快資訊丨美國(guó)研究認(rèn)為5G是助力碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

（CWW）2021年美國(guó)重新加入《巴黎協(xié)定》，設(shè)定了2030年溫室氣體較2005年減排50%~52%、2050年達(dá)到“零碳排放”的碳減排目標(biāo)。不斷創(chuàng)新的技術(shù)可加速推進(jìn)碳減排目標(biāo)和綠色低碳轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)，數(shù)字技術(shù)是其中最強(qiáng)大、可擴(kuò)展的重要工具，5G技術(shù)正處于這一領(lǐng)域的前沿。近期，美國(guó)CTIA（美國(guó)無線通信和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)）委托埃森哲咨詢機(jī)構(gòu)開展研究，研究結(jié)論認(rèn)為5G將成為最環(huán)保的一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在美國(guó)實(shí)現(xiàn)碳排放承諾目標(biāo)的進(jìn)程中將發(fā)揮關(guān)鍵作用，并預(yù)測(cè)到2025年，5G將助力美國(guó)20%碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

【資料圖】

5G技術(shù)創(chuàng)新將推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提升自身能效

5G技術(shù)創(chuàng)新可促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施能效提升，即通過提升每比特?cái)?shù)據(jù)流量的能量效率減少碳排放量，具體的技術(shù)創(chuàng)新方式包括：波束賦形，這種陣列定向發(fā)送和接收信號(hào)的處理技術(shù)將天線無線信號(hào)聚焦到設(shè)備所在的位置，可減少設(shè)備到所在位置傳送信號(hào)所消耗的能量；大規(guī)模多輸入多輸出（mMIMO），通過有效提升無線鏈路的質(zhì)量、吞吐量和容量，達(dá)到使用相同的能量傳輸更多數(shù)據(jù)的目的；毫米波譜（毫米波），通過在既定頻段信號(hào)中增加可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，減少單位數(shù)據(jù)傳輸所消耗的能量；智能睡眠模式技術(shù)，在無線網(wǎng)絡(luò)沒有流量時(shí)“休眠”，從而在不犧牲性能或可靠性的情況下降低能耗；虛擬無線電接入網(wǎng)（vRAN），通過動(dòng)態(tài)規(guī)劃和集中計(jì)算資源實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，從而減少每比特的能耗。

當(dāng)前，5G因網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來巨大的基站能耗成本而受到多方關(guān)注，但更應(yīng)該看到，5G帶來的流量增長(zhǎng)將足以抵消其成本壓力?？梢哉f，5G是迄今為止最綠色的一代無線網(wǎng)絡(luò)，主要源于以下3個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。第一，超高速連接。5G可提供與有線連接相匹配的連接速度，適于對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行要求更高的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用程序，如實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），從而帶來無縫的遠(yuǎn)程工作體驗(yàn)。第二，關(guān)鍵服務(wù)的優(yōu)先權(quán)。相比4G技術(shù)，5G可提供更可靠、更安全、近乎即時(shí)的連接響應(yīng)，支持許多對(duì)安全和質(zhì)量要求較高的應(yīng)用，如自動(dòng)駕駛的車對(duì)車通信。此外，5G可為關(guān)鍵流量提供高的等級(jí)優(yōu)先權(quán)，如用于醫(yī)療服務(wù)的機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信，對(duì)視頻流等非關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供低的優(yōu)先級(jí)。第三，支持大規(guī)模連接。5G網(wǎng)絡(luò)可接入大量物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，并提供必要的帶寬以支持更多場(chǎng)景應(yīng)用，如不同環(huán)境和不同天氣下的物聯(lián)網(wǎng)連接。

美國(guó)預(yù)測(cè)5G技術(shù)賦能將助力20%碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商協(xié)會(huì)（GSMA）此前曾分析過4G LTE及之前幾代移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)全球碳減排進(jìn)程的影響，具體從兩個(gè)方面進(jìn)行分析：一是移動(dòng)通信的速率和吞吐量不斷提升，助力移動(dòng)通信行業(yè)自身的碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)；二是移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)生的賦能效應(yīng)，助推各行各業(yè)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。埃森哲沿用GSMA之前的模型思路，專為5G賦能各行各業(yè)碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)搭建了測(cè)算模型，即因使用5G技術(shù)可避免的碳排放量=避免排放系數(shù)×5G連接數(shù)（包括智能手機(jī)用戶數(shù)、物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)）×5G行業(yè)應(yīng)用。其中，避免排放系數(shù)是指每單位移動(dòng)技術(shù)產(chǎn)生的碳減排放量，據(jù)GSMA的研究，與自身產(chǎn)生的碳排放量相比，移動(dòng)通信技術(shù)能夠避免10倍多的碳排放量。在5G行業(yè)應(yīng)用方面，因5G具有前幾代移動(dòng)通信技術(shù)所沒有的巨大處理能力和效率優(yōu) 勢(shì)，埃森哲結(jié)合當(dāng)前各行業(yè)碳排放的實(shí)際情況，選取了5個(gè)垂直行業(yè)31個(gè)用例進(jìn)行研究，即交通和城市、制造業(yè)、能源和建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)以及工作、生活和健康，定量評(píng)估各行業(yè)因使用5G技術(shù)而避免（或減少）的碳排放量（或能源消耗量）。

經(jīng)測(cè)算，預(yù)計(jì)到2025年5G將助力實(shí)現(xiàn)的碳減排放量達(dá)到3.308億噸/年，相當(dāng)于一年減少7190萬輛乘用車，或一年減少163.9萬平方千米美國(guó)森林的碳封存量，這一碳減排放量將是美國(guó)當(dāng)年約20%的碳減排目標(biāo)。經(jīng)埃森哲測(cè)算，在上述31個(gè)使用案例中，5G助力各行業(yè)實(shí)現(xiàn)的碳減排潛力有所不同，來自交通和城市、制造業(yè)、能源和建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)以及工作、生活和健康的碳減排放量占比分別達(dá)到26%、20%、21%、8%、25%，具體如圖1所示。

預(yù)計(jì)到2025年5G對(duì)各垂直行業(yè)的碳減排影響潛力占比

5G助力美國(guó)碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的典型用例

以5G網(wǎng)絡(luò)為代表的數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施將實(shí)現(xiàn)新的自動(dòng)化流程和節(jié)能效應(yīng)，這在前幾代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中是前所未有的。根據(jù)埃森哲的預(yù)估，近70%碳減排放量將來自幾個(gè)重要行業(yè)，具體用例如下。

智慧交通領(lǐng)域：5G可支持智慧交通生態(tài)系統(tǒng)，通過在街道和高速公路部署5G mMIMO、V2X通信等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)車輛通信、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程駕駛和智能導(dǎo)航。使用基于5G的導(dǎo)航應(yīng)用程序可促進(jìn)交通擁堵管理和公共交通出行（包括乘車共享），減少交通碳排放。

智能制造領(lǐng)域：5G支持關(guān)鍵任務(wù)型的制造應(yīng)用，通過加強(qiáng)生產(chǎn)線、機(jī)器和倉(cāng)庫(kù)的連接，可幫助制造企業(yè)降低能源支出。5G可對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)，跟蹤商品的制造過程，優(yōu)化庫(kù)存管理，監(jiān)測(cè)能源消耗并動(dòng)態(tài)優(yōu)化能源消耗時(shí)間，避開用電高峰。

智能電網(wǎng)領(lǐng)域：5G可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)和消費(fèi)情況，收集并處理來自發(fā)電廠、輸電線路、儀表和建筑物的數(shù)據(jù)，助力智能電網(wǎng)能源生產(chǎn)和傳輸?shù)膬?yōu)化，通過快速定位損耗點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)和快速修復(fù)，以降低輸電和配電損耗。5G還可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作來減少出行，并通過遠(yuǎn)程控制風(fēng)力渦輪機(jī)、遠(yuǎn)程檢查輸電線路來促進(jìn)碳減排。

智能建筑領(lǐng)域：在建筑能源管理系統(tǒng)、商用暖通空調(diào)控制系統(tǒng)和智能儀表中，通過5G連接溫度和運(yùn)動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度、空氣質(zhì)量和使用建筑物不同空間的人數(shù)，動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整用電，從而節(jié)約能源。

智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：通過5G連接實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器，推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)機(jī)械、無人機(jī)噴灑農(nóng)藥以及雜草和作物監(jiān)測(cè)等效率的提升。在田間部署5G小型太陽能傳感器和土壤傳感器，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)農(nóng)作物和土壤的溫度、含水量及氧氣水平，了解資源使用情況，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。通過5G智能手機(jī)應(yīng)用程序遠(yuǎn)程控制作物澆水的時(shí)間和次數(shù)，減少開車進(jìn)出農(nóng)田的次數(shù)。

工作、生活領(lǐng)域：5G固定無線接入將為眾多家庭尤其是農(nóng)村地區(qū)用戶提供電話會(huì)議、在家辦公、遠(yuǎn)程作業(yè)的能力，通過電話會(huì)議和遠(yuǎn)程工作，節(jié)省通勤時(shí)間，減少工作旅行，從而帶來潛在的碳減排。

衛(wèi)生健康領(lǐng)域：5G將支持新的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)面對(duì)面或虛擬的遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢，尤其在以前服務(wù)不足的偏遠(yuǎn)社區(qū)，用戶可在家中享受到高質(zhì)量的衛(wèi)生專業(yè)人員服務(wù)，患者和衛(wèi)生工作人員的出行將大大減少。

美國(guó)研究5G助力碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的啟示

隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，基于技術(shù)的解決方案將在減少碳排放方面發(fā)揮重要作用。此次美國(guó)委托埃森哲研究5G助力碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，認(rèn)為移動(dòng)行業(yè)和5G網(wǎng)絡(luò)將在應(yīng)對(duì)氣候變化方面發(fā)揮重要作用，其主要驅(qū)動(dòng)力來自因減少不必要活動(dòng)、資源優(yōu)化組合配置而帶來的能源消耗和碳排放的減少。未來，通過通信技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展，推動(dòng)垂直行業(yè)積極采取碳減排行動(dòng)，以可持續(xù)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式，結(jié)合持續(xù)性目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)督，在生態(tài)系統(tǒng)中為5G應(yīng)用建立新的合作關(guān)系。

啟示一：支持開發(fā)5G下游應(yīng)用以加速碳減排進(jìn)程。5G正在改變產(chǎn)業(yè)，改變企業(yè)和消費(fèi)者使用移動(dòng)技術(shù)的方式，以應(yīng)對(duì)互聯(lián)社會(huì)中日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求。通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)能力和低時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸能力，支持更多的下游用例，支持更多的連接設(shè)備，并通過大規(guī)模使用5G網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的倍增效應(yīng)，幫助各行業(yè)減少碳排放，打好可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

啟示二：加強(qiáng)5G碳減排效果評(píng)估以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測(cè)。作為一些垂直行業(yè)組織的領(lǐng)導(dǎo)者，需要評(píng)估其組織在環(huán)境、社會(huì)和治理（ESG）指標(biāo)方面的業(yè)績(jī)，考慮其組織對(duì)所有利益相關(guān)者的影響，并根據(jù)不斷變化的用戶需求、技術(shù)進(jìn)步、氣候要求和監(jiān)管環(huán)境，選擇要實(shí)施的碳減排計(jì)劃并制定碳減排計(jì)劃的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)。5G技術(shù)可以幫助行業(yè)組織建立ESG績(jī)效流程管理，捕獲并理解重要的ESG數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析其將產(chǎn)生的影響，做出更好的決策，并向利益相關(guān)者進(jìn)行通報(bào)。

啟示三：推動(dòng)新型生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型以促進(jìn)共同利益。為促進(jìn)行業(yè)和地區(qū)實(shí)施碳減排技術(shù)，行業(yè)組織和企業(yè)單位必須合作，重新規(guī)劃其生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴關(guān)系——部門內(nèi)、跨部門、與政府相關(guān)部門以及無線通信行業(yè)的使能者，這甚至意味著要與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手合作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的變革。一個(gè)由跨部門和技術(shù)合作伙伴組成的新生態(tài)系統(tǒng)將由此產(chǎn)生，各方在其中能找到具有互補(bǔ)技能的合作伙伴，聯(lián)合開發(fā)產(chǎn)品、制訂市場(chǎng)策略，跨部門的行業(yè)組織和利益相關(guān)者應(yīng)考慮建立聯(lián)盟以分享想法、資金和資源。

啟示四：支持5G數(shù)字技術(shù)應(yīng)用以創(chuàng)造綠色就業(yè)。隨著各垂直行業(yè)用戶希望將5G使用和碳減排融入日常實(shí)踐中，他們將需要相關(guān)技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。未來，綠色工作既需要一些從事傳統(tǒng)的、可持續(xù)發(fā)展工作的技術(shù)人員，如搭建風(fēng)電場(chǎng)的工程師；也需要支持基于數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的碳減排工作從業(yè)者，如開發(fā)自行車共享項(xiàng)目的軟件工程師。據(jù)預(yù)測(cè)2021—2025年期間，5G技術(shù)的部署將為美國(guó)創(chuàng)造多達(dá)30萬個(gè)新的綠色工作崗位，為現(xiàn)有員工提供了提升相關(guān)技能的新機(jī)會(huì)，也為新員工的加入提供了新機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞： 通信世界網(wǎng)