Guía de Vertiv para la tecnología 5G

Las redes 5G serán mucho más densas que las redes 3G y 4G existentes para cumplir con las promesas dobles de mayor ancho de banda y menor latencia. Eso significa que habrá muchos más sitios de celdas en toda la red y cada sitio contará con más equipos de TI. Estas son diferencias significativas. Los operadores no solo están añadiendo a sus redes existentes, sino que están construyendo nuevas redes sobre esas arquitecturas 3G y 4G.

Estas diferencias se manifiestan de varias maneras. La adición de equipos de TI en toda la red requiere una mayor atención a la protección medioambiental de esos componentes electrónicos sensibles. Eso significa gabinetes y recintos endurecidos y control de refrigeración y humedad dedicado. La refrigeración de precisión era normalmente innecesaria para todos los climas excepto los más extremos de las redes de telecomunicaciones tradicionales, ya que esas redes, incluidas las iteraciones 3G y 4G, requerían un equipo informático mínimo en el espacio de acceso. No es el caso con el 5G.

La introducción generalizada de sistemas de TI en toda la red introduce otra complicación. Los equipos de TI requieren mucha más energía para funcionar y, por lo tanto, normalmente funcionan con alimentación por CA, mientras que las redes de telecomunicaciones y los equipos existentes dependen de la alimentación por CC. Además, se utilizan fuentes de energía alternativas para complementar la energía de red en muchas partes del mundo, y esas fuentes también producen energía de CC. Esta brecha puede cubrirse, pero requiere el socio adecuado. Vertiv cuenta con una experiencia profunda y única en los espacios de TI y telecomunicaciones que puede ayudar a los operadores a navegar por lo que pueden ser arquitecturas de alimentación desconocidas.

Esta incorporación de TI y la introducción de alimentación por CA ha estado sucediendo en oficinas centrales durante varios años y continúa hoy en día. El espacio de acceso es la nueva frontera del 5G, con sitios de torres de telefonía móvil que están experimentando cambios o actualizaciones importantes para soportar el 5G y estos nuevos recursos de TI. Estos sitios han pasado por múltiples arquitecturas, desde RAN a D-RAN a C-RAN hacia lo que en última instancia será Cloud-RAN, o básicamente una red móvil virtualizada que cambia las cargas sin problemas entre sitios y zonas geográficas.

Estas arquitecturas han evolucionado para dar soporte a las demandas de la red, moviendo el equipo de la tierra a la torre y de la base de la torre a concentradores centralizados basados en los requisitos de ancho de banda y latencia.

La primera macroestación base con arquitectura de red de acceso de radio (RAN) consistió en una torre de celdas y una antena con todos los equipos asociados en la base de la torre, conectados a la antena mediante cable coaxial. Estos tipos de emplazamientos requerían múltiples recintos o, en ocasiones, refugios más grandes que alojaran todo el equipo necesario.

La red de acceso de radio distribuida (D-RAN) movió los cabezales de radio remotos (RRH) de la base de la torre a la parte superior de la torre a lo largo de la antena y sustituyó el cable coaxial por fibra. El resto del equipo permaneció en la base. El D-RAN redujo la potencia necesaria y aumentó la capacidad de la red, reduciendo la distancia entre la antena y el radio (reduciendo la pérdida de señal). El uso de RRH en la torre también significó una menor huella del equipo en la base de la torre.

El cambio más reciente a la red de acceso de radio centralizada (C-RAN) ha sido más disruptivo. Las arquitecturas C-RAN surgieron para dar soporte al 4G y tomaron el equipo de la base de la torre y lo centralizaron en otro lugar para servir a múltiples sitios. Esto redujo la huella física en la torre y proporcionó otras ventajas relacionadas con el monitoreo y el servicio de los equipos. Muchos sitios 4G actuales emplean arquitecturas C-RAN, pero el paso al 5G requiere otra reevaluación del diseño de sitios celulares.

De nuevo, la promesa del 5G se basa en la capacidad de los operadores para colocar la informática lo más cerca posible del consumidor, empezando donde ya tienen acceso a bienes inmuebles: en los sitios de torres de telefonía móvil. El C-RAN ha estado removiendo equipos informáticos de esos sitios. No vamos a ver una reversión inmediata – estos sitios centralizados de C-RAN desempeñarán un papel en el 5G, pero veremos más equipos de TI regresando a esos sitios de torre, la introducción de la red de acceso de radio abierta (O-RAN) y un nuevo conjunto de desafíos de implementación.

Hay una tendencia a pensar en el 5G en lo que respecta a los sitios de torres de telefonía celular existentes, y eso es ciertamente un frente en la campaña de implementación global en curso. Sin embargo, en realidad, la implementación 5G se está produciendo en oficinas centrales, en estaciones base de nueva construcción y en implementaciones de TI en el borde de la red. Las redes 5G son mucho más densas y más complejas que las generaciones anteriores, y la implementación es realmente el desafío que sugiere hasta el más mínimo detalle.

En la oficina central, eso significa reacondicionar las instalaciones existentes para dar soporte a los servidores de TI necesarios para el tráfico 5G. Las oficinas centrales tradicionales eran centros de conmutación funcionando exclusivamente con alimentación por CC y con una carga térmica de 2-3 kW que requería poca atención a la refrigeración. El 5G lo está cambiando todo. Esos cables de cobre y conmutadores de línea están fuera, sustituidos por bastidores de servidores, sistemas de alimentación por CC adicionales y/o sistemas UPS por CA, y unidades de refrigeración de precisión para gestionar la carga térmica correspondiente.

Estas han sido diferencias fundamentales entre las telecomunicaciones y las arquitecturas de TI durante décadas. La empresa de telecomunicaciones depende de la alimentación por CC para ejecutar la red y requiere una refrigeración mínima. Los centros de datos y las instalaciones de TI utilizan alimentación por CA para ejecutar servidores, y la electrónica de esos servidores es más sensible al calor y requiere una refrigeración más sofisticada para funcionar correctamente.

Con el 5G, esas líneas se difuminan. Se están introduciendo más equipos de TI en los entornos de telecomunicaciones tradicionales, cambiando por completo los perfiles de alimentación y refrigeración de esas instalaciones. En la mayoría de los casos, no es tan simple como la alimentación por CA o CC. Estas instalaciones están evolucionando para incluir ambas, y eso requiere una experiencia especial para instalarse de forma segura y gestionarse de forma eficaz. Vertiv, con décadas de experiencia en soporte de infraestructura de telecomunicaciones y centros de datos, tiene soluciones para entornos de CA y CC y es igualmente adepto con ambas arquitecturas.

El enfoque más común es una combinación, que aún aprovecha los sistemas de alimentación por CC para algunos elementos de la instalación, a la vez que agrega sistemas UPS por CA para la alimentación de respaldo a los servidores. Una tendencia emergente en todos los casos: la introducción de la refrigeración de precisión. Esto es necesario para enfriar el equipo de TI, pero añade equipo adicional a la carga de potencia. Este es uno de los motivos por los que, aunque el 5G es más eficiente que el 4G por gigabyte, el consumo de energía total será mucho mayor con el 5G.

SmartRow y SmartAisle, aunque originalmente diseñados para entornos de centros de datos, pueden configurarse para admitir estos entornos CA/CC combinados, aunque los pods de CA y CC suelen estar separados por seguridad. En las oficinas centrales, SmartRow y SmartAisle normalmente se implementan con bastidores 10-20 e incorporan contención de pasillo caliente o frío para la eficiencia energética.

El complemento de este modelo tradicional de núcleo/acceso es un borde de la red emergente que es necesario para soportar 5G. Estos recursos de borde de la red añaden computación adicional más cerca del usuario final, lo que es necesario para habilitar las aplicaciones de baja latencia y gran ancho de banda que el 5G hace posibles. Estos recursos se pueden implementar en lugares de torre o en cualquier otro lugar del espacio de acceso.

La proliferación del borde de la red ha estado ocurriendo en el frente del centro de datos durante varios años, y ahora los operadores de telecomunicaciones están implementando sus propios recursos de computación al borde de la red y, en algunos casos, aprovechando los proveedores de aplicaciones en el borde de la red/nube existentes para satisfacer sus necesidades de 5G.

Estos centros de datos de borde de la red son sofisticados y críticos para ofrecer funcionalidad 5G completa. El Vertiv™ SmartMod™ es una solución modular para esta necesidad, normalmente implementada como un centro de datos de 100 kW, con hasta 10 bastidores a 10 kW por bastidor. El SmartMod cuenta con cuartos separados para equipos de TI y sistemas de alimentación y baterías, e incluye administración térmica para todos los sistemas.

Si parece que el 5G requiere experiencia que sobrepasa lo que se ha requerido en el pasado de las empresas de telecomunicaciones, es porque es cierto. Estas redes 5G son un híbrido de recursos de telecomunicaciones y centros de datos, que combinan equipos y arquitecturas de CA y CC de formas desconocidas para la mayoría de los operadores. La experiencia en ambos ámbitos es fundamental para optimizar la implementación del 5G.

Vertiv tiene un conocimiento y una experiencia singulares tanto en centros de datos como en equipos y arquitecturas de telecomunicaciones. Estamos apoyando a estos sectores convergentes con una experiencia sin igual y soluciones perfectamente integradas, eliminando estos obstáculos desconocidos para los operadores que no tienen tiempo para una curva de aprendizaje.

El 5G está forzando cambios en la red de acceso que son casi tan drásticos como los que se ven en la oficina central. Las estaciones base en los sitios de torres celulares soportan una carga de unos 5 kW en un sitio 3G o 4G estándar. Con 5G, esas cargas son de 20-40 kW. Ese tipo de aumento masivo de la energía y la informática requiere actualizaciones significativas de los sitios existentes.

Gestionar el limitado espacio en estos sitios es la primera consideración, y ese fue un factor determinante para mover las radios a la parte superior de las torres de telefonía móvil, y esas torres ahora pueden contener docenas de radios. En algunos casos, los rectificadores también se colocan en las torres, lo que permite al operador conectar la alimentación por CA a la torre, lo que proporciona un ahorro de costos porque el cable de CA es menos costoso que el cable de CC.

El 5G puede ser una tecnología global, pero la implementación no se realiza al mismo ritmo o de la misma manera en todo el mundo. China y Corea del Sur se pusieron en la vanguardia en la carrera hacia el 5G, llevando el resto de la región de Asia Pacífico con ellos.

Los operadores en esa parte del mundo han sido más rápidos en implementar nuevas redes y equipos de red, realizando actualizaciones de sitio según sea necesario y como complemento a una implementación agresiva de nuevos sitios. También han estado más abiertos a las arquitecturas de CC de alto voltaje, lo cual no es sorprendente teniendo en cuenta que muchos de los adoptadores de esa tecnología en el centro de datos estaban ubicados en la región.

La estrategia en EE. UU. ha sido ligeramente más conservadora que lo que ha ocurrido en Asia, con actualizaciones del 4G al 5G jugando un papel importante. Ha habido diferencias entre los proveedores, con los operadores más grandes optando por implementar para satisfacer las necesidades actuales y futuras y los operadores más pequeños optan por implementaciones más pequeñas para minimizar la inversión de capital.

Sorprendentemente, Europa ha estado en la periferia, y ahí los despliegues del 5G van a la zaga de Asia y EE. UU. aproximadamente un año. Hay una número de problemas en curso, comenzando con retrasos continuos en la asignación de frecuencias en el espectro.

Hay algunas excepciones notables: Francia y Finlandia se mudaron pronto y recibieron asignaciones de espectro rápidamente, pero en la mayoría de los casos las subastas para el espacio en el espectro aún no han ocurrido. La expectativa es que aproximadamente el 70-80% de esas asignaciones podrían ocurrir a finales de 2021.

El inicio lento no debe confundirse con una falta de actividad en Europa. Los primeros impulsores están progresando a un ritmo rápido, e incluso los operadores que todavía esperan por las subastas de espectro están muy comprometidos con la preparación de sus sitios para poder moverse con rapidez cuando llegue el momento.

Muchos operadores europeos están vendiendo sus torres celulares a empresas de torres para aumentar el capital necesario para la inversión en 5G. Luego se dan la vuelta y arriendan el uso de esas torres de las empresas torre.

Esto está creando una necesidad de administración de potencia inteligente en esos sitios, por lo que a los operadores solo se les cobra por el tiempo de uso en una torre dada. Vertiv cuenta con soluciones de medición y administración de potencia para estas disposiciones multiempresa.

Europa también cuenta con reglamentos sobre el número de torres de telefonía móvil que se pueden implementar, por lo que la densificación de la red 5G que hay allí se produce de diferentes maneras. Para superar la falta de torres, los operadores implementan muchas células pequeñas solapadas. Estos diseños superpuestos permiten a los operadores implementar algunos sitios sin energía de respaldo, optando en su lugar por cambiar las cargas a un sitio superpuesto.

Un problema sorprendente en Europa: garantizar que las redes 5G puedan admitir comunicaciones de voz. Algunas redes 4G de la región no están equipadas para admitir llamadas de voz y, en su lugar, dependen de redes 2G y 3G heredadas. Sin embargo, la indicación temprana es que muchos operadores planean retirar esos sitios 3G y mantener el 2G antiguo para transmisiones de voz.

La implementación más lenta en toda Europa ha dado tiempo a los operadores para centrarse más en el consumo de energía, las emisiones y el impacto medioambiental general de sus redes. Estos problemas se priorizan en todo el continente independientemente de la energía, pero las empresas de telecomunicaciones son conscientes de los problemas inherentes al 5G.

Las empresas de telecomunicaciones europeas han adoptado desde hace mucho tiempo sistemas de potencia híbridos y se espera que continúen haciéndolo para apoyar el 5G y minimizar la huella de carbono de esas redes.

Como se esperaba, la inversión y el progreso en Oriente Medio y África se han centrado en los países y centros urbanos más ricos.

Las redes 5G, que ofrecen aumentos exponenciales en la velocidad y el volumen de transmisión de datos, abrirán las puertas a innumerables aplicaciones nuevas, avanzadas y cada vez más valiosas en todos los ámbitos de la vida. Al depender de estas aplicaciones, la confiabilidad y la seguridad de la red se vuelven aún más críticas.

Esto presenta un desafío sin precedentes para los operadores de telecomunicaciones de hoy en día, que deben actualizar cientos de miles de sitios existentes, construir tantos sitios nuevos y gestionar el pico masivo de consumo de energía que vendrá con la proliferación de sistemas de TI en toda la red.

Esa introducción generalizada de TI en el espacio de las telecomunicaciones es el problema central en términos de alimentación y protección de estas redes 5G. Añadir TI en el núcleo, el acceso y en el borde de la red significa añadir alimentación por CA en entornos tradicionalmente alimentados por CC, y ese es un concepto extraño para la mayoría de las empresas de telecomunicaciones. Su experiencia en alimentación por CC se remonta a más de un siglo, pero la CA es nueva, diferente y añade una complicación que no pueden ignorar.

El modelo emergente es algo de un híbrido de arquitecturas tradicionales de telecomunicaciones y centros de datos. Vertiv, con una experiencia única en ambos sectores, está trabajando con operadores de todo el mundo para implementar soluciones de infraestructura que soporten estos intereses a veces opuestos y garantizar que sus redes 5G funcionen de forma confiable y eficiente.