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14.12.2017

The Next Generation: SLIMLINE Telekom-Stromversorgungen

BENNING startet die Auslieferung einer neuen Generation hocheffizienter Telekom-Stromversorgungssysteme mit einem Leistungsbereich von 2 bis 400 kW.

Stefan Kleefeld
Stefan Kleefeld
Vertrieb

Durchschnittlich sind zehn Geräte in deutschen Haushalten mit dem Internet verbunden. Für unsere Gesellschaft ist es zur Normalität geworden, permanent über unterschiedlicheMedien erreichbar zu sein, zu kommunizieren und Geschäfte zu tätigen.
Um „Always In Touch“ zu sein, ist ein dauerhaft verfügbarer Netzzugang erforderlich, dessen Rückgrat durch den flächendeckenden Ausbau von schnellen Datennetzen mittels Funktechnologie (LTE, zukünftig 5G) gebildet wird. Die benötigte Telekommunikationstechnik setzt eine jederzeit betriebsbereite und zuverlässige Stromversorgung voraus.

BENNING liefert seit Jahrzehnten weltweit an verschiedene Mobilfunk- und Festnetzbetreiber batteriegestützte AC- und DC-Stromversorgungen und hat in besonderem Maße in die Entwicklung hocheffizienter Stromversorgungen für den energiesparenden und zuverlässigen Betrieb investiert.

POWER news sprach mit Stefan Kleefeld, Produktmanager bei BENNING, über die nächste Generation smarter Stromversorgungen.

SLIMLINE Systeme
Oben: SLIMLINE System, 48 V / 4 kW mit MCU sowie Batterie- und Verbraucherverteilung
Unten: SLIMLINE System, 48 V / 22 kW mit MCU
Volumenvergleich der SLIMLINE Generationen

PN: Herr Kleefeld, BENNING gilt heute als einer der führenden Anbieter von hocheffizienten Stromversorgungen für den sicheren Betrieb von Anlagen der Informations-, Telekommunikations- und Industrietechnik. Welche Marktanforderungen bildeten den Kern bei der Neuentwicklung der SLIMLINE Serie für den Telekommunikationssektor?

Kleefeld: BENNING entwickelt smarte Stromversorgungslösungen, welche exakt auf die Anforderungen der Netzbetreiber abgestimmt sind. Zu den aktuellen „Must Haves” gehören höchste Betriebssicherheit, maximale Energieeffizienz und optimal nutzbarer „User Space“. Ebenso sind Themen wie Flexibilität und Modularität von großer Bedeutung. Sie bilden die Basis für eine deutliche Verkürzung der Installations- und Montagezeiten sowie für einfachere und effizientere Wartungsmöglichkeiten im späteren Betrieb. Den genannten Anforderungen tragen wir mit dem modularen Komponentenkonzept der neuen SLIMLINE Telekom-Stromversorgung Rechnung. Gleichzeitig senkt es signifikant den Kosten- und Zeit­aufwand bei einer Installation oder Wartung der Stromversorgungen in neu- oder umzubauenden Funkstandorten.

PN: Sie sagen, das Gerät wurde explizit für den Einsatz im Telekommunikationsmarkt entwickelt. Was sind die üblichen Einsatzgebiete dieses neuen Systems?

Kleefeld: Mit der SLIMLINE Range decken wir die gesamte Bandbreite der Mobilfunkanwendungen, angefangen von der Vermittlungsstelle (Mobile Switching Center, kurz MSC) über die Basisstationssteuerungen (Base Station Controller, kurz BSC) bis hin zu den einzelnen Funkzellen-Basisstationen (Base Transceiver Station bzw. BTS) ab. Die Stromversorgungssysteme sichern somit die gesamte Übertragungstechnik (LTE, 4G, VOIP, TV, Server etc.) gegen Netzausfälle.

PN: Können Sie uns genauere Informationen zur Leistungsdichte geben?

Kleefeld: Für den Aufbau von kompletten Stromversorgungssystemen stehen Einzelmodule mit einer Leistung von 2000 W zur Verfügung. Verglichen mit dem Vorgängermodell der SLIMLINE SE ist es gelungen, die Leistungsdichte um 50 % zu erhöhen. Der 19“ 1HE Geräteträger kann entweder fünf Gleichrichtermodule à 48 V und 2000 W kombiniert mit einem MCU-Modul oder sechs Gleichrichtermodule aufnehmen. Das ergibt je Rack eine Leistung von 10 kW bzw. 12 kW.

Der 19“ 1HE Geräteträger kann entweder fünf Gleichrichtermodule à 48 V und 2000 W kombiniert mit einem MCU-Modul oder sechs Gleichrichtermodule aufnehmen
Der 19“ 1HE Geräteträger kann entweder fünf Gleichrichtermodule à 48 V und 2000 W kombiniert mit einem MCU-Modul oder sechs Gleichrichtermodule aufnehmen.
Das neue SLIMLINE MCU-Modul verfügt front­seitig über ein 1,8" Display, eine USB 2.0 Schnitt­stelle (z. B. zur Aufnahme eines WLAN-Sticks) sowie über einen Ethernet Port
Das neue SLIMLINE MCU-Modul verfügt front­seitig über ein 1,8" Display, eine USB 2.0 Schnitt­stelle (z. B. zur Aufnahme eines WLAN-Sticks) sowie über einen Ethernet Port.

PN: Welche weiteren Vorteile liefert die neue SLIMLINE Telekom-Stromversorgung – insbesondere im Hinblick auf das Thema Flexibilität?

Kleefeld: Dank Hot-Plug-Technik sind alle Module im laufenden Betrieb austauschbar. Der Geräteträger mit der entsprechenden Anzahl von Gleichrichtermodulen und die jeweils zugeordnete Batterie- und Verbraucherverteilung ergeben ein komplettes modulares SLIMLINE Stromversorgungssystem, das ein Höchstmaß an Flexibilität sicherstellt. Zur Ergänzung sind Batterie- und Verbraucherverteilungen (Distribution) unterschiedlicher Leistungen lieferbar. Die Verteilungen werden ebenfalls in 19“ Einschüben aufgebaut und haben je nach Ausgangsleistung eine oder drei Höheneinheiten.

PN: Ist diese Flexibilität auch dann noch gegeben, wenn wir berücksichtigen, dass es ganz unterschiedliche Leistungsbereiche mit sehr speziellen Anforderungen gibt?

Kleefeld: Ja, für jede Anforderung haben wir eine passende Lösung parat. Im leistungsmäßig kleinsten Stromversorgungssystem SLIMLINE PSU 4000 sind maximal zwei Gleichrichtermodule 48 V / 2000 W, eine MCU und zusätzlich die Batterie- und Verbraucherverteilung in einem 19“ 1HE Geräteträger eingebaut. Für den mittleren Leistungsbereich, der z. B. die Mobilfunkstationen einschließt, können bereits mit der Vollbestückung eines Racks mit Gleichrichtern Systemleistungen von 10 kW (mit MCU Modul) oder 12 KW auf nur einer Höheneinheit erzielt werden.

Durch die Parallelschaltung eines zweiten Gleichrichter-Racks lässt sich die Leistung auf bis zu 22 kW – inklusive eines MCU-Moduls – steigern. Für alle Leistungsbereiche stehen spezielle Batterien und Verbraucherverteilungen zur Verfügung, die ein kompaktes, raumsparendes System garantieren. Größere Leistungen, wie sie z. B. in Knotenpunkten und Verteilerstationen benötigt werden, lassen sich durch das Parallelschalten mehrerer Geräteträger realisieren. So sind Leistungen bis zu 400 kW möglich. Diese Systeme werden dann in den speziellen BENNING UC-Schränken verbaut, die auch Batterien und Verteilungen aufnehmen können.

PN: Sie erwähnten gerade mehrfach den Begriff MCU. Wozu dient das Modul?

Kleefeld: Für die umfangreichen Steuerungs- und Überwachungsfunktionen der Systeme stellen wir das Fernüberwachungssystem MCU (Monitoring Control Unit) zur Verfügung. Dieses wird bei kleinen Leistungen i.d.R. als Modul in den Gleichrichter-Geräteträger eingeschoben. Bei Stromversorgungen größerer Leistung kann sie in die Schranktür des Stromversorgungssystems eingebaut werden.

Der Wirkungsgrad des neuen SLIMLINE Gleichrichter­moduls wurde deutlich erhöht und erreicht bereits bei 50 % der Ausgangsleistung 97 %
Der Wirkungsgrad des neuen SLIMLINE Gleichrichter­moduls wurde deutlich erhöht und erreicht bereits bei 50% der Ausgangsleistung 97%.

PN: Wie Sie bereits sagten, zählt zu den sog. „Must Haves“ auch eine hohe Energieeffizienz. Welche Vorteile bietet hier die neue Geräte-Reihe im Vergleich zu den bisherigen?

Kleefeld: Bei dieser neuen Baureihe hocheffizienter Gleichricher ist die Verlustleistung, die bei der Energieumwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom auftritt, um bis zu 30 % gesenkt worden. Parallel dazu hat sich das Volumen der Gleichrichter um ca. 50 % reduziert.
Besonders beeindruckt die Tatsache, dass die SLIMLINE Baureihe im Lastbereich von 50 % bis 90 % mit einem Wirkungsgrad von > 97 % arbeitet.
Bei der Vielzahl an Anlagen, die ein Telekommunikationsdienstleister im Feld betreibt, ergeben sich dadurch hohe Einsparungen. Optional kann ein aktives Power-Management aktiviert werden, das die jeweils benötigte Last ermittelt und dementsprechend die Gleichrichtermodule zu- oder abschaltet.

Ist ein mobiles Endgerät oder ein Rechner vorhanden, so kann die Systemkonfiguration komfortabel mittels Netzwerkverbindung und Internetbrowser erfolgen
Ist ein mobiles Endgerät oder ein Rechner vorhanden, so kann die Systemkonfiguration komfortabel mittels Netzwerkverbindung und Internetbrowser erfolgen.

PN: Es fällt auf, dass die MCU nicht redundant vorhanden ist. Was passiert, wenn die MCU ausfällt?

Kleefeld: Es ist richtig, dass die MCU das System überwacht und z. B. wie beim Power-Management entsprechend steuert. Tatsächlich ist das System aber so aufgebaut, dass auch bei einem Ausfall der MCU die Stromversorgung sicher in Betrieb bleibt. Die Gleichrichter versorgen weiter das System und die Batterien, weswegen die Leistung weiterhin bei 100 % bleibt. Ein Ausfall ist also nicht prozesskritisch – und eine Redundanz der MCU daher nicht notwendig. Im Gegenteil, es würde nur den Platzbedarf und die Investitionskosten erhöhen. Selbstverständlich erfolgt bei einem Ausfall eine Meldung, sodass ein kurzfristiger Service-Einsatz zum Austausch der MCU zeitnah eingeplant werden kann.

PN: Bei den Gleichrichtern ist es Ihnen gelungen, die Leistungsdichte für je eine Höheneinheit zu verdoppeln. Wie schaut es parallel dazu mit der in den Racks eingesetzten MCU Einheit aus?

Kleefeld: Betrachtet man das MCU-Modul ein wenig genauer, so ist Folgendes auffällig. Auf nur einem Sechstel der 19“ Breite sind gleich fünf Komponenten integriert, die beim Vorgängermodell noch einzeln vorlagen und zusätzlichen Raum beanspruchten, z. B. ein SMNP-Adapter und der sowohl über die RS 485 Schnittstelle oder das Netzwerk ansprechbare Modbus. Auch ein Modemanschluss, der über eine RS232-Schnittstelle versorgt wird und die 12 V Speisung sind hinzugekommen.
Theoretisch kann die Systemkonfiguration über das Farbdisplay vorgenommen werden. Ist ein mobiles Endgerät oder ein Rechner vorhanden, so kann die Konfiguration komfortabel mittels Netzwerkverbindung und Internetbrowser erfolgen. Es ist keine weitere Software erforderlich.

Das SLIMLINE MCU 3000 Modul nimmt auf nur einem Sechstel der 19“ Breite gleich fünf Komponenten auf, die beim Vorgängermodell noch einzeln vorlagen und zusätzlichen Raum beanspruchten
Das SLIMLINE MCU 3000 Modul nimmt auf nur einem Sechstel der 19“ Breite gleich fünf Komponenten auf, die beim Vorgängermodell noch einzeln vorlagen und zusätzlichen Raum beanspruchten.

PN: Sie sagten, dass das System modular aufgebaut ist – sowohl hinsichtlich der Gleichrichtersysteme als auch bezogen auf die Verteilungen. Wie schaut es mit späteren Leistungsanpassungen aus?

Kleefeld: Selbstverständlich ist das System einfach skalierbar und kann entsprechend mit den Kundenanforderungen wachsen – von 2 bis 400 kW. Aufgrund des hohen Modularisierungsgrades werden wir ab Mitte 2018 in der Lage sein, kundenspezifische Systeme in wenigen Wochen zu planen, zu konfigurieren und auszuliefern.

PN: Zur Betrachtung der Wirtschaftlichkeit gehören neben der Energieeffizienz auch die Betriebskosten. Welche Einsparungspotenziale bietet die neue Generation?

Kleefeld: Die Gleichrichtermodule sind identisch und untereinander kompatibel. Daher können sie in allen vorhandenen Systemen einfach getauscht werden. Der Vorteil für unsere Kunden ist eine einfache Lagerhaltung und Logistik, da nur noch ein Modultyp für alle Systeme vorgehalten werden muss. Das kontrastreiche, helle Display der MCU ist auch als Signalisierungseinheit programmiert. Sollte es zu einer Störung kommen, wird es komplett leuchtend rot eingefärbt und ist so von weitem gut sichtbar.

PN: Die nächste Generation der Mobilfunknetze befindet sich bereits in Planung. 5G-Mobilfunknetze werden mit bis zu 10 GB/sec eine ca. hundert Mal höhere Datenrate bieten als heutige 4G-LTE-Netze. Was bedeutet diese neue Technologie für die bestehende Infrastruktur und welche Anforderungen werden sich daraus zukünftig für Stromversorgungs-Hersteller wie BENNING ergeben?

Kleefeld: Da 5G voraussichtlich einen Frequenzraum von 300 MHz bis zu 300 GHz nutzen wird, lassen sich aufgrund der geringeren Wellenlänge deutlich mehr Daten übertragen – gleichzeitig sinkt aber die Reichweite. Das bedeutet, dass anstelle von wenigen Dutzend Sendemasten pro Stadtgebiet ggf. hunderte kleiner Funkzellen platziert und angebunden werden müssen. Somit geht es zum einen um eine sichere Stromversorgung für hunderte kleiner Funkzellen, für die Stromversorgungsysteme mit niedrigen Leistungen benötigt werden.
Zum anderen stellen Knotenpunkte wiederum die Hochgeschwindigkeits-Anbindung der einzelnen Mobilfunkstationen mit dem Kernnetz des Providers her. Fallen diese aus, können ganze Bereiche zum Erliegen kommen. Daher müssen diese Knoten besonders gegen Netzausfälle gesichert werden. Betrachtet man parallel die Entwicklungen im Internet of Things, so wird deutlich, dass die Prozesssicherheit, z. B. bezogen auf Industrie 4.0, noch weit mehr als heute von einer zuverlässigen Datenkommunikation abhängen wird. Ein skalierbares modulares DC-Stromversorgungssystem bildet daher die Basis, um diese unterschiedlichen Leistungsanforderungen der Gesamtinfrastruktur abzudecken. Mit den SLIMLINE Stromversorgungssystemen für den In- und Outdoor-Bereich bietet BENNING bereits heute ein flexibel skalierbares System, das im Moment für den Ausbau von LTE-Mobilfunkstationen, Knoten- und Verteilerpunkten eingesetzt werden kann. Ausgestattet mit der Monitoring- und Controlling-Einheit MCU erfüllt das Stromversorgungssystem bereits heute zentrale Anforderungen an die Kommunikation von morgen.

PN: Sie sprechen von vielen verteilten Funkzellen und dementsprechend neuen oder auszubauenden Knotenpunkten. Wie wird sich das auf die Gesamtbetriebskosten der Netzbetreiber auswirken?

Kleefeld: Aufgrund des in etwa um den Faktor 1000 geringeren Energieverbrauches je übertragenem Bit reduzieren sich die Betriebskosten/MB. Innerhalb der Gesamtbetriebskosten (TCO) wird der Aufwand für Wartung und Service daher prozentual gesehen einen deutlich höheren Stellenwert einnehmen.
Die Vervielfachung der notwendigen Funkzellen wird dazu führen, dass sich der Service- und Wartungsaufwand für die Betreiber signifikant erhöht, wenn keine einfachen und schnellen Service-Möglichkeiten gegeben sind. Integrierte Servicefunktionalitäten ermöglichen eine Ausweitung des Wartungs­zyklus.

PN: Herr Kleefeld, vielen Dank für das informative Interview. Man darf also weiter auf die innovativen Entwicklungen Ihrer Ingenieure gespannt sein.

Weitere Informationen

Autor/Kontakt: Stefan Kleefeld
Telefon: +49 2871 93 358
E-mail: s.kleefeld@benning.de

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