5G introductie
5G is de vijfde generatie van het mobiele telecommunicatienetwerk, dat meer bandbreedte en hogere snelheden levert. Het maakt alles mogelijk, van high-definition video tot gaming met ultralage latentie en geavanceerde telegeneeskunde, met de belofte van nog meer geavanceerde toepassingen naarmate de technologie zich ontwikkelt en zich over de hele wereld uitbreidt.
Ongeveer 40% van de wereldbevolking zal naar verwachting toegang hebben tot 5G in 2024, en 5G zal naar verwachting een omzet van $ 13,1 biljoen mogelijk maken in 2035. De wereldwijde kapitaaluitgaven voor 5G (CapEx) en onderzoek en ontwikkeling (R&D) zijn jaarlijks met 10,8% gestegen en zullen de komende 15 jaar jaarlijks naar verwachting $ 265 miljard bereiken.
De race naar 5G is een goudkoorts. Telecommunicatiebedrijven sprinten vooruit en geven prioriteit aan beschikbaarheid en beveiliging in de race om de eerste te zijn. Dit is begrijpelijk, maar het beheren van de onvermijdelijke toename van het energieverbruik is een dreigende uitdaging.
“5G wordt de lastigste netwerkupgrade met de grootste impact waar de telecomindustrie ooit mee te maken heeft gehad.”
5G-architectuur bouwt voort op bestaande netwerken, maar introduceert extra IT-systemen die snelle, krachtige computing van core tot Edge mogelijk maken. Dit is de belofte van 5G: de mogelijkheid om data te verwerken en computing uit te voeren op elke locatie en microlocatie om toepassingen met een ultralage latentie mogelijk te maken voor de eindgebruiker.
Deze toegenomen afhankelijkheid van IT brengt nieuwe uitdagingen met zich mee en vereist een aantal fundamentele veranderingen in het netwerk. IT-apparatuur past niet naadloos in traditionele telco-locaties, zoals operators ongetwijfeld begrijpen na de overgang van de centrale kantoren naar datacenters die de kern van hun netwerken vormen. 5G-infrastructuur zal een combinatie zijn van traditionele telecom- en IT-infrastructuurmodellen, die te allen tijde naadloze overgangen tussen alle systemen vereisen.
De 5G-architectuur begrijpen
5G-netwerken hebben kleinere netwerkcellen dan de bestaande 3G- en 4G-netwerken, om de belofte van meer bandbreedte en lagere latentie waar te kunnen maken. Dat betekent dat er veel meer zendmasten in het netwerk zullen zijn en dat elke locatie meer IT-apparatuur zal hebben. Dit zijn aanzienlijke verschillen. Operators breiden niet alleen hun bestaande netwerken uit; ze bouwen nieuwe netwerken boven op die 3G- en 4G-architecturen.
Deze verschillen manifesteren zich op verschillende manieren. De toevoeging van IT-apparatuur in het netwerk vereist meer aandacht voor de bescherming van die gevoelige elektronica. Dat betekent geharde kasten en behuizingen en speciale koelings- en luchtvochtigheidsregelaars. Bij traditionele telecomnetwerken was precisiekoeling doorgaans nergens nodig, behalve in de meest extreme klimaten. Dit was omdat die netwerken – waaronder 3G en 4G-iteraties – minimale IT-apparatuur in de radionetwerken nodig hadden. Dat is niet het geval met 5G.
De wijdverspreide introductie van IT-systemen in het netwerk brengt een andere complicatie met zich mee. IT-apparatuur vereist veel meer energie om te kunnen werken en werkt daarom meestal op AC-stroomvoorziening, terwijl bestaande telecomnetwerken en apparatuur afhankelijk zijn van gelijkstroom. Daarnaast worden in veel delen van de wereld alternatieve energiebronnen gebruikt als aanvulling op netwerkstroom, en die bronnen produceren ook gelijkstroom. Deze kloof kan worden overbrugd, maar vereist de juiste partner. Vertiv heeft diepgaande, unieke expertise in zowel de IT- als telecomruimtes die operators kan helpen bij het navigeren door wat onbekende energiearchitecturen kunnen zijn.
Deze toevoeging van IT en de introductie van AC-voeding vindt al een aantal jaar plaats in centrale locaties en gaat vandaag de dag door. Het radionetwerk is de nieuwe grens van 5G met zendmasten die aanzienlijke veranderingen of upgrades ondergaan om 5G en deze nieuwe IT-middelen te ondersteunen. Deze locaties hebben meerdere architecturen gehad, van RAN tot D-RAN en van C-RAN naar wat uiteindelijk Cloud-RAN zal zijn, of in principe een gevirtualiseerd mobiel netwerk dat de belasting naadloos verschuift tussen locaties en regio's.
Deze architecturen zijn geëvolueerd om de eisen van het netwerk te ondersteunen, door apparatuur van de grond naar de zendmast te verplaatsen en van de zendmastbasis naar gecentraliseerde hubs op basis van bandbreedte en latentievereisten.
Het vroege macrobasisstation met een radiotoegangsnetwerk (RAN)-architectuur bestond uit een zendmast en antenne met alle bijbehorende apparatuur aan de basis van de zendmast verbonden met de antenne via een coaxkabel. Dit soort locaties vereiste meerdere behuizingen of soms grotere gebouwen om alle vereiste apparatuur in onder te brengen.
Het gedistribueerde radionetwerk (D-RAN) verplaatste de externe radiokoppen (RRH's) van de basis van de zendmast naar de bovenkant van de mast naast de antenne en verving de coaxkabel door glasvezel. De rest van de apparatuur bleef bij de basis. D-RAN verminderde het benodigde vermogen en verhoogde de netwerkcapaciteit door de afstand tussen de antenne en de radio te verkleinen (minder signaalverlies). Het gebruik van RRH's op de zendmast betekende ook een kleinere voetafdruk van de apparatuur aan de onderkant van de toren.
De recentere overstap naar een gecentraliseerd radionetwerk (C-RAN) had meer impact. C-RAN-architecturen zijn ontstaan om 4G te ondersteunen en hebben apparatuur uit de basis van de masten gehaald en elders gecentraliseerd om meerdere locaties te bedienen. Dit verminderde de fysieke voetafdruk bij de mast en bood andere voordelen met betrekking tot apparatuurbewaking en service. Veel huidige 4G-locaties maken gebruik van C-RAN-architecturen, maar de overstap naar 5G vereist een nieuwe evaluatie van het ontwerp van de zendmasten.
Nogmaals, de belofte van 5G is gebaseerd op het vermogen van operators om computing zo dicht mogelijk bij de consument te plaatsen, te beginnen waar ze al toegang hebben tot onroerend goed – op locaties met zendmasten. C-RAN heeft computingapparatuur van die locaties verwijderd. We zullen geen onmiddellijke ommekeer zien – die gecentraliseerde C-RAN-locaties zullen een rol spelen in 5G – maar we zullen zien dat meer IT-apparatuur terugkeert naar die zendmastlocaties. Ook zullen we de introductie van het open radiotoegangsnetwerk (O-RAN) zien en een gloednieuwe reeks implementatie-uitdagingen.
5G-implementatie aan de Core
Er is de neiging om over 5G na te denken zoals het van toepassing is op bestaande zendmasten, en dat is zeker een stroming in de lopende wereldwijde implementatiecampagne. In werkelijkheid gebeurt de implementatie van 5G echter in centrale locaties, in greenfield-zendmastlocaties en in IT-implementaties aan de Edge van het netwerk. 5G-netwerken zijn veel compacter en complexer dan vorige generaties, en de implementatie ervan is zeker de uitdaging die het lijkt te zijn.
In de centrale locatie betekent dit dat bestaande faciliteiten moeten worden aangepast om de IT-servers te ondersteunen die nodig zijn voor 5G-verkeer. Traditionele centrale locaties waren schakelcentra die uitsluitend op gelijkstroom werkten met een warmtebelasting van 2–3 kW die weinig aandacht voor koeling vereisten. 5G verandert alles. Deze koperen kabels en lijnschakelaars worden vervangen door racks met servers, extra DC-stroomsystemen en/of AC UPS-systemen en precisiekoelunits om de bijbehorende warmtebelasting te beheren.
Dit zijn al tientallen jaren fundamentele verschillen tussen telecommunicatie- en IT-architecturen. Telco vertrouwt op gelijkstroom om het netwerk te laten draaien en vereist minimale koeling. Datacenters en IT-faciliteiten gebruiken AC-stroomvoorziening om servers te laten draaien en de elektronica in die servers is gevoeliger voor warmte en vereist meer geavanceerde koeling om goed te kunnen functioneren.
Met 5G vervagen die lijnen. Meer IT-apparatuur wordt geïntroduceerd in traditionele telco-omgevingen, waardoor de vermogens- en koelprofielen voor die faciliteiten volledig worden gewijzigd. In de meeste gevallen is het niet zo eenvoudig als AC-stroomvoorziening of gelijkstroom. Deze faciliteiten evolueren om beide te gebruiken, en dat vereist een speciale expertise om veilig te installeren en effectief te beheren. Vertiv, met tientallen jaren ervaring in ondersteuning voor zowel telecom- als datacenterinfrastructuur, heeft oplossingen voor zowel AC- als DC-omgevingen en is bekend met beide architecturen.
De datacenterindustrie onderzoekt al minstens 20 jaar het gebruik van hoogspanningsgelijkstroom als alternatieve stroomarchitectuur voor datacenters. Het argument is eenvoudig: het vermindert vermogensconversie en vergroot daarmee de efficiëntie. Het experiment is grotendeels theoretisch gebleven, hoewel er geïsoleerde datacenters en talrijke proefprojecten zijn geweest die gebruikmaken van gelijkstroom (DC)-hoogspanningsarchitecturen. Uiteindelijk hebben de onbekendheid met DC (gelijkspanning) en het feit dat de meeste servers AC (wisselstroom)-aangedreven bleven een brede toepassing ervan tegengehouden.
Toch wint deze aanpak aan belangstelling voor deze nieuwe IT-heavy, 5G telco-omgevingen. Deze locaties zijn al gereed voor gelijkstroom en worden geleid door besluitvormers die gelijkstroom zien zitten. De inertie voor de status quo die in het datacenter bestaat, is afwezig in de telecommunicatie.
Andere operators gaan min of meer volledig over naar een datacenter-achtige AC-stroomvoorzieningsarchitectuur, waarbij ze de DC-wortels van hun telecomomgeving bijna geheel verlaten. In dat geval worden deze faciliteiten volledig geconditioneerd, waarbij het grootste deel van de apparatuur wordt verwijderd uit de oude locaties en bijvoorbeeld wordt vervangen door volledig geïntegreerde, vaak geprefabriceerde, modulaire IT-oplossingen, zoals de Vertiv SmartRow of SmartAisle.
De meest voorkomende aanpak is een combinatie, waarbij nog steeds DC-stroomsystemen worden gebruikt voor sommige elementen van de faciliteit, terwijl AC UPS-systemen worden toegevoegd voor back-upstroom naar de servers. Een trend die in alle gevallen opduikt: de introductie van precisiekoeling. Dit is nodig om de IT-apparatuur te koelen, maar voegt extra apparatuur toe aan de vermogensbelasting. Dit is een reden waarom, hoewel 5G efficiënter is dan 4G per gigabyte, het totale energieverbruik veel hoger zal zijn met 5G.
SmartRow en SmartAisle, hoewel ze oorspronkelijk zijn ontworpen voor datacenteromgevingen, kunnen worden geconfigureerd om deze gemengde AC/DC-omgevingen te ondersteunen, hoewel deze AC- en DC-pods meestal worden gescheiden om veiligheidsredenen. In centrale locaties worden SmartRow en SmartAisle doorgaans ingezet met 10–20 racks en bevatten hitte- of koudegangen voor energie-efficiëntie.
5G-implementatie aan de Edge
Een groeiend Edge-netwerk vult dit traditionele core-/toegangsmodel dat nodig is om 5G te ondersteunen aan. Deze Edge-middelen voegen extra rekenkracht toe, dichter bij de eindgebruiker. Dit is nodig om de 5G-applicaties met een lage latentie en hoge bandbreedte mogelijk te maken. Deze Edge-middelen kunnen worden ingezet op zendmastlocaties of elders in het radionetwerk.
De groei van de Edge vindt al enkele jaren plaats op het datacenterfront. Nu implementeren telecomoperators hun eigen Edge-computingapparatuur. In sommige gevallen gebruiken ze bestaande Edge-computing-/cloud-providers om aan hun 5G-behoeften te voldoen.
Deze Edge-datacenters zijn geavanceerd en essentieel voor het leveren van volledige 5G-functionaliteit. De Vertiv™ SmartMod™ is hiervoor een modulaire oplossing, meestal geïmplementeerd als een datacenter van 100 kW, met maximaal 10 racks met 10 kW per rack. De SmartMod beschikt over aparte ruimtes voor IT-apparatuur, stroomsystemen en batterijen en is inclusief Thermal Management voor alle systemen.
Als het klinkt alsof 5G meer expertise nodig heeft dan wat er in het verleden van telecombedrijven werd vereist, dan komt dat omdat dat zo is. Deze 5G-netwerken zijn een combinatie van telco- en datacenterbronnen, waarbij AC- en DC-apparatuur en -architecturen worden gecombineerd op manieren die de meeste operators niet kennen. Expertise in beide arena's is cruciaal voor het optimaliseren van de implementatie van 5G.
Vertiv is uniek in zijn kennis en ervaring in zowel datacenter- als telecomapparatuur en -architecturen. We ondersteunen deze convergerende industrieën met ongeëvenaarde expertise en naadloos geïntegreerde oplossingen, en verwijderen deze onbekende obstakels voor operators zonder tijd voor een leercurve.
Meer informatie
5G-implementatie in het radionetwerk
5G dwingt veranderingen in het radionetwerk af die bijna net zo drastisch zijn als de veranderingen die in de telecomcentrales worden gezien. De basisstations op zendmastlocaties ondersteunen een belasting van ongeveer 5 kW op een standaard 3G- of 4G-locatie. Met 5G is deze belasting 20 tot 40 kW. Deze enorme toename in vermogen en rekenkracht vereist aanzienlijke upgrades van bestaande locaties.
Het beheren van het beperkte onroerend goed op deze locaties is de eerste overweging. Dat was één van de drijfveren voor het verplaatsen van zendapparatuur naar de toppen van zendmasten, die nu tientallen antennes kunnen bevatten. In sommige gevallen worden gelijkrichters zoals de NetSure™ IPE-serie ook op de masten geplaatst, waardoor de operator de AC-stroomvoorziening op de zendmasten kan aansluiten. Dit levert kostenbesparingen op, omdat de AC-kabel minder duur is dan de gelijkstroomkabel.
Dit alles brengt andere complicaties met zich mee, waaronder stroomdalingen van de stroomsystemen aan de onderkant van de zendmast naar de radio's aan de bovenkant. Voltageboosters kunnen deze dalingen overwinnen, waardoor 48 V tot 57 V wordt verhoogd om ervoor te zorgen dat voldoende vermogen de apparatuur in de zendmast bereikt. In Noord-Amerika bereikt Vertiv dit met een creatieve oplossing, de eSure Power Extend Converter, die wordt aangesloten op een bestaand DC-distributiepaneel om ruimte te besparen aan de basis van de zendmast.
De extra apparatuur op deze locaties, met name de IT-apparatuur om 5G-toepassingen mogelijk te maken, vereist een nieuwe denkwijze over opslag, beveiliging en omgevingscontrole. Nogmaals, IT-apparatuur is gevoeliger dan traditionele telecomapparatuur en moet op de juiste manier worden opgeslagen op zendmastlocaties.
Dit kan op verschillende manieren worden gedaan, van afzonderlijke, kleinere kasten tot grotere behuizingen die serverracks en Thermal Managementsystemen kunnen bevatten. De keuze hiervoor wordt bepaald door verschillende factoren, waaronder de grootte van de locatie, de hoeveelheid apparatuur die nodig is aan de basis en de standaard omgevingsomstandigheden.
Net als bij de centrale locatie kan de introductie van AC-stroomvoorziening hier leiden tot andere complicaties. Vaak moet de AC-netvoeding worden geüpgraded of beheerd via software ter ondersteuning van de verhoogde AC-belasting die de IT-apparatuur ondersteunt. Deze software zorgt ervoor dat de AC-locatieonderbreker tijdens piekuren niet afschakelt door van de gelijkrichters over te gaan naar de batterijen.
Het innovatieve Vertiv pakt deze uitdaging aan met behulp van driefasige balancering, om te voorkomen dat de onderbreker wordt uitgeschakeld. Dit soort intelligent energiebeheer is van cruciaal belang, omdat het binnenhalen van een nieuwe stroomverbinding vanuit het nutsbedrijf zowel tijdrovend als duur kan zijn.
Voortgang van 5G over de hele wereld
5G kan een wereldwijde technologie zijn, maar implementatie gebeurt niet in hetzelfde tempo of op dezelfde manier over de hele wereld. China en Zuid-Korea liepen in de race naar 5G voorop, waardoor ze de rest van de regio Azië-Pacific met zich mee zogen.
Operators in dat deel van de wereld hebben sneller nieuwe netwerken en netwerkapparatuur geïmplementeerd, waarbij waar nodig locatie-upgrades worden uitgevoerd, ook als aanvulling op een agressieve uitrol van nieuwe locaties. Ze staan ook meer open voor DC-hoogspanningsarchitecturen, wat niet verwonderlijk is omdat veel van de gebruikers van die technologie in het datacenter zich in de regio bevinden.
De strategie in de VS is iets conservatiever dan die in Azië met locatie-upgrades van 4G naar 5G die een belangrijke rol spelen. Er zijn verschillen geweest tussen aanbieders, waarbij de grootste operators ervoor kozen om te implementeren om te voldoen aan de huidige en toekomstige behoeften. Kleinere operators kozen daarentegen voor kleinere implementaties om kapitaalinvesteringen te minimaliseren.
De verrassende uitschieter is Europa, waar de 5G-uitrol ongeveer een jaar achterblijft bij Azië en de VS. Er spelen een aantal problemen, te beginnen met voortdurende vertragingen in het toewijzen van frequenties aan het spectrum.
Er zijn enkele opmerkelijke uitzonderingen – Frankrijk en Finland zijn vroeg begonnen en ontvingen snel spectrumopdrachten – maar in de meeste gevallen zijn er nog geen veilingen voor ruimte in het spectrum geweest. Naar verwachting kunnen ongeveer 70–80% van deze opdrachten tegen het einde van 2021 plaatsvinden.
De trage start mag niet worden verward met een gebrek aan activiteit in Europa. De ‘early movers’ gaan snel vooruit. Zelfs operators die nog steeds wachten op spectrumveilingen zijn sterk betrokken bij de voorbereiding van locaties, zodat ze snel stappen kunnen maken wanneer het zover is.
Veel Europese exploitanten verkopen hun zendmasten aan zendmastbedrijven, om het kapitaal te verkrijgen dat nodig is voor 5G-investeringen. Vervolgens leasen ze het gebruik van die masten van de zendmastbedrijven.
Dit creëert een behoefte aan intelligent stroombeheer op die locaties, zodat operators alleen worden aangeslagen voor het tijdsgebruik van een bepaalde zendmast. Vertiv heeft oplossingen voor stroommeting en -beheer voor deze regelingen met meerdere huurders.
Europa heeft ook regelgeving rond het aantal zendmasten dat kan worden ingezet, dus de verdichting van het 5G-netwerk gebeurt op verschillende manieren. Om het gebrek aan zendmasten te overwinnen, gebruiken operators veel overlappende kleine cellen. Deze overlappende ontwerpen stellen operators in staat om sommige locaties te implementeren zonder back-upstroom, en in plaats daarvan belastingen naar een overlappende locatie te verplaatsen.
Een verrassend probleem in Europa: ervoor zorgen dat 5G-netwerken spraakcommunicatie kunnen ondersteunen. Sommige 4G-netwerken in de regio zijn niet in staat om telefoongesprekken te ondersteunen en gebruiken in plaats daarvan legacy 2G- en 3G-netwerken. De eerste indicatie is echter dat veel operators van plan zijn om die 3G-locaties uit bedrijf te nemen en de oudere 2G voor spraaktransmissies te behouden.
De langzamere uitrol in heel Europa heeft operators de tijd gegeven om zich meer te richten op het energieverbruik, de emissies en de algehele impact van hun netwerken op het milieu. Deze kwesties worden over het hele continent geprioriteerd, ongeacht de energie, maar telecombedrijven zijn zich bewust van de problemen die inherent zijn aan 5G.
Europese telecombedrijven hebben al lang hybride stroomsystemen omarmd en worden geacht dit te blijven doen om 5G te ondersteunen en de CO2-voetafdruk van die netwerken te minimaliseren.
Zoals verwacht zijn investeringen en vooruitgang in het Midden-Oosten en Afrika gecentreerd in rijkere landen en stedelijke centra.
Efficiëntie en duurzaamheid van 5G
|
Als de meest transformerende communicatietechnologie in een generatie maakt 5G een universum van nieuwe diensten mogelijk. Het gaat onder meer om geavanceerde energiebeheercapaciteiten, die een cruciale rol spelen om de volgende uitdagingen op het gebied van energie en duurzaamheid het hoofd te bieden. Er blijven echter praktische uitdagingen bestaan voor telecommunicatiebedrijven die te maken hebben met pieken in energieverbruik en uitstoot als gevolg van 5G. Hoewel 5G-netwerken tot 90% efficiënter zijn dan hun 4G-voorgangers, hebben ze veel meer energie nodig vanwege de toename in netwerkdichtheid, de grote afhankelijkheid van IT-systemen, de toename in netwerkgebruik en de versnelde groei van netwerkverkeer. Operators moeten deze uitdagingen aanpakken door energie-efficiënte best practices toe te passen in hun netwerken die kunnen helpen bij het verminderen van het toenemende energieverbruik en de uitstoot, en de bijbehorende kosten. |
|
Zoals geldt voor alles wat met 5G te maken heeft, zijn deze praktijken nieuw en onbekend en fundamenteel anders dan wat er eerst was. Een volledig gerealiseerd 5G-netwerk vereist meer locaties aan de Edge en is veel compacter dan zijn 3G- en 4G-voorgangers. Enorme veranderingen zijn nodig om 5G-frequenties te ondersteunen en te voldoen aan de bandbreedte- en latentievereisten van door 5G mogelijk gemaakte applicaties en hun gebruikers. De zendmasten zelf zijn verschillend, met veel meer IT-apparatuur die veel meer energie verbruikt. Er is een tendens geweest in de industrie – en zeker in de vroege verslaggeving van 5G – om te focussen op het feit dat per gigabyte bekeken 5G-netwerken efficiënter zijn dan 3G of 4G. Dit is zeker waar, maar de enorme toename van het aantal locaties en de energiebehoefte van die op IT afhankelijke locaties zal resulteren in een overeenkomstige piek in energieverbruik. Deze piek zal aanzienlijk zijn. Het wereldwijde mobiele dataverkeer zal in 2025 bijna verviervoudigd zijn, wat leidt tot een algehele toename van het energieverbruik van het netwerk met 150–170% in 2026. Telecombedrijven weten dit omdat 94% een toename van het energieverbruik verwacht met de uitrol van 5G-netwerken. Snel implementeren is echter de prioriteit geweest in de begindagen van 5G. Nu deze netwerken groeien en de toepassing steeds wijdverbreider wordt, richten operators hun aandacht op het energieverbruik en de kosten van het gebruik van deze netwerken. |
|
Dit is geen nieuwe gedachtegang. Per slot van rekening wordt 92% van de operationele kosten van het netwerk besteed aan energieverbruik. 5G versterkt het probleem alleen maar. Er zijn verschillende strategieën en tactieken om te overwegen, variërend van bescheiden stappen die operators al moeten implementeren, tot ambitieuzere benaderingen die een fundamentele heroverweging van locatie-architecturen vereisen. 5G-netwerken vereisen veel nieuwe zendmastlocaties om de netwerkdichtheid adequaat te verhogen, maar honderdduizenden bestaande locaties over de hele wereld ondergaan 5G-retrofits. Veel, zo niet de meeste van deze locaties zijn uitgerust met oudere, inefficiënte apparatuur. Het vervangen van oudere DC-stroomsystemen door nieuwere systemen met hoogefficiënte gelijkrichters kan de efficiëntie met 5–6% verbeteren. Natuurlijk moeten nieuwe locaties prioriteit geven aan efficiëntie en moeten ze waar mogelijk worden geconfigureerd met apparatuur die een hoge efficiëntie heeft. De huidige DC-stroomsystemen zijn intelligenter en beter in staat om meer geavanceerd energiebeheer te bieden – functies die grotendeels zijn genegeerd ten gunste van de statische werking op traditionele zendmasten. Operators kunnen de kosten verlagen door gebruik te maken van deze mogelijkheden. Zo kunnen telecomoperators bijvoorbeeld bedrijfsmodi selecteren, waarmee ze goedkopere energie buiten piekuren kunnen opslaan voor gebruik tijdens piekuren om zo de verbruikskosten tijdens piekuren te verminderen. |
|
Technologische ontwikkelingen in batterijen bieden extra mogelijkheden voor verbeterde efficiëntie. Lithium-ion (Li-ion) batterijen bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele drukventiel geregelde loodzuur (VRLA) batterijen met een dalende prijs die de investering meer dan acceptabel maakt. Omdat Li-ionbatterijen kleiner zijn en bij hogere temperaturen kunnen werken, vereisen ze niet hetzelfde niveau van koeling als VRLA, waardoor het energieverbruik en de kosten worden verminderd. Li-ionbatterijen gaan langer mee dan VRLA. Door de levensduur van de batterijen te verlengen, verminderen operators de monitoring- en vervangingsbehoeften, transport en kosten, samen met de CO2-emissies (kooldioxide) die met deze activiteiten gepaard gaan. De huidige DC-stroomsystemen zijn intelligenter en beter in staat om meer geavanceerd energiebeheer te bieden – functies die grotendeels zijn genegeerd ten gunste van de statische werking op traditionele zendmasten. Operators kunnen de kosten verlagen door gebruik te maken van deze mogelijkheden. Zo kunnen telecomoperators bijvoorbeeld bedrijfsmodi selecteren, waarmee ze goedkopere energie buiten piekuren kunnen opslaan voor gebruik tijdens piekuren om zo de verbruikskosten tijdens piekuren te verminderen. Daarnaast dragen Li-ionbatterijen met intelligente batterijbeheersystemen bij aan een uitgebreide netwerkenergiestrategie door het mogelijk te maken de piekbelasting te verlagen, door de conversie te stimuleren en het mogelijk te maken om het systeem ook boven de capaciteit te laten werken. Dit zijn belangrijke en onmiddellijke mogelijkheden voor een verbeterde efficiëntie. In 2019 was 66% van de telecombedrijven bezig met het upgraden van hun batterijen en 81% zei dat ze dit binnen vijf jaar zouden doen. |
|
Belangrijke incrementele verbeteringen zijn niet afdoende om de energie-uitdaging van 5G te beteugelen. In de kern is de belofte van 5G de mogelijkheid om data te verwerken en computing uit te voeren op elke locatie en microlocatie om toepassingen met een ultralage latentie mogelijk te maken voor de eindgebruiker. Om dit te realiseren, moeten operators IT-apparatuur introduceren in hun enorme, groeiende netwerken. Dit is het belangrijkste verschil tussen 4G en 5G. Helaas is die IT-apparatuur ontworpen voor veilige, klimaatgecontroleerde datacenters en niet voor de ruwe wereld van het telecomnetwerk. Zoals eerder besproken, is het ook ontworpen om op AC-stroomvoorziening te werken. De introductie van AC-aangedreven apparatuur in deze telecomomgevingen voegt een stroomconversiestap toe en elke extra conversie resulteert in een energiedaling. Dat betekent dat u met meer vermogen moet beginnen om hetzelfde resultaat te bereiken. Meer vermogen betekent meer warmte en IT-apparatuur is gevoeliger voor warmte dan traditionele telco-apparatuur, wat betekent dat koeling een prioriteit wordt. Koeling verbruikt energie. |
|
Doordat deze apparatuur wordt geplaatst in de betonnen ruimtes van 12 meter die veel zendmastlocaties hebben, moeten die ruimtes gekoeld worden. Het koelen van die grote, betonnen structuren – zelfs bij het bedienen van de IT-systemen aan de bovengrenzen van hun thermische bereik – vereist veel koude lucht en veel energie. Kleinere, moderne behuizingen zijn ontworpen om gevoelige apparatuur te beschermen tegen de elementen. Deze kunnen worden uitgerust met verschillende soorten koeling, van vrije buitenlucht tot vloeistofkoelingstechnologieën en alles daartussenin, om te voldoen aan de unieke behoeften van elke locatie, waar dan ook. Intelligente beheersystemen maken gebruik van Artificial Intelligence (AI) en gegevensanalyse om voortdurend optimale thermische instellingen te kalibreren, pompen en ventilatoren te bedienen om het best mogelijke resultaat te bereiken. Dit zijn kleine problemen voor een enkele locatie, maar er kunnen wel honderdduizenden van deze netwerklocaties zijn. Zelfs kleine stijgingen van het energieverbruik lopen snel op. Gelukkig zijn er ook kleine verbeteringen. |
|
Energieverbruik is slechts één onderdeel van een grotere duurzaamheidsuitdaging waarmee de telecomoperators vandaag de dag te maken hebben. De wereldwijde focus op klimaatverandering en het verminderen van uitstoot beïnvloedt al besluitvormers in de industrie. Verizon en Vodafone streven naar netto nul uitstoot tegen 2040 enTelefónica heeft zich gecommiteerd aan netto nul in haar top vier operationele markten tegen 2030. Om dit te bereiken, richten Verizon en Vodafone zich op een vermindering van 50% in het elektriciteitsverbruik in 2025 enTelefónica op een vermindering van 70% in 2030. Dit zijn gedurfde beloften, en de strategieën om dit te bereiken zullen bijna zeker de bovengenoemde best practices omvatten. Deze strategieën alleen zijn echter niet voldoende. Duurzame energiebronnen en hybride stroomsystemen moeten deel uitmaken van de oplossing. Afrika en Europa gebruiken al sinds twee decennia hybride systemen, en andere delen van de wereld volgen nu. De Verenigde Staten hebben hybride technologieën in de telco-ruimte grotendeels genegeerd, omdat de kosten en beschikbaarheid van energie laag bleven en de kosten voor zonnepanelen en stroom onbetaalbaar waren. Dat verandert in delen van de VS met stijgende energiekosten, beschikbaarheid die onzekerder wordt, en vooruitgang in zonne-energietechnologieën die de kosten per kilowattuur dichter bij de netpariteit brengen. Voor on-grid implementaties is een add-on voor zonne-energie een manier om de afhankelijkheid van het net te verminderen zonder de infrastructuurkosten te verhogen voor betere batterijen. Wanneer beschikbare subsidies worden meegenomen in de mix, dan is dat een goede aanbeveling. Naarmate de Amerikaanse markt voor hybride systemen groeit, zullen investeringen volgen, wat innovatie zal stimuleren en de kosten zal verlagen. |
Overgang naar 5G met Vertiv
5G-netwerken leveren exponentieel snellere en meer datatransmissie. Ze openen hiermee de deuren voor talloze nieuwe, geavanceerde en steeds waardevollere toepassingen voor iedereen. Als we op deze applicaties gaan vertrouwen, worden de betrouwbaarheid en beveiliging van het netwerk nog belangrijker.
Dit vormt een ongekende uitdaging voor de telecomoperators van vandaag de dag, die honderdduizenden bestaande zendmasten moeten upgraden, evenzoveel nieuwe masten moeten bouwen en de enorme piek in energieverbruik moeten beheren die gepaard gaat met de snelle toename van IT-systemen in het netwerk.
Die wijdverspreide introductie van IT in de telecomruimte is het centrale probleem wat betreft het van stroom voorzien en beschermen van deze 5G-netwerken. Het toevoegen van IT in de corenetwork, radionetwerk en aan de Edge betekent het toevoegen van AC-stroomvoorziening in traditioneel DC-aangedreven omgevingen. Voor de meeste telecombedrijven is dat een buitenaards concept. Hun expertise op het gebied van gelijkstroom gaat meer dan een eeuw terug. AC is echter nieuw, anders en brengt een complicatie met zich mee die ze niet kunnen negeren.
Het nieuwe model is een combinatie van traditionele telco- en datacenterarchitecturen. Vertiv heeft unieke expertise in beide sectoren en werkt samen met operators over de hele wereld, om infrastructuuroplossingen te implementeren die deze soms tegenstrijdige belangen ondersteunen en ervoor zorgen dat hun 5G-netwerken betrouwbaar en efficiënt werken.