文|創(chuàng)瞰巴黎 Patrick Lagrange Serge Abiteboul

編輯|Meister Xia

導讀

智能化未來的實現要依靠萬物互聯，即人與人的聯通、人與物的聯通、以及物與物的聯通，而要實現萬物互聯，就需要高速率、短延遲和大容量。5G的大寬帶、超低延時和海量連接特性將迎來萬物互聯的時代，帶來無限機遇。但同時，5G基站的功耗也大幅提升。5G將如何發(fā)展？如何適應環(huán)保需求？本期為“通信技術的挑戰(zhàn)”系列二，帶您了解建設5G通信對環(huán)境有什么影響，如何既發(fā)展5G技術又兼顧低碳環(huán)保。

一覽：

• 新興5G技術采用了容量更大的無線電頻段，實現了網速和并發(fā)連接數的雙提升。
• 對5G設備進行全生命周期分析，可從生產、使用、廢棄三個階段審視其環(huán)境影響。
• 5G設備能耗高，能效也高。有了5G后，接入網絡的設備數量會增加。所以5G網絡的整體能耗高低難以評估。
• 5G技術雖好，但考慮到法國設定了較高的減排目標，無論5G有多大正面作用，電信行業(yè)都必須降低能耗。

5G技術[1,2]凝聚了近十年網絡吞吐量、延遲率、連接密度技術的最新研發(fā)成果，融合了通信安全和能源效率方面（即減少數據傳輸的單位能耗）的進步。這一切都源于天線[3]和無線電波處理技術的突破。大規(guī)模有源天線陣等新技術增加了無線電頻段的容量，從而實現了網速和并發(fā)連接數的雙提升。

5G網絡切片、邊緣計算等技術的廣泛應用和標準化，促使了通信網絡與信息網絡的融合，提高了5G的可靠性和靈活性，拓寬了應用范圍，在制造業(yè)、互聯城市、公共交通、個人出行、物流等領域催生了一系列重大變革。

5G的出現也帶來了健康、安全、主權等層面的擔憂，但本文主要討論如何既發(fā)展5G技術又兼顧環(huán)保，如何可持續(xù)地發(fā)展數字技術。這意味著更全面地看待數字技術的環(huán)境影響。

5G對環(huán)境有什么實際影響呢？采用全生命周期分析的思維，我們可以審視5G設備的生產、使用、廢棄三個階段。生產階段的環(huán)境影響，是5G設備制造過程的高能耗、高排放，以及水資源和稀土資源的消耗。使用階段的環(huán)境影響，是設備運行的直接能耗。廢棄階段的環(huán)境影響，是垃圾的產生。雖然本文主要談能耗，但5G等數字技術的其他環(huán)境影響也不應忽視。

5G能耗分析

雖然5G的部署引發(fā)了爭議，但為了化解爭議而開展的各項研究激發(fā)了許多有意義的思考：5G將如何發(fā)展？如何適應環(huán)保需求？隨著獨立組網、5G網絡切片、邊緣計算等顛覆性技術的誕生，以及26GHz波段部署條件的研究開展，此類思考十分關鍵。

密集部署5G網絡，會帶來哪些環(huán)境影響呢？

• 5G的部署，意味著更換現有的4G通訊基礎設施設備。5G設備的生產成本巨大，會產生大量碳足跡，提早替換現有通訊終端設備更是如此。
• 但是，傳輸同樣的數據量，5G比4G耗能更低。若不部署5G，則只能將4G網絡越建越密，部署越來越多的4G通訊設備，導致能耗上升。
• 4G向5G過渡，這一過程本身可能會導致對網絡的需求增加，該現象被稱為“反彈效應”，導致難以計算能耗究竟會上升還是下降。

基于不同的假設，5G能耗預測結果大不相同。

法國高級氣候委員會報告分析了部署5G、不部署5G的幾種情形的碳足跡[4]。雖然不確定性因素較多，但各種預測結果都顯示5G會增加碳足跡——因為有了5G后，接入網絡的設備數量必會增加。

法國幾大主要網絡設備供應商和四大城市的移動運營商組建了一個專家組，以法國電信監(jiān)管機構電子通信和郵政監(jiān)管局（ARCEP）為秘書處，發(fā)布了一份報告,對5G能耗問題進行了更深入的探討[5]。專家組指出，對于4G網絡覆蓋密集的地區(qū)，部署5G能減少通訊設施密度。但在4G覆蓋率低的地區(qū)，中短期內則會使通訊設施數量增多。

亟需開展的數字產業(yè)能耗評估

5G技術能耗不能脫離數字生態(tài)單獨看待，因為無論是移動還是有線網絡技術，都處在信息技術和網絡技術的大環(huán)境中，而這兩大環(huán)境的聯系日益密切。需要改變的與其說是5G技術，倒不如說是整個數字產業(yè)。而該產業(yè)能耗不明確，急需對其進行準確評估，以引導公共政策、用戶行為、企業(yè)選擇。

鑒于此，2020年，ARCEP建設了數字技術可持續(xù)發(fā)展促進平臺，組織了公共討論促進政企交流磋商，以推動評估工作。評估的主要手段是全生命周期分析，基于各個行業(yè)的科研成果，形成有效的評估手段，并以數據支撐評估分析。

在數字產業(yè)能耗評估框架下，ARCEP已開展了兩個項目：與法國環(huán)境與能源控制署開展聯合研究，評估數字技術當下、2030年、2050年的碳足跡，預計2022年可以向法國政府遞交第一份報告，明確數字技術碳足跡評估的方法與指標。

自2020年起，通過電信營業(yè)商收集環(huán)境數據——但未來還有待從設備生產商、服務網點、數據中心等各方收集更多數據。近日，法國參議院議員Patrick Chaize推出了一項新法案，意在加強ARCEP對數字產業(yè)的環(huán)境監(jiān)管。法案擴大了ARCEP的數據收集權限。

進行評估時，5G的積極影響也應納入考慮。有的人堅信5G技術“正外部性”較強，不必擔心其負面影響。但考慮到法國設定了較高的減排目標，無論5G有多大正面作用，電信行業(yè)都必須降低能耗。政府努力減少能耗的同時，不能打擊數字產業(yè)的創(chuàng)新，因為其他行業(yè)有賴于最新的數字技術才有望實現環(huán)保轉型。

參考資料：

1.Ref Arcep: Let’s talk 5G: all your questions about 5G, https://www.arcep.fr/nos-sujets/parlons-5g-toutes-vos-questions-sur-la-5g.html

2.Report on 5G and mobile communications networks, Académie des sciences, 2021

3.Massive MIMO (Multi Input Multi Output): is an antenna itself made up of a large number of small antenna sub-assemblies that make the best use of the spatial diversity of wave propagation between the network and the terminals

4.High Council for the Climate, Controlling the carbon impact of 5G , 20/12/2020

5.https://www.arcep.fr/la-regulation/grands-dossiers-thematiques-transverses/lempreinte-environnementale-du-numerique/consommation-energetique-reseaux-mobiles-etude-comparee.html