Desafios e soluções para o fornecimento de energia para redes wireless

*Por Eduardo Jedruch
Consumidores de redes sem fio exigem maior largura de banda, e operadores de redes wireless devem aumentar a densidade de suas redes para atender a essa demanda. Onde uma macro cell pode atender a todos em um raio de 800 metros, redes de serviços 4G LTE Advanced e 5G exigirão apenas small cells a cada 100 a 200 metros. Mas para o planejamento do desenvolvimento dessas novas redes, as operadoras frequentemente focam na localização das células e conectividade com a rede central, deixando para mais tarde a questão de como prover energia para essas novas small cells. Neste artigo, destaco as dificuldades do provimento de energia para as small cells (ou pontos de acesso Wi-Fi, câmeras remotas ou outros dispositivos de IoT para esses fins) e como operadoras de telecomunicações podem tratá-las.

Desafios das redes de energia
No passado, desenvolvedores de redes wireless estavam acostumados a utilizar a rede elétrica tradicional para operar sua infraestrutura de redes. Quando utilizamos macro sites ou uma ampla porção de small cells, fica fácil supor que a energia elétrica estará disponível no poste ou torre, ou que a mesma pode ser trazida. Para o acesso a essa energia, as operadoras de telecomunicações trabalham com a geradora e devem obter uma autorização para alocar energia para cada site e instalar um medidor elétrico ou mesmo contratar um serviço por um valor com base no uso mensal e número de sites. Cada local, registrado ou não, pode levar meses para obter a autorização de funcionamento e a instalação pode custar milhares de dólares.

Pode fazer sentido assumir o uso de redes de energia elétrica em implementações menores, mas em amplas instalações de small cells ultradensas, que começam a surgir em cidades e subúrbios, as questões da demora para obtenção da energia e altos custos a tornam impraticável. Aqui estão três alternativas de energia elétrica para implementações de small cells:

Alternativa 1: energia de par trançado
Redes de cabos de par trançado são utilizadas para fornecimento de energia em implementações de telecomunicação por mais de um século. Essas redes podem carregar 100 watts por centenas de metros. Em redes modernas de telecomunicações, um transmissor converte 48 volts em cerca de 190 volts na transmissão final, por isso pode viajar longas distancias por fios de cobre. Depois um receptor converte novamente para 48 volts para o uso em small cells ou outros dispositivos.

Com o uso de redes de par trançado, operadoras de telecomunicação podem utilizar um único medidor de energia em um poste para ser utilizado com 20 ou mais small cells, situação que diminui custo e tempo de entrega do serviço. Por exemplo, o operador da rede pode energizar 20 small cells com um investimento entre 5.000 dólares e 10.000 dólares, ou seja, uma fração do investimento necessário se cada célula fosse alimentada individualmente.

E além da diminuição de tempo e custo, existem outras vantagens com o uso dessa tecnologia. Acesso é uma delas, pois a energia elétrica é recebida na própria rede, portanto pode ser utilizada pelos seus próprios técnicos para conexões de small cells, em vez de depender dos serviços da fornecedora de energia. A segurança é outra vantagem, assumindo sempre uma rede de cobre em ótimas condições de operação (isolamento e aterramento) e um marco regulatório adequado: ela transmite uma voltagem limitada em comparação com a potência da rede.

Alternativa 2: alimentação por cabo coaxial
Cabos coaxiais foram utilizados pela indústria de TV a cabo por mais de 40 anos. O mesmo cabo coaxial que é utilizado para a transmissão de televisão e internet também pode ser utilizado para a transmissão de energia para o equipamento. Embora seja um método incomum utilizado por redes de telecomunicações e provedores de redes wireless, esse é um meio eficiente na transmissão de energia que está sendo alavancado em instalações de novas instalações de small cells. Até 90 volts AC e 15 amps podem ser utilizados em cabos coaxiais, segundo as normas de segurança NESC.

Implementações recentes de energização de cabos coaxiais para small cells entregam significativa redução de CAPEX e OPEX. O cabo coaxial nessas implementações recentes é utilizado puramente como um condutor de energia com fibra óptica utilizada em backhaul/fronthaul.

Alternativa 3: novos sistemas de fios de cobre de alta voltagem
A necessidade da resolução do problema de entrega de energia para small cells é real, do ponto onde novos e inovadores sistemas estão sendo desenvolvidos para suprir a demanda. Isso inclui sistemas de entrega com grande capacidade, que se utilizam de novos condutores de cobre ou de uma solução encadeada. Todos são projetados com a ideia de máxima segurança.

E como chegar à solução de alimentação adequada?
Com a proliferação de small cells com alta densidade em redes de operadoras wireless, essas alternativas fazem muito mais sentido que o uso de uma rede de energia. Para o início do aproveitamento dessas soluções, operadoras de telecomunicações precisam desenvolver seus sistemas e eliminar a cultura de pensamento no legado em suas organizações sem fio. A maioria dos grupos de operadoras considera como única opção o tradicional sistema elétrico, e as redes com e sem fio não contam com um enfoque convergente. No entanto, na era da convergência entre redes, as operadoras devem quebrar paradigmas e assegurar o uso de soluções mais simples e mais baratas.

As operadoras naturalmente devem querer o uso das redes existentes de par trançado, enquanto cabos MSOs impulsionam suas unidades de cabos coaxiais. Outros provedores tirarão proveito das novas soluções que entregam poder remoto com um preço razoável. Com a instalação de small cells e outros equipamentos de infraestrutura de IoT pelas operadoras, seus sistemas de fios coaxiais e de cobre podem alimentar equipamentos com baixo uso de energia como small cells com custos menores, menor tempo de entrega do serviço e maior segurança.

*Eduardo Jedruch é gerente regional da área de vendas da CommScope e presidente na América Latina da Fiber Broadband Association

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