文|创瞰巴黎 Patrick Lagrange Serge Abiteboul

编辑|Meister Xia

导读

智能化未来的实现要依靠万物互联，即人与人的联通、人与物的联通、以及物与物的联通，而要实现万物互联，就需要高速率、短延迟和大容量。5G的大宽带、超低延时和海量连接特性将迎来万物互联的时代，带来无限机遇。但同时，5G基站的功耗也大幅提升。5G将如何发展？如何适应环保需求？本期为“通信技术的挑战”系列二，带您了解建设5G通信对环境有什么影响，如何既发展5G技术又兼顾低碳环保。

一览：

• 新兴5G技术采用了容量更大的无线电频段，实现了网速和并发连接数的双提升。
• 对5G设备进行全生命周期分析，可从生产、使用、废弃三个阶段审视其环境影响。
• 5G设备能耗高，能效也高。有了5G后，接入网络的设备数量会增加。所以5G网络的整体能耗高低难以评估。
• 5G技术虽好，但考虑到法国设定了较高的减排目标，无论5G有多大正面作用，电信行业都必须降低能耗。

5G技术[1,2]凝聚了近十年网络吞吐量、延迟率、连接密度技术的最新研发成果，融合了通信安全和能源效率方面（即减少数据传输的单位能耗）的进步。这一切都源于天线[3]和无线电波处理技术的突破。大规模有源天线阵等新技术增加了无线电频段的容量，从而实现了网速和并发连接数的双提升。

5G网络切片、边缘计算等技术的广泛应用和标准化，促使了通信网络与信息网络的融合，提高了5G的可靠性和灵活性，拓宽了应用范围，在制造业、互联城市、公共交通、个人出行、物流等领域催生了一系列重大变革。

5G的出现也带来了健康、安全、主权等层面的担忧，但本文主要讨论如何既发展5G技术又兼顾环保，如何可持续地发展数字技术。这意味着更全面地看待数字技术的环境影响。

5G对环境有什么实际影响呢？采用全生命周期分析的思维，我们可以审视5G设备的生产、使用、废弃三个阶段。生产阶段的环境影响，是5G设备制造过程的高能耗、高排放，以及水资源和稀土资源的消耗。使用阶段的环境影响，是设备运行的直接能耗。废弃阶段的环境影响，是垃圾的产生。虽然本文主要谈能耗，但5G等数字技术的其他环境影响也不应忽视。

5G能耗分析

虽然5G的部署引发了争议，但为了化解争议而开展的各项研究激发了许多有意义的思考：5G将如何发展？如何适应环保需求？随着独立组网、5G网络切片、边缘计算等颠覆性技术的诞生，以及26GHz波段部署条件的研究开展，此类思考十分关键。

密集部署5G网络，会带来哪些环境影响呢？

• 5G的部署，意味着更换现有的4G通讯基础设施设备。5G设备的生产成本巨大，会产生大量碳足迹，提早替换现有通讯终端设备更是如此。
• 但是，传输同样的数据量，5G比4G耗能更低。若不部署5G，则只能将4G网络越建越密，部署越来越多的4G通讯设备，导致能耗上升。
• 4G向5G过渡，这一过程本身可能会导致对网络的需求增加，该现象被称为“反弹效应”，导致难以计算能耗究竟会上升还是下降。

基于不同的假设，5G能耗预测结果大不相同。

法国高级气候委员会报告分析了部署5G、不部署5G的几种情形的碳足迹[4]。虽然不确定性因素较多，但各种预测结果都显示5G会增加碳足迹——因为有了5G后，接入网络的设备数量必会增加。

法国几大主要网络设备供应商和四大城市的移动运营商组建了一个专家组，以法国电信监管机构电子通信和邮政监管局（ARCEP）为秘书处，发布了一份报告,对5G能耗问题进行了更深入的探讨[5]。专家组指出，对于4G网络覆盖密集的地区，部署5G能减少通讯设施密度。但在4G覆盖率低的地区，中短期内则会使通讯设施数量增多。

亟需开展的数字产业能耗评估

5G技术能耗不能脱离数字生态单独看待，因为无论是移动还是有线网络技术，都处在信息技术和网络技术的大环境中，而这两大环境的联系日益密切。需要改变的与其说是5G技术，倒不如说是整个数字产业。而该产业能耗不明确，急需对其进行准确评估，以引导公共政策、用户行为、企业选择。

鉴于此，2020年，ARCEP建设了数字技术可持续发展促进平台，组织了公共讨论促进政企交流磋商，以推动评估工作。评估的主要手段是全生命周期分析，基于各个行业的科研成果，形成有效的评估手段，并以数据支撑评估分析。

在数字产业能耗评估框架下，ARCEP已开展了两个项目：与法国环境与能源控制署开展联合研究，评估数字技术当下、2030年、2050年的碳足迹，预计2022年可以向法国政府递交第一份报告，明确数字技术碳足迹评估的方法与指标。

自2020年起，通过电信营业商收集环境数据——但未来还有待从设备生产商、服务网点、数据中心等各方收集更多数据。近日，法国参议院议员Patrick Chaize推出了一项新法案，意在加强ARCEP对数字产业的环境监管。法案扩大了ARCEP的数据收集权限。

进行评估时，5G的积极影响也应纳入考虑。有的人坚信5G技术“正外部性”较强，不必担心其负面影响。但考虑到法国设定了较高的减排目标，无论5G有多大正面作用，电信行业都必须降低能耗。政府努力减少能耗的同时，不能打击数字产业的创新，因为其他行业有赖于最新的数字技术才有望实现环保转型。

参考资料：

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