Energieanalyse mit dem DC48V Smart Energy Electric Meter AMC16L-DETT für die Basisstation in 5G-Netzwerken

Überprüfung 1: Wie hoch ist der Stromverbrauch einer einzelnen 5G-Basisstation?

Der Stromverbrauch einer einzelnen 5G-Basisstation ist 2,5- bis 3,5-mal so hoch wie der von 4G-Basisstationen. Stimmt das wirklich?

Die Übertragungsrate von 5G ist mehr als zehnmal so hoch wie die von 4G und verschiedene Leistungen wurden erheblich verbessert, was zwangsläufig zu einer Zunahme der Anzahl der Geräte führen wird.

„Der Einsatz großflächiger Antennentechnologie wird den Stromverbrauch definitiv erhöhen und es werden mehr Geräte wie Filter, Funkfrequenzen und Antennenoszillatoren zum Einsatz kommen.“ Yan Guicheng, Chefanalyst der Kommunikationsbranche bei CITIC Construction Investment, sagte dem Reporter von „Daily Economic News“, dass aus dieser Perspektive der Energieverbrauch einer einzelnen 5G-Basisstation definitiv höher sei als der von 4G.

Die Kerntechnologie von 5G ist die Großantennentechnologie. Sie ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Anzahl von Kanälen für die Übertragung und den Empfang von Antennen. Yan Guicheng erklärte, dass mehr Kanäle eine höhere Kapazität bedeuten, ähnlich wie bei einer Fahrspur. Theoretisch gilt: Je breiter die Fahrspur, desto mehr Fahrzeuge können gleichzeitig fahren. Analog dazu gilt: Je mehr Kanäle, desto mehr Anschlussterminals können untergebracht werden. Auch der Stromverbrauch steigt.

Als wissenschaftliches Forschungsinstitut, das direkt dem Ministerium für Industrie und Informationstechnologie untersteht, ist die China Academy of Information and Communications Technology (im Folgenden „CAICT“) federführend in der IMT-2020 (5G) Promotion Group (der wichtigsten Plattform zur Förderung der nationalen 5G-Technologieforschung sowie des internationalen Austauschs und der internationalen Zusammenarbeit). Am 9. Oktober 2019 veranstaltete die Academy of Information and Communications Technology ein Symposium zum Aufbau eines 5G-Netzes, an dem die drei großen Betreiber und der China Tower teilnahmen. Zahlreiche Experten diskutierten über den Stromverbrauch von 5G-Basisstationen.

Wie viel höher kann es sein?

Wang Zhiqin, Leiter der IMT-2020 (5G) Promotion Group und Vizepräsident der Academy of Information and Communications Technology, erwähnte auf dem oben genannten Symposium, dass die Kosten und der Stromverbrauch in der Anfangsphase etwa doppelt so hoch sein werden wie bei 4G.

Dou Li, Präsident des China Tower Research Institute, stellte auf dem Symposium außerdem klar, dass der aktuelle Stromverbrauch von 5G 3 bis 5 kW beträgt, was dem zwei- bis dreifachen Stromverbrauch von 4G entspricht.

Fazit: Der Stromverbrauch einzelner 5G-Stationen ist tatsächlich höher als bei 4G, die maßgeblichen Meinungen konzentrieren sich jedoch auf das 2- bis 3-Fache, was niedriger ist als das höchste Vielfache, das von fragenden Stimmen zur Berechnung herangezogen wurde.

Überprüfung 2: Wie viele 5G-Basisstationen decken das gleiche Gebiet ab?

Manche glauben, dass die Anzahl der 5G-Basisstationen bei gleicher Reichweite drei- bis viermal so hoch ist wie bei 4G. Wie sieht die tatsächliche Situation aus?

„Theoretisch gilt: Je höher die Frequenz, desto stärker die Signaldämpfung und desto kleiner der Abdeckungsbereich der Basisstation. Tatsächlich werden mehr Basisstationen benötigt, um denselben Bereich abzudecken.“ Ein Experte der Akademie für Informations- und Kommunikationstechnologie, der anonym bleiben möchte, erklärte gegenüber dem Reporter der „Daily Economic News“, dass die Eigenschaften der 5G-Basisstation bestimmen, dass die Basisstation ein Hochfrequenzband verwenden muss, um eine kontinuierlich verfügbare und unterbrechungsfreie große Bandbreite zu gewährleisten und gleichzeitig den Zugriffsbedarf von mehr Benutzern zu decken.

Aber wird es das 3- bis 4-fache erreichen?

Yan Guicheng hält diese Aussage für etwas übertrieben. China Mobile nutzt 2,6 GHz, also das gleiche Frequenzband wie 4G, und kann damit die gleiche Abdeckung und Anzahl an 4G-Basisstationen erreichen. China Telecom und China Unicom nutzen 3,5 GHz, was über dem 4G-Frequenzband liegt. Theoretisch wäre die Anzahl der Basisstationen höher als bei 4G. 4G ist zwar mehr, aber nicht dreimal so hoch.

Es muss hier erklärt werden, dass sich 2,6 GHz/3,5 GHz auf die Kernfrequenz des Trägerfrequenzbandes beziehen. Was ist die Trägerfrequenz? Sie bedeutet, das Signal zur Übertragung auf eine feste Frequenzwelle zu laden. Dieser Vorgang wird als Laden bezeichnet, und diese Frequenz ist die Trägerfrequenz.

Die oben genannten Experten der Akademie für Informations- und Kommunikationstechnologie haben eine Analogie gezogen. Vergleicht man 5G mit einem Container, so ist die Trägerfrequenz der LKW, der den Container belädt, und das Niederfrequenzband und das Hochfrequenzband können als kleine und große LKW verstanden werden. Je niedriger die Frequenz, desto geringer die Kosten, desto geringer die Signaldämpfung und desto weniger Basisstationen müssen gebaut werden. Das bedeutet aber auch, dass weniger Nutzer darauf zugreifen können.

Yan Guicheng glaubt, dass unter normalen Umständen die Anzahl der 5G-Basisstationen theoretisch 1,3- bis 1,4-mal so hoch sein sollte wie bei 4G. Wenn man bedenkt, dass China Telecom und China Unicom gemeinsam ein 5G-Netz aufbauen, wäre etwa 1,2-mal so hoch angemessen, oder sogar weniger.

„Die hier angesprochenen Multiplikatoren beziehen sich ausschließlich auf Makro-Basisstationen. 5G-Netze sind eher auf spezifische Szenarien wie intelligente Fertigung und das Internet der Fahrzeuge ausgerichtet. Die Anforderungen an die Anzahl der Basisstationen sind relativ hoch, sodass möglicherweise mehr kleine Basisstationen zum Einsatz kommen.“ Yan Guicheng erklärte: „Die Abdeckung kleiner Basisstationen wird jedoch mit der Entwicklung neuer Anwendungen schrittweise erweitert, und es ist unmöglich, innerhalb von etwa zwei Jahren so viele zu bauen.“

Darüber hinaus ist der Stromverbrauch kleiner Basisstationen deutlich geringer als der von Großbasisstationen. „Etwa fünf- bis sechshundert Watt reichen aus“, sagte Jiang Yonghua, Ingenieur am Wireless Network Institute der Zhongrui Communications Planning and Design Co., Ltd., gegenüber dem Reporter der „Daily Economic News“.

Fazit: Die Anzahl der 5G-Basisstationen dürfte etwa 1,2-mal so hoch sein wie bei 4G.

Lösungen für den Energieverbrauch der Acrel Tower-Basisstation

(1) Diese Lösung wurde für die präzise Online-Überwachung des Energieverbrauchs der gesamten Basisstation des Telekommunikationsturms durch das IoT entwickelt.

(2) Normalerweise kann das Stromversorgungssystem einer Basisstation in einen Wechselstrom- und einen Gleichstromteil [-48 V DC] unterteilt werden. In der Regel ist eine mehrkanalige Messung des unterschiedlichen Energieverbrauchs erforderlich, beispielsweise für die Kommunikationsausrüstung der Basisstationen verschiedener Telekommunikationsanbieter [DC-Seite]. Oder für die Netzversorgung, den Notstromgenerator, die Beleuchtung und die Klimaanlage der Basisstation [AC-Seite]. Daher ist ein mehrkanaliger Gleichstrom- oder Wechselstrom-Energiezähler der Schlüssel zur Lösung solcher Anforderungen.

(3) Diese Lösung war hauptsächlich für die Überwachung der Energie in der Cloud und vor Ort gedacht und unterschied sich von Acrels lokaler

Energieüberwachungslösung, die für die lokale Energieüberwachung von Basisstationen konzipiert ist und nur Hardware bereitstellt. Alternativ kann diese Lösung auch an IoT-Systeme von Drittanbietern angepasst werden.

Energieüberwachungssystem über API oder SDK zur Datenübertragung

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