全球行动通讯网络总耗电可说相当惊人,据美国国家矿业协会所资助的一项研究,全球行动通讯网络每年耗电达 1.5 兆度,相当于德国与日本总用电相加,也相当于全球发电总量的大约 1 成,所使用的能源比全球航空业还多出 50%,而在全球移动网络持续扩张下,这个用电量只会继续增加,而其中相当大部分用电来自于产生大量二氧化碳的燃煤发电,如何让行动通讯网络更加节能,是对抗气候变迁的一大目标。
而由全球各大电信公司与研究单位组成的“绿色触及”(GreenTouch)联盟,于 2015 年 6 月18 日于纽约发表一项 5 年研究,表示未来行动通讯网络有可能提高能源效率高达 1 万倍,远超过联盟原本预期的可在 2020 年提升能源效率 1 千倍,使得未来可能只用现在全球行动通讯网络总用电的极小部分能源,就能供应全球通讯所需。
绿色触及联盟成立于 2010 年,成员相当广泛,包括全球电信业者与电信供应商如:法国电信(Orange)、瑞士电信(Swisscom)、荷兰 SURFnet、中华电信、日本 NTT、富士通、华为、中国移动、贝尔实验室(Bell Labs)、全球混合式光纤同轴缆线最大制造商美商康普公司(CommScope)等,以及全球各电信相关研究机构如:美国罗伦斯柏克莱国家实验室能源科学网络(ESnet/Lawrence Berkeley Labs)、德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer-Gesellschaft)、法国国家资讯与自动化研究院(INRIA)、法国原子能委员会电子资讯实验室微电子应用研究所(CEA-LETI Applied Research Institute for Microelectronics)、比利时校际为电子中心(IMEC)、荷兰应用科学研究院(TNO)、米兰理工大学基金会(Fondazione Politecnico di Milano)、韩国电子通信硏究院等,还包括全球多所大学在内。其主要目标是减低通讯所消耗的能源。
绿色触及联盟表示,过去它们就知道在无线通讯领域有相当可观的节能空间,不过研究结果总和各种节能技术之后,发现可以提升能源效率超过一万倍,这也出乎它们自己的意料之外,不过研究中所应用的理论技术,在现实生活中仍未应用,使得现在全球通讯用电与理想状态有相当大的落差,而这些大幅减少通讯所需能源的技术需要在 5G 时代才会步入实际生活。
5G 上路有利节能
爱立信(Ericsson)则于其 5G 研究报告中指出,5G 发展节能不只是环保因素,而是经济上与技术上的必然,5G 资料传输量远大于 3G、4G,若是传输单位资料量所需能源没有大幅减少,那么不仅通讯网络耗电会高到营运商吃不消,连同行动装置也会因为电力瞬间耗尽而毫无实用性。
绿色触及联盟研究中所达成的万倍节能成果,来自于许多各种不同创新节能技术的组合,例如大规模天线阵列技术,目前电信基地台使用一个天线广播给整个涵盖范围中的所有地区,但用户其实只在其中一部分地区,许多能量都浪费了,因此有了天线阵列的想法,未来基地台将由大规模天线阵列取代单一天线,每个小天线集中传讯给一小块用户所在的小范围地区。
另一个想法是小型基地台,更密集分布的小型基地台电波强度可降低,在所属范围内没有用户时还可以关闭,可节省许多能源,也能降低附近居民对电波讯号的忧虑,目前全球商用小型基地台于 2015 年第一季出货 9 万台,较 2014 年同期成长一倍,而小型基地台还可以搭配分散式可再生能源使用,进一步降低电信业的碳足迹。目前纽约与首尔是小型基地台的领先地区。
绿色触及联盟主席 Van Landegem 表示,2020 年 5G 上路时,虽然不一定能全数应用万倍节能研究中所有的节能技术,但可以肯定的是节能会有相当大的进展,许多技术原型都正在发展。
不过,虽然 5G 时代的通讯有可能达到万倍节能,但资料量也可能千倍甚至万倍成长,届时两相抵销,因此并无法将总耗能降为万分之一,但只要能让全球行动通讯网络耗能有所减少,或是至少不要再大幅成长,对地球也就算是有贡献了。
- 10,000-Fold Energy Efficiency Increase in Mobile Networks Is Possible
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(首图来源:Flickr/William Murphy CC BY 2.0)