“我們即將迎來(lái)數(shù)據(jù)海嘯。在未來(lái)一切都是物聯(lián)網(wǎng)的一部分。這是一場(chǎng)完美的風(fēng)暴。伴隨著5G技術(shù)的即將到來(lái)，IP 流量將遠(yuǎn)高于預(yù)期，因?yàn)樗衅嚭蜋C(jī)器，機(jī)器人都在數(shù)字化的過(guò)程中，他們產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心中。“——安德斯安德雷| 《到2025年，“數(shù)據(jù)海嘯”可能消耗全球電力的五分之一 》，英國(guó)衛(wèi)報(bào)
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?yàn)樗鼈兛赡芴峁┑拇罅康墓?jié)能機(jī)會(huì)。借助從IoT獲得的浩如星海數(shù)據(jù)，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)能更好地降低對(duì)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(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)移峰填谷和減少總能耗。但是專家們?cè)谧龀鲞@些預(yù)測(cè)時(shí)，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(zhǎng)的自身能源消耗。
根據(jù)IEEE 消費(fèi)電子雜志編輯Peter Corcoran的說(shuō)法，能源消耗是“物聯(lián)網(wǎng)長(zhǎng)期可持續(xù)性”的三個(gè)主要決定因素之一（另外兩個(gè)是隱私和網(wǎng)絡(luò)安全）。在最近一篇被Corcoran稱為“長(zhǎng)期物聯(lián)網(wǎng)懷疑論者”的文章中，作者Steven Max Patterson 報(bào)道：
業(yè)界都預(yù)計(jì)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(cè)，到2020年IoT設(shè)備將超過(guò)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(gè)數(shù)量級(jí)。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(zhǎng)率將顯著提高。
無(wú)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(bào)道，有線通訊是數(shù)字通信最節(jié)能的方式。如果通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建立連接，能耗將會(huì)“飆升”。根據(jù)能源高效電信中心2015年發(fā)布的報(bào)告 ：
“在2015年，無(wú)線通訊消耗高達(dá)43TWh，而2012年僅為9.2 TWh，增長(zhǎng)率為460％。它的碳排放足跡從2012年的6百萬(wàn)噸增加到2015年高達(dá)30兆噸的，相當(dāng)于增加了490萬(wàn)輛汽車。高達(dá)90％的消費(fèi)可歸功于無(wú)線通訊設(shè)備，而數(shù)據(jù)中心的能耗僅占9％。 “
De Decker解釋說(shuō)，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。現(xiàn)在還沒(méi)有5G能耗的統(tǒng)計(jì)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(wú)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(yùn)營(yíng)商仍然正在積極推動(dòng)5g，因?yàn)樗蠕佋O(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?cè)谙硎軘?shù)字生活中，產(chǎn)生的能源消耗是有層級(jí)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(dòng)之一，特別高清視頻。現(xiàn)在通訊公司提供更多種類、更低價(jià)格的套餐，人們觀看的視頻比以往任何時(shí)候都多。同時(shí)，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(tái)式計(jì)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(shí)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(lái)自數(shù)十億臺(tái)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?cái)z像頭，無(wú)人駕駛汽車，微芯片。這些都將在數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)和分析，供VR，AR，人工智能等應(yīng)用使用 。
據(jù)美國(guó)國(guó)家資源保護(hù)委員會(huì)（NRDC）2014年評(píng)估報(bào)告稱，在美國(guó)用于在線活動(dòng)的近300萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)中心的能耗可以供紐約市家庭總共使用兩年?！叭绻患右钥刂疲畔⒑屯ㄐ偶夹g(shù)GHGE相對(duì)貢獻(xiàn)從2007年的大約1-1.6％，增長(zhǎng)到2016年的14%。而到2040年將超過(guò)交通運(yùn)輸行業(yè)的能耗水平 。
2. 機(jī)器對(duì)機(jī)器（m2m）通信消耗的能量：
機(jī)器對(duì)機(jī)器通信包括物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)、個(gè)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(wú)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(wú)論在收集還是傳輸過(guò)程中都要消耗大量能量。
m2m通信有著透明、無(wú)監(jiān)督、增長(zhǎng)迅速的特點(diǎn)。2015物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有64億，僅略低于世界人口（86％），但市場(chǎng)預(yù)測(cè)表明，到2020年這將達(dá)到210億個(gè)設(shè)備 - 大約是世界人口估計(jì)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(yùn)輸和產(chǎn)品的交付消耗的能量時(shí)，它將多于汽車、冰箱等傳統(tǒng)消費(fèi)品。5G支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將需要數(shù)十億個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和芯片，每個(gè)微芯片都需要數(shù)千個(gè)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(gè)數(shù)量級(jí) 。
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(jì)，在“5G世界”中，每個(gè)人將擁有大約5-6個(gè)無(wú)線設(shè)備。除此之外，還部署了數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的小型蜂窩基站來(lái)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(guò)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(guò)多能源的問(wèn)題。太過(guò)熟悉的“升級(jí)”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(gè)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(yáng)能，正變得越來(lái)越便宜，大有取代煤炭和其他傳統(tǒng)能源的趨勢(shì)。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(duì)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(gè)問(wèn)題上，我們必須考慮的一點(diǎn)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(guò)多能源必然會(huì)導(dǎo)致碳排放量大幅增加，從而對(duì)我們的氣候產(chǎn)生不利影響。 然而，如之前所說(shuō)，5G和物聯(lián)網(wǎng)的能源足跡是否會(huì)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
