistencia y recursos técnicos a nivel global

¿Desea discutir sus casos de pruebas específicos con nuestros expertos?

Recursos relacionados en Knowledge+

Network energy saving testing
Video: Network energy saving testing

In this demo, Rohde & Schwarz and VIAVI Solutions in collaboration with Analog Devices are showcasing how advanced energy saving features on an O-RU platform save energy under real-world traffic loads.

Watch Video

Video: «O-RU energy efficiency testing»

Mire este video y descubra cómo las fuentes de poder R&S®NGP suministran energía a la unidad de radio y monitorean las estadísticas de voltaje y corriente a lo largo del tiempo.

Ver video

Ficha de aplicación: «Verify the energy efficiency of your O-RAN radio units»

Las unidades de radio O-RAN (O-RU) contribuyen de manera significativa al alto consumo de energía de las redes 5G. Es de máxima prioridad hacer que las O-RU sean energéticamente eficientes sin sacrificar las innovaciones de la O-RAN.

Más información

Póster: «Open RAN network topology»

Descargue este póster para obtener una visión general de la arquitectura RAN desagregada O-RAN, las diversas opciones de división de capa baja (LLS) y la interfaz O-RAN «fronthaul».

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