“我們即將迎來數(shù)據(jù)海嘯。在未來一切都是物聯(lián)網(wǎng)的一部分。這是一場完美的風(fēng)暴。伴隨著5G技術(shù)的即將到來，IP 流量將遠(yuǎn)高于預(yù)期，因為所有汽車和機(jī)器，機(jī)器人都在數(shù)字化的過程中，他們產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，并存儲在數(shù)據(jù)中心中?！啊驳滤拱驳吕讄 《到2025年，“數(shù)據(jù)海嘯”可能消耗全球電力的五分之一 》，英國衛(wèi)報
全球各地的政府和能源行業(yè)總是熱衷于物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的話題，因為它們可能提供的大量的節(jié)能機(jī)會。借助從IoT獲得的浩如星海數(shù)據(jù)，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計能更好地降低對電網(wǎng)的峰值負(fù)載，促進(jìn)研發(fā)新的節(jié)能技術(shù)，推進(jìn)節(jié)能計劃，以實現(xiàn)移峰填谷和減少總能耗。但是專家們在做出這些預(yù)測時，忽視了物聯(lián)網(wǎng)本身的巨大能量足跡。目前還不清楚物聯(lián)網(wǎng)是否能夠成功抵消其快速增長的自身能源消耗。
根據(jù)IEEE 消費電子雜志編輯Peter Corcoran的說法，能源消耗是“物聯(lián)網(wǎng)長期可持續(xù)性”的三個主要決定因素之一（另外兩個是隱私和網(wǎng)絡(luò)安全）。在最近一篇被Corcoran稱為“長期物聯(lián)網(wǎng)懷疑論者”的文章中，作者Steven Max Patterson 報道：
業(yè)界都預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是低功耗設(shè)備，但根據(jù)思科的預(yù)測，到2020年IoT設(shè)備將超過500億，比目前使用的智能手機(jī)和平板電腦數(shù)量還要大一個數(shù)量級。如果考慮這些設(shè)備以及它們所連接的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心所消耗的能量，物聯(lián)網(wǎng)的能耗增長率將顯著提高。
無線技術(shù)比有線通訊技術(shù)消耗更多能量。根據(jù)Kris De Decker的報道，有線通訊是數(shù)字通信最節(jié)能的方式。如果通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)建立連接，能耗將會“飆升”。根據(jù)能源高效電信中心2015年發(fā)布的報告 ：
“在2015年，無線通訊消耗高達(dá)43TWh，而2012年僅為9.2 TWh，增長率為460％。它的碳排放足跡從2012年的6百萬噸增加到2015年高達(dá)30兆噸的，相當(dāng)于增加了490萬輛汽車。高達(dá)90％的消費可歸功于無線通訊設(shè)備，而數(shù)據(jù)中心的能耗僅占9％。 “
De Decker解釋說，3G技術(shù)使用的能量比有線通訊多15倍，4G技術(shù)消耗的能量是其23倍?，F(xiàn)在還沒有5G能耗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。但如果我們的大部分信息通信技術(shù)（ICT）基礎(chǔ)設(shè)施和傳輸都是有線的，例如使用光纖到戶技術(shù)（FTTH），我們“數(shù)字世界”的能源足跡將大大減少。盡管光纖比無線技術(shù)更安全，更快速，更可靠，更具網(wǎng)絡(luò)安全性和能源效率，但電信運營商仍然正在積極推動5g，因為它比鋪設(shè)光纖成本低得多。
節(jié)能技術(shù)效益正在被抵消能源使用抵消
我們在享受數(shù)字生活中，產(chǎn)生的能源消耗是有層級的，例如微信文字聊天是能耗最低的。表情包大戰(zhàn)消耗更多能量，而看直播是目前最耗能的在線活動之一，特別高清視頻?，F(xiàn)在通訊公司提供更多種類、更低價格的套餐，人們觀看的視頻比以往任何時候都多。同時，技術(shù)的進(jìn)步也改變了人們的使用習(xí)慣。例如，智能手機(jī)比臺式計算機(jī)使用的能量要少得多，但隨著人們喜好智能手機(jī)尺寸和使用時間的增加，這或多或少地減少了節(jié)能效果。
物聯(lián)網(wǎng)消耗能源的四種方式
1. 數(shù)據(jù)中心：
在物聯(lián)網(wǎng)世界中，數(shù)據(jù)來自數(shù)十億臺的終端設(shè)備，以及集成到我們環(huán)境中的傳感器和監(jiān)控攝像頭，無人駕駛汽車，微芯片。這些都將在數(shù)據(jù)中心存儲和分析，供VR，AR，人工智能等應(yīng)用使用 。
據(jù)美國國家資源保護(hù)委員會（NRDC）2014年評估報告稱，在美國用于在線活動的近300萬個數(shù)據(jù)中心的能耗可以供紐約市家庭總共使用兩年。“如果不加以控制，信息和通信技術(shù)GHGE相對貢獻(xiàn)從2007年的大約1-1.6％，增長到2016年的14%。而到2040年將超過交通運輸行業(yè)的能耗水平 。
2. 機(jī)器對機(jī)器（m2m）通信消耗的能量：
機(jī)器對機(jī)器通信包括物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)、個人設(shè)備的遠(yuǎn)程軟件更新，以及向云端提供數(shù)據(jù)，數(shù)碼照片和視頻。雖然許多M2M通信用很少的能量，但一些諸如無人駕駛汽車或可穿戴式醫(yī)療設(shè)備，傳輸數(shù)據(jù)相當(dāng)密集，無論在收集還是傳輸過程中都要消耗大量能量。
m2m通信有著透明、無監(jiān)督、增長迅速的特點。2015物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有64億，僅略低于世界人口（86％），但市場預(yù)測表明，到2020年這將達(dá)到210億個設(shè)備 - 大約是世界人口估計值的三倍。
3. 生產(chǎn)能耗：
當(dāng)我們考慮數(shù)碼產(chǎn)品從包括采礦，制造，運輸和產(chǎn)品的交付消耗的能量時，它將多于汽車、冰箱等傳統(tǒng)消費品。5G支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將需要數(shù)十億個傳感器節(jié)點和芯片，每個微芯片都需要數(shù)千個半導(dǎo)體。生產(chǎn)半導(dǎo)體所需的能量比傳統(tǒng)商品高出 6個數(shù)量級 。
除了數(shù)十億互聯(lián)網(wǎng)連接的“東西”之外，F(xiàn)CC主席Wheeler預(yù)計，在“5G世界”中，每個人將擁有大約5-6個無線設(shè)備。除此之外，還部署了數(shù)以百萬計的小型蜂窩基站來容納物聯(lián)網(wǎng)的所有數(shù)字“流量”，很明顯，“物聯(lián)網(wǎng)“就需要更多的能量。
4. 數(shù)字技術(shù)的更新
在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程中，能耗最大的因數(shù)可能是技術(shù)的更新與迭代。目前的技術(shù)通常需要每1 - 3年更換一次，這三段了數(shù)字設(shè)備壽命，加劇了生產(chǎn)中使用過多能源的問題。太過熟悉的“升級”需求將更多地耗盡我們的能量。
電網(wǎng)是否能夠承受物聯(lián)網(wǎng)的能源足跡？
我們的能源網(wǎng)絡(luò)建立于上個世紀(jì)，基于燃燒化石燃料產(chǎn)生和提供能源的模式。而現(xiàn)在可再生能源，如屋頂太陽能，正變得越來越便宜，大有取代煤炭和其他傳統(tǒng)能源的趨勢。如果分布式可再生能源能夠整合到我們飽和且失效的能源網(wǎng)絡(luò)中，就仍然能為包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的客戶提供可靠的能源。這對各能源供應(yīng)商都是更大的挑戰(zhàn)。
5G能源消耗增加和物聯(lián)網(wǎng)影響氣候變化？
在這個問題上，我們必須考慮的一點是我們的能源網(wǎng)絡(luò)仍然主要依靠化石燃料 - 煤，天然氣和石油。因此，支持物聯(lián)網(wǎng)及其高能耗的足跡所需的過多能源必然會導(dǎo)致碳排放量大幅增加，從而對我們的氣候產(chǎn)生不利影響。 然而，如之前所說，5G和物聯(lián)網(wǎng)的能源足跡是否會被能源效率的提升和企業(yè)創(chuàng)新的創(chuàng)新所抵消？我們目前很難給出確定的答案。
參考鏈接
[1] https://whatis5g.info/energy-consumption/
[2]https://www.theguardian.com/environment/2017/dec/11/tsunami-of-data-could-consume-fifth-global-electricity-by-2025
