Ahorro energético en redes (NES)

Ahorro energético en redes (NES)

Optimización del consumo de energía en redes de acceso radioeléctrico

Eficiencia energética para redes celulares

La optimización de costosy los compromisos con la red cerohan hecho que la eficiencia energética sea una prioridad estratégica para los operadores de redes de celulares. En una encuesta de GSMA Intelligence de 2023, los operadores clasificaron a 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 les representa el 20-40 % de los gastos operacionales (OpEx). La optimización de costos es un problema urgente en el marco de bajo crecimiento de los ingresos de las telecomunicaciones especialmente con la presión continua de las nuevas edificaciones 5Gsobre las inversiones de capital (CapEx) de la red. Eliminar un 5-10 % de los OpEx energéticos mejoraría el flujo de cajaen 2-3 puntos porcentuales, incluso sin cambios en el crecimiento de los ingresos. La sostenibilidad es también de alta prioridad para los consumidores, con un 30-60 % de clientes de telecomunicaciones que afirman que pagarían un extra por tarifas móviles que sean neutras 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 redes de telecomunicaciones que aboga por:

  • La desagregaciónde 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 interoperabilidadentre el equipamiento 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 complejasy las plataformas en la nube, se encuentran 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 el 60-80 % 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 energéticasin sacrificar conceptos como nubificación (cloudification) y desagreagación que juegan un papel fundamental en la O-RAN.

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) 5Ges al menos tres veces más eficiente energéticamente que la M-MIMO 4G. Sin embargo, se espera que, sin los esfuerzos de mitigación, el consumo energético se dispare debido a que las redes celulares están volviéndose cada vez más densas para soportar las velocidades de transferencia de datos cada vez mayoresque los usuarios exigen.

Densificación de redessignifica que se desplieguen muchas estaciones base pequeñas(o estaciones base 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 estos grandes sistemas de antenas para crear haces espaciales estrechas y 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 poderes 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.

Las series de fuentes de poder R&S®NGPy R&S®NGTde Rohde & Schwarz proporcionan una salida estable al dispositivo. Tanto el R&S®NGP como el R&S®NGT miden con precisión el consumo total de energía con resoluciones de tiempo de 8 y 10 ms respectivamente.

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

  • Osciloscopio R&S®RTO6: la mejor herramienta para correlacionar la gama dinámica del consumo de energíacon los cambios en la señal de RF que se transmite
  • Osciloscopio MXO4: ideal para monitorear mediciones de potencia dinámicasincluso durante cambios rápidos de carga

Ambos instrumentos combinan a la perfección con la sonda de corriente R&S®RT ZC31y con la sonda diferencial de alto voltaje R&S®RT ZHD07. En función de su aplicación puede que también se desee considerar la sonda de potencia de alta dinámica R&S®RT ZVC, ideal para la depuración del consumo de energía de componentes individuales de la O-RU.

También nos hemos asociado con VIAVI Solutions a fin de desarrollar soluciones de prueba totalmente automatizadas para verificar la eficiencia energética de la O-RU. Esta configuración incluye el Osciloscopio R&S®RTO6y una fuente de poder R&S®NGPcon todas las sondas que se necesitan para realizar las pruebas. 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 pruebas de 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

Osciloscopio MXO4

La frecuencia de actualización en tiempo real más rápida del mundo con alta resolución para mediciones de potencia precisas

Información del producto

Serie de fuentes de poder R&S®NGP800

Salida estable para alimentar la O-RU con conexiones en serie/paralelo para voltajes/corrientes altos

Información del producto

Software explorador de señales vectoriales R&S®VSE

Software para el osciloscopio R&S®RTO6 utilizado para analizar la calidad de RF de la transmisión de datos

Información del producto

Generador de señales vectoriales R&S®SMM100A

Excelentes características de RF en toda la gama de frecuencias, admite casos de prueba O-RAN

Información del producto

Analizador de señal y espectro R&S®FSVA3000

El mayor ancho de banda de su clase con excelente rendimiento de RF y facilidad de uso

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 completamente automatizadacon VIAVI Solutions admite la especificación de pruebas de conformidad del grupo de trabajo de O-RAN ALLIANCE Fronthaul (O-RAN.WG4.CONF.), los casos de prueba de 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 la O-RU, así como pruebas de conformidad
  • Completamente automatizado: costos de operación mínimos
  • Escalabledesde I+D hasta pruebas de conformidad: cumplimiento de los estándares industriales y gubernamentales
  • Asistencia técnica al cliente: excelente asistencia y recursos técnicos a nivel global

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

Recursos relacionados en Knowledge+

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 reseña acerca como la arquitectura RAN se ha desagregado en O-RAN, las distintas opciones de división de capa inferior (LLS) y la interfaz O-RAN fronthaul.

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