Nghiên cứu trường hợp: Đẩy mạnh việc triển khai 5G trên khắp Mỹ Latinh

Giới thiệu: Thách thức về cơ sở hạ tầng 5G ở Mỹ Latinh

Khi Brazil tổ chức đấu giá băng tần 5G vào cuối năm 2021, ngành công nghiệp ngay lập tức bắt đầu tính toán các tác động về năng lượng. Cơ sở hạ tầng cần thiết cho việc triển khai 5G — cáp, ăng-ten, các trạm phát sóng nhỏ — sẽ lớn hơn gấp khoảng năm lần so với những gì cần thiết cho 4G. Đây không chỉ đơn thuần là việc bổ sung thêm thiết bị. Đó là một sự thay đổi cơ bản trong cách mạng được thiết kế, cấp nguồn và bảo trì.

Không giống như các thế hệ trước, 5G dựa vào cơ sở hạ tầng dày đặc, phân tán: các trạm phát sóng nhỏ trên cột đèn đường, hệ thống DAS trong nhà, kết nối cáp quang đến đường phố và các trung tâm dữ liệu biên hỗ trợ các ứng dụng có độ trễ thấp. Mỗi một nút này đều yêu cầu nguồn điện DC đáng tin cậy, hệ thống dự phòng và khả năng giám sát từ xa. Và mỗi một nút trong số đó đều phải đối mặt với các điều kiện môi trường độc đáo của khu vực — nhiệt đới nóng ẩm, không khí loãng ở độ cao lớn và điện áp lưới không ổn định.

Bài viết này xem xét các triển khai thực tế trên khắp khu vực, tập trung vào những gì chúng tiết lộ về các yêu cầu của hệ thống điện thường bị bỏ qua trong các thông số kỹ thuật sản phẩm.

Trường hợp 1: Ecuador — Các địa điểm ven biển có độ cao lớn và ẩm ướt đòi hỏi khả năng chịu đựng môi trường

Bối cảnh thị trường

Ecuador mang đến một sự kết hợp đặc biệt đầy thách thức về các yếu tố địa lý khắc nghiệt cho cơ sở hạ tầng viễn thông. Các địa điểm dọc bờ biển Thái Bình Dương hoạt động trong điều kiện nhiệt đới với độ ẩm cao và nhiệt độ thường xuyên vượt quá 40°C. Các địa điểm ở vùng cao Andes — Quito nằm ở độ cao 2.850 mét — đối mặt với mật độ không khí giảm làm ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát bằng không khí.

Một nhà mạng di động hàng đầu ở Ecuador đã nâng cấp các trạm gốc ngoài trời từ xa của mình để hỗ trợ cả việc mở rộng 4G và thử nghiệm 5G. Các địa điểm này nằm ở nhiều địa hình ven biển và miền núi, với không gian hạn chế bên trong các vỏ bọc ngoài trời. Hệ thống cần cấp nguồn cho cả tải 230VAC (kết nối vi sóng, thiết bị giám sát) và tải 48VDC (thiết bị RF), đòi hỏi một dấu chân năng lượng tích hợp cao.

Các điểm khó khăn được xác định

Nhà mạng đã xác định ba thách thức cụ thể:

1. Điện áp lưới không ổn định: Các lần sụt giảm điện áp thường xuyên gây ra tỷ lệ lỗi cao trong các hệ thống điện thông thường.

2. Hạn chế về không gian: Vỏ bọc ngoài trời có thể tích bên trong hạn chế; các bộ chỉnh lưu và bộ biến tần riêng biệt sẽ không vừa.

3. Các yếu tố môi trường khắc nghiệt: Thiết bị cần chịu được cả độ ẩm cao và độ cao lớn mà không bị suy giảm hiệu suất.

Cách tiếp cận giải pháp

Nhà mạng đã triển khai một hệ thống điện mô-đun với thiết kế nhỏ gọn, hỗ trợ công suất có thể mở rộng thông qua cấu hình song song. Các thông số kỹ thuật quan trọng bao gồm:

• Hiệu suất cao ở cả chế độ nguồn điện lưới và bộ biến tần

• Đầu ra méo hài tổng thấp, cung cấp nguồn điện sạch cho thiết bị RF nhạy cảm

• Phạm vi nhiệt độ hoạt động mở rộng và khả năng chịu ẩm rộng

• Thời gian giữ điện ngắn cho các lần sụt giảm điện áp, đảm bảo chuyển đổi không bị gián đoạn

Kết quả

Sau khi triển khai, nhà mạng báo cáo:

• Giảm đáng kể không gian trên giá đỡ so với các cấu hình đơn vị riêng biệt trước đây

• Không có sự cố mất kết nối tại địa điểm nào do biến động lưới cục bộ, ngay cả ở các địa điểm miền núi xa xôi

• Giảm thời gian trung bình để sửa chữa nhờ thiết kế mô-đun, dễ bảo trì

Bài học cho việc mua sắm

Trường hợp của Ecuador cho thấy rằng thông số kỹ thuật môi trường không phải là một bài tập đánh dấu vào ô. Khả năng hoạt động của hệ thống ở mức thông số kỹ thuật đầy đủ ở cả điều kiện độ cao lớn và độ ẩm cao là yếu tố quyết định độ tin cậy của địa điểm. Các nhóm mua sắm nên xác minh khả năng chịu đựng môi trường bằng bằng chứng hỗ trợ, không chỉ chấp nhận các phạm vi nhiệt độ rộng che giấu hành vi suy giảm hiệu suất.

Trường hợp 2: Chile — Mật độ 5G cấp đường phố và vùng phủ sóng nông thôn

Bối cảnh thị trường

Chile là một trong những nước áp dụng 5G tích cực nhất trong khu vực, với nhà mạng viễn thông lớn nhất của đất nước triển khai các trạm phát sóng nhỏ trên toàn quốc. Chiến lược triển khai phản ánh một xu hướng rộng lớn hơn: 5G đang thúc đẩy sự dịch chuyển ra khỏi các trạm phát sóng truyền thống sang các triển khai cấp đường phố, lắp đặt đồ nội thất đô thị và kết nối cáp quang đến đường phố.

Các điểm khó khăn được xác định

Đối với nhà mạng Chile, thách thức cốt lõi không phải là công suất mà là tốc độ triển khai và khả năng tiếp cận địa điểm. Các phương pháp phân phối điện truyền thống đòi hỏi nhiều đường cáp, thời gian lắp đặt kéo dài và chi phí nhân công tăng. Trong môi trường đô thị dày đặc, công việc lắp đặt bị hạn chế bởi giấy phép, sự gián đoạn giao thông và giờ làm việc có giới hạn.

Cách tiếp cận giải pháp

Nhà mạng đã chọn một giải pháp phân phối điện được quản lý, được thiết kế cho môi trường khắc nghiệt, cung cấp cả nguồn điện và dữ liệu qua một cáp duy nhất. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm:

• Hỗ trợ PoE để cấp nguồn cho các thiết bị được kết nối

• Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng cho các lắp đặt ngoài trời và bán ngoài trời

• Đầu vào nguồn điện dự phòng để đảm bảo độ tin cậy của địa điểm

• Vỏ bọc chắc chắn để bảo vệ môi trường

• Hỗ trợ giao thức quản lý từ xa tiêu chuẩn để tích hợp mạng

Kết quả

Cách tiếp cận tích hợp nguồn và dữ liệu mang lại những lợi ích có thể đo lường được:

• Giảm yêu cầu về cáp: một cáp cho cả nguồn điện và dữ liệu

• Lắp đặt nhanh hơn: giảm thời gian xây dựng địa điểm và chi phí nhân công

• Tăng tính linh hoạt: thiết bị có thể được thêm hoặc bớt mà không cần cấu hình lại cơ sở hạ tầng điện

• Khả năng mở rộng nâng cao: các địa điểm mới có thể được đưa vào hoạt động nhanh hơn

Bài học cho việc mua sắm

Trường hợp của Chile minh họa rằng tốc độ và sự đơn giản trong triển khai quan trọng không kém gì công suất. Đối với các mạng 5G nhỏ gọn, chi phí sở hữu toàn bộ không chỉ bao gồm chi phí thiết bị mà còn cả chi phí nhân công lắp đặt, thời gian xin giấy phép và khả năng tiếp cận bảo trì liên tục. Các giải pháp điện giúp giảm sự phức tạp của địa điểm có tác động trực tiếp đến lịch trình triển khai.

Kết luận: Chuyển từ Thông số sản phẩm sang Thực tế vận hành

Các nghiên cứu điển hình và quan sát thị trường trên đây nêu bật một chủ đề nhất quán: các thông số kỹ thuật có vẻ đầy đủ trên giấy tờ thường thất bại trong thực tế. Một hệ thống được "đánh giá cho 45°C" nhưng suy giảm hiệu suất ở 40°C thì thực tế không được đánh giá cho 45°C. Một hệ thống "hoạt động ở 220VAC" nhưng tắt ở 160VAC thì thực tế không tương thích với nhiều địa điểm ở Mỹ Latinh. Một hệ thống có "giám sát từ xa" yêu cầu phần mềm độc quyền thì không tích hợp với các công cụ NOC hiện có.

Câu hỏi mua sắm không phải là "sản phẩm này có đáp ứng bảng thông số kỹ thuật không" mà là "sản phẩm này có hoạt động theo thông số kỹ thuật ở 40°C, ở độ cao 2.600 mét và với điện áp lưới 140VAC không?"

Đối với các nhà mạng, các công ty tháp viễn thông và các doanh nghiệp công nghiệp triển khai mạng 4G, 5G và mạng riêng trên khắp Mỹ Latinh, thiết bị trả lời có cho cả ba câu hỏi trên là thiết bị sẽ định hình thế hệ cơ sở hạ tầng đáng tin cậy tiếp theo trong khu vực.